3d影像范文
時間：2023-04-05 08:53:21
導語：如何才能寫好一篇3d影像，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
doi：10.3969/j.issn.1002—6916.2012.19.036
如今，3D電影再次成為引領世界電影產業發展的舵手，在全球各地的電影院中如雨后春筍般地開花結果。在這股3D浪潮中，國內電影人也毫不示弱，從《唐吉可德》、《齊天大圣前傳》、《兔俠傳奇》到今年的《龍門飛甲》，3D電影在國內的發展勢頭如火如荼?！洱堥T飛甲》的內地票房達到了5.63億元人民幣，使國人更加堅定了3D電影創作的路線，投資4億元人民幣的真人魔幻3D動作片《大鬧天宮》即將上映，已經拍過兩集的甄子丹版《葉問》也即將拍攝3D版的《葉問3》。對于電影藝術來講，如此異?；鸨?D電影浪潮是一場絢麗的泡沫還是一場革命性的轉折？我想作為一名電影人來講，我們不得不應該去靜下心來認真思考。
在好萊塢以導演詹姆斯·卡梅隆為代表的電影人認為3D電影將會是電影行業發展的必然趨勢，著名導演馬丁·斯科塞斯也說：“3D技術的應用不僅是電影制作水平的一種進步，也能使電影的內容更加豐富。如果我們都從3D電影的角度出發去構思電影，我想那會是一種很不相同的情況?！盵1]然而，在國內，3D技術的落后和創新理念的缺乏令許多電影工作者雖然表面上激烈追捧3D電影，可是在實際創作時又變得有些謹慎與保守，《龍門飛甲》劇組請到了《阿凡達》的特效指導保駕護航，《大鬧天宮》劇組選擇了《愛麗斯夢游仙境》和《星球大戰》的視覺特效作為3D視覺效果的監督。因此，鑒于目前國內3D創作的現狀，筆者認為，作為3D電影工作者不能僅僅局限于“拿來主義”，我們應該深入鉆研3D電影立體影像的創作規律，探索出一條適宜于拍攝3D立體影像的創作手法。
3D電影的立體影像生動逼真、活靈活現，大大加強了電影畫面的視覺沖擊力，往往給人以身臨其境之感。早先的3D電影大量與需要強化視覺沖擊力的恐怖電影和動畫電影相結合，然而，現在的3D電影題材形式已經多樣化，大量以敘事為主要任務的劇情片也都開始采用3D電影的形式來拍攝。相比傳統電影，3D電影只是一種形式上的改頭換面，它從本質上改變不了電影，3D電影的立體影像只有能夠恰如其分地為電影內容服務，才能從本質上推進3D電影的向前發展。因此，3D立體影像的攝影師，在實際創作的時候，其影像創作的思維方式、拍攝技巧、鏡頭銜接等方面勢必要區別于傳統電影的攝制手法。本文定位于3D電影立體影像的構成，著重從立體影像特點、拍攝技巧和影像構成細節等方面展開討論。
一、3D立體影像之源
3D立體影像的呈現是利用了人眼識別立體世界的原理發明出來的，人眼的左右眼相距大約6厘米左右，左眼和右眼看到同一景物的影像并不是完全一致的，影像之間存在一定的像差，這種像差的微弱區別使人的大腦感受到了景物的縱深感和立體感。大腦解析出來的影像立體感是和左右眼影像的區分度有關聯的，當兩眼捕捉到的影像之間區分度較大的時候，人眼看到的影像立體感就隨其加強，當影像之間的區分度較小甚至重疊的時候，影像立體感就減弱。
同樣，3D電影中立體影像的拍攝與再現也是根據人眼識別立體影像的方式創作的。目前的3D影像創作主要是通過三個方式實現的，第一種是通過CG計算機圖形技術制作，大量的3D立體動畫電影都是通過這種方式實現的。2011年，我國原創3D立體動畫電影《兔俠傳奇》即是最好的例證，該片90分鐘全部是3D效果，創下了當時國內電影最長3D效果時間，獲得了第14屆中國電影華表獎優秀動畫影片、優秀電影技術提名及第28屆中國電影金雞獎最佳美術片獎等多個獎項。第二個3D立體影像的來源是利用3D轉換技術，通過計算機圖形軟件運用3D圖形學的渲染技術制造出透視感和距離感，從而將傳統2D電影的影像轉換成3D立體影像。2012年4月，曾經風靡一時的好萊塢經典電影《泰坦尼克號》經導演詹姆斯·卡梅隆團隊之手花費了1800萬美元轉換成了3D版本，披上3D外衣的《泰坦尼克號》上映一個月即賺到了9億元人民幣的票房，再一次掀起了人們對3D立體電影關注的熱潮。3D立體影像的第三個來源即是采用兩臺間距接近人眼雙眼距離的攝影機進行拍攝，模擬人的雙眼拍攝出左右相近的兩個影像，放映的時候采用色差式、偏振式或主動快門式等方法，以使左、右兩臺攝影機拍攝的畫面分別被人眼的左、右眼各自接受，最后觀眾通過大腦的識別處理結構出立體的影像。嚴格來講，這兩臺攝影機機身鏡頭的型號、性能特點均需完全匹配，以保證兩個影像技術參數的一致性。2011年12月IMAX 3D武俠動作電影《龍門飛甲》上映，為了保證3D效果的逼真性和雙機畫面的嚴格一致性，該片所用的攝影設備就是專門從RED公司特意定制的RED ONE數字攝影機，攝制組最多的時候用到了4套相同的攝影系統。
二、3D立體影像之構成
篇2
從1839年人類發現3D的基本原理，到3D影像成為現實，人類花T2D0多年的時間。2010年的CES全球消費電子展，吹響了3D高清影像的號角，3D已經觸手可及!
19世紀末
英國電影先驅威廉?弗萊斯?格林(William Friese-Greene)發明了世界上第一套放映和觀看3D電影的裝置，這一裝置實現的原理是播放時同時在銀幕上放映兩個畫面，而觀眾則通過特殊的眼鏡來得到立體感的觀看效果。不過因為裝置設備過于復雜會給電影院帶來不小的負擔，因此格林的方案并未得以推廣。
1900年
弗雷德里克?尤金?艾維斯(FrederickEuqene Ives)發明了立體攝像機它模仿了人眼視差的機理一兩個鏡頭并排并相距4.5cm，使用時同時攝錄，這一3D影像錄制方案也成為了現代3D影像錄制方案的雛形。
1953年
哥倫比亞和華納公司推出《黑暗中的人(Man in the Dark)》和《蠟像館(House of Wax)》兩部3D影片，其中《蠟像館》還首次提供了立體聲效果。兩部影片都獲得了巨大的票房，也由此帶動了商業3D電影的普及，在此之后幾乎所有主流的制片公司都加入到了3D電影的制作當中。
20世紀70年代
在20世紀70年代，阿蘭?西里芬特(AllanSilliphant)和克里斯?戈登(ChrisGordon)發明了“Stereovision”專利技術。這一技術的核心是把左右眼看到的畫面交替地印在一套普通35mm的電影膠片上，放映機以48fps(通常速度是24fps)的速度放映，放映鏡頭前再加上一個周期轉動的遮光板，因為人眼的視覺暫留時間是24fps，所以觀眾并不會發覺電影其實是兩套畫面交替播放的，由此就實現了3D的效果。
1915年6月10日
《火車大盜》的導演埃德溫?波特(Edwin S.Porter)和威廉?瓦德爾(William E.Waddell)在紐約的阿斯特戲院試驗他們的紅綠立體電影，現場只有惟一一位觀眾，播放的也只是測試片段，而不是完整電影。
1922年9月27日
在紅綠立體電影模式的基礎上，1922年9月27日，由電影人哈利?費爾奧(Harry K.Fairall)和攝像師羅伯特?艾爾德(Robert F.Elder)制作的3D電影《愛的力量(The Power ofLove)》在洛杉磯大使飯店戲院放映一雖然現場同樣只有位觀眾，但這卻成為3D電影歷史上的第一次商業放映。
1936年
雅各布?萊溫賽爾(JacobLeventhal)和約翰?諾林(JohnNorlinq)為米高梅公司拍攝了短片《Audioscopiks》系列，觀看電影同樣需要專門的眼鏡，影片情節不怎么樣，但突出了運動的物體，尤其是沖著觀眾“飛來”的物體，把3D電影帶來的真實和震撼的效果表現得淋漓盡致。當時正值經濟大蕭條時期，“刺激”的3D電影也因此成為了很多人緩解壓力的方式，這一系列影片獲得了當年奧斯卡最佳短片獎的提名。
20世紀80～90年代
除開一戰和二戰，3D電影的發展歷程當中有兩段低谷期，而原因都大同小異――因為3D電影在技術上并不足以持續地產生吸引力，達不到高品質高水平：另一方面，在突出3D效果之外，3D電影的內容和故事情節往往非常的單薄。所以人們在一次嘗鮮之后，就很難有興趣再次去體驗，3D電影也更多地只存在于游樂園等游樂場所，作為一個游戲項目來向人們提供。即便在此期間IMAX影院已經誕生，但低谷期仍然持續到了21世紀。
2003～2008年
無論如何，3D始終是電影未來的發展趨勢，因此在低谷當中希望、不斷地積累并且厚積薄發就是必然的了。進入21世紀之后，數字電影的概念成為熱門，科技領域、電影人、電影工作室等各方呼應，加上有斯皮爾伯格、卡梅隆等“技術狂熱”分子的身體力行，使得3D電影開始進入到快速完善和成熟的軌道。這期間誕生了眾多著名影片。
2009年至今
到了2009年，3D電影呈現“井噴”，大量新片都推出了3D版本，它們和普通2D版一起，為觀眾帶來了更多的選擇和更加高品質的視覺體驗，而諸如夢工廠等業界大牌都紛紛過渡到3D時代。以《飛屋環游記(Up)》、《冰河世紀3(IceAge 3)》、《死神來了4(The FinalDestination)》等為代表的大片紛紛出現，到最新的耗資3億美元的《阿凡達(Avatar)》在全球的火爆上映已經標志著3D電影進入了一個全新的時代。
3D零距離
MOVIE：地心游記Joumey to the Centerof the Earth
上映時間：2008年
由作家凡爾納同名小說改編，講述李登布羅克教授在一本古老的書籍里偶然得到了一張羊皮紙，從而展開的地心旅行，是首部在國內上映的真人3D電影。
閃電狗Bolt
上映時間：2008年波特一直生活在電影的場景之中，它一直以為自己擁有超能力。而當它走出“楚門的世界”，它將面對的則是困難重重的尋找自我之旅。
飛屋環游記Up
上映時間：2009年
皮克斯首部3D動畫電影。影片講過的是78歲的氣球商人卡爾老先生，為實現妻子夢想，用上萬個氣球打造飛屋旅行，而“不速之客”――10歲的亞裔男孩羅素則成為旅行中最好的伙伴。
GAME：極品飛車13
變速NeedforSpeed：Shift
擁有完全擬真的逼真駕駛體驗，完美的鏡頭以及緊張激烈，極富邏輯與巔峰造根的游戲過程，使得Need for Speed：Shifl被評為現今為止最好的賽車游戲。
生化危機5 Resident Evil 5
當惡心、恐怖的喪尸向你撲面而來的時候，可不要讓3D所帶來的真實壓迫感嚇破了膽。
魔獸世界Word of WarCraft
時下最流行的網絡游戲――WOW同樣支持3D顯示。全新的3D技術，絕對能讓你感受到另一個更加真實的魔獸世界。
FIFA 2010
EA公司旗下所有游戲全面支持3D顯示，作為最受歡迎的FIFA系列，當然不會例外。
豚鼠特工隊G-ForCe
上映時間：2009年
幾只圓圓滾滾的倉鼠被訓練成最優秀的特工，它們要面對的是人類與自我的質疑，以及拯救地球、維護世界和平的重任。
怪獸大戰外星人Monster vs.Aliens
上映時間：2009年
小女孩蘇珊?墨菲在被隕石砸中后便開始瘋狂長大。已經十幾米高的她被帶到軍方的秘密研究基地，在這里她認識了許多難以置信的怪物們。面對突如其來的外星人入侵，蘇珊和她的怪物朋友們向外星人發起了挑戰。
冰河世紀3：恐龍的黎明
IceAge3：Dawn of the DinoSaurs
上映時間：2009年
深受歡迎的冰河世紀系列在第三部全面3D化。在最新的冰河世紀里，愛吃堅果的小松鼠又帶領我們來到了冰河時期。我們的主角們在恐龍時代的末期與這群陸地霸王展開了新的旅行。
阿凡達Avatar
上映時間：2010年
毫無疑問，史上最具震撼力的3D影片非詹姆斯?卡梅隆的新作――《阿凡達》莫屬。未來的地球向外星系擴張為取得潘多拉星球的資源，他們巨動了阿凡達計劃，而等待他們的，卻是無盡的反抗。
PRODUCTS：富士FinePix Real 3D W1數碼相機
史上第一款可以錄制并裸眼回放3D靜態照片和動態視頻的數碼相機。
華碩G51J
華碩與NVIDIA合作推出的全球首款支持3D顯示的筆記本電腦。作為華碩旗下的頂級娛樂筆記本電腦，3D的加入無疑使它如虎添翼。
三星2233RZ 3D顯示器
三星2233RZ擁有20000：1的超高對比度，借助120Hz的刷新率和3D眼鏡，它能夠呈現流暢動人的3D畫面。
篇3
什么是DIY雙機
在這次專訪開始之際，首先在3D技術上，石先生就給出了非常自信的觀點，他認為3D技術已經逐漸融入了普通用戶的生活，而3D技術必將成為今后的主流。談到DIY雙機設備，石川林先生也保持了高度的熱情，詳細地向我介紹了DIY雙機設備的原理：所謂雙機拍攝，是將兩架或多架機固定在一起，并根據拍攝對象的遠近調整相機的間距。不管是立體攝影還是立體攝像，如立體攝影的被攝體相距太遠，在立體照片上也沒有立體效果。所以，通?？蛇x擇3～4米左右的物體為主體。拍攝遠處的建筑及山脈時，要表現較肉眼所視立體感更強的畫面，可將左右攝影間隔展寬。近拍攝時則相反，雙機間距要較人眼的短。
這樣的DIY自主機也有一定的優勢，比如可以白行調整雙機的間距，以達到想要的效果。如(圖1)所示，這是石川林先生自己DIY的雙機機器，用的兩臺索尼卡片機制作而成，支架部分可以自行調節相機問的距離，為玩家提供了很大的操作空間，特別是一些專業的3D拍攝玩家。
DIY雙機和一體3D相機有什么優劣
篇4
在現代科學技術迅速發展的沖擊下，文化藝術與科技的結合已經成為當代藝術創作的主流，藝術創作中的繪畫、雕塑、攝影等藝術形式更是在創作的內容和主題上都受到了數字科技的影響并且呈現出多元化的現象?？v看高清3D數字影像這門新興的學科，它的出現，必將會帶給我們新的視覺感受，對傳統美學從形式到內容上都會產生新的認識，也會提高大眾對藝術品的鑒賞層次。數字影像技術是在當前數字科技高速發展的背景下產生的新技術，它的出現將會為記錄、傳播各類文化藝術作品從方式與途徑上提供更多的可能性。這項技術是在原本已經成熟的2D數字影像的基礎上發展起來的一種以數字藝術為基礎的新的藝術傳播和表現形式。
1與傳統的平面、二維的展示與傳播方式的對比
第一，高清3D數字影像具備高清晰度的圖像分辨率，圖像的質量有了很大的提高，也可以說是革命性的提高，因為現在的高清技術，已經發展到可以消失視覺能看到的像素點，這一特點將會使觀者足不出戶就可以看到文化藝術作品的細節，比如油畫書法作品的色彩和筆觸，環境藝術設計中的材質和細節。第二，專業的審美角度和高質量的清晰度結合合適的燈光角度，使觀者能夠看到比實物在眼前更多的細節和美。第三，高清3D數字影像跳脫傳統二維圖片的束縛，立體成像技術可以使文化藝術品在三維的虛擬立體空間內展現，如環境藝術中的園林、建筑、雕塑、以及工藝品等等，其空間感、體量感、材質、結構、光影等藝術特質將會展現出新的面貌。
2對文化藝術鑒賞的作用和意義
眾所周知，同一個物體從不同的角度觀察，會帶給人不同的審美感受。雕塑、展陳設計以及現代的建筑都是要通過多角度的觀察去欣賞的，單從某一個視角很難領略到建筑陳設的現場感，存在于三維空間的藝術品和建筑也很難通過語言和二維圖片詮釋清楚。我們知道，普通人在觀察一個建筑空間環境或雕塑藝術品是往往受第一眼的感受也就是第一印象影響，而這個第一印象往往取決于道路規劃的設計安排，但建筑和雕塑藝術卻并不只是從某一個角度來定義的，它們都屬于多角度的藝術，是由多個完美角度組合而成，高清3D數字影像不僅能生動真實的還原設計師的理念，還能通過創新的科技手段展示其文化藝術的多樣性。高清3D數字影像可以透過攝影師的專業眼光打造出二度自然的新空間。引發觀眾的互動的反應，吸引觀者的注意力，并不受時空的限制，在短時間內可以傳播大量的立體圖像信息，采用這一技術將會更好的激發學習者的興趣，促進文化藝術的創新和再創造，同時具有便于數據統一管理存檔的優點，對中國文化藝術的鑒賞和普及具有重大的意義。
3我國高清3D數字影像技術取得的成就
以2010年上海世博會為例，我們知道世博會是一個國際性的博覽盛會，也是一個結束后就會拆除和消失的展會，在這個展會期間會集中展現各國的科技、人文、建筑、文化藝術等等各方面的成就。而且，每一屆展會都會根據舉辦的不同國家城市提出不同的文化主題，各國也會根據自己的文化歷史和科學技術展現爭奇斗艷的建筑空間環境設計，如2010年世博會德國館的設計，從外墻的材質運用到建筑空間的組合關系，都帶給人一種現代高科技和未來城市的奇幻感覺，這種充滿奇思妙想的設計規劃，無一不體現現代科技和藝術帶給人們的審美震撼。德國館的造型設計整體是由異形的不規則幾何體構成，在如此造型奇特壯美的建筑中漫步，體會三維立體空間中的光與影；疏與密的完美結構和材質細節，整個建筑就如同一座可以漫步其中的三維空間雕塑。但世博會的建筑物都只是臨時搭建，展會結束后就會拆除，怎樣才能將這樣一件臨時的藝術佳作保留下來，我國世博會主辦方大膽采用高清3D數字影像技術將這一世界性的盛會完整的記錄了下來，并拍攝了著名的高清3D數字記錄電影《世博之光》，該片在2012年2月國際3D學會主辦的第三屆3D創作藝術獎評選中獲得評委會獎。這也是中國3D影片首次獲得這一高級別的國際殊榮。國際3D學會主席吉姆•查賓在頒獎典禮結束后曾接受新華社記者的采訪，他說“祝賀中國的3D制作者。他們將為自己的成就自豪。中國的3D電影制作者們正在創造出世界級的電影！”這是國際上對中國主流電影的肯定，也是對中國高清3D影像技術的高度認可，這項新技術讓我們現在無疑是走在世界前列的。
4結語
篇5
【關鍵詞】 3D 視差 視差深度 眼鏡3D 裸眼3D
一．3D顯示技術的形成
早在19世紀攝影技術剛剛起步時，人們就用2臺性能和參數完全相同的相機并列，模擬人的左右兩眼，同時拍下2張有著些微差異的相片，之后再透過平行視線法、交叉視線法或類似雙筒望遠鏡的專屬觀看設備等，讓人的左右兩眼分別觀看2張并列拍攝的相片，以重現“視差”，藉以模擬出立體視覺。
兩個世紀以來，人類由此逐步研究出各種3D顯示技術，主要分為眼鏡3D與裸眼3D兩大類型（見表1）。
二．眼鏡類3D顯示技術
眼鏡類3D顯示技術，主要是利用光學原理的特制眼鏡來實現。目前市場應用的眼鏡類3D，從技術層面來看主要有快門式和偏光式兩種（見表2），從觀看方式來看主要有被動觀看和主動觀看兩種。
1.被動觀看式
被動觀看式的3D眼鏡，是由單純的鏡片＋鏡架所構成，不牽涉到任何機械或電子裝置，主要有紅藍濾色片式3D眼鏡類和偏光式3D眼鏡類兩種，基本原理都是運用光學方式讓左右兩眼觀看到具備視差的圖像。
2.主動觀看式
主動觀看式的3D眼鏡，是利用眼鏡本身的主動運作來顯示3D效果，有雙顯示器式3D眼鏡類和液晶式3D眼鏡類兩種。
（1）雙顯示器式3D眼鏡類
雙顯示器式雖然無法提供多人觀看的需求，但仍就算是主動式3D眼鏡類的一種，其原理是運用左右眼鏡中配置的兩組小型顯示器來分別顯示左右畫面，以形成3D效果。
由于必須配置兩組獨立的小型顯示器，只能讓單人觀看。通常應用在特殊場合，如搭配頭部偵測應用在虛擬實境觀看的便攜式播放器、游戲機（任天堂在1995年推出的便攜式游戲機Virtual Boy頭戴式顯示器就屬此類）等。
（2）液晶式3D眼鏡類
液晶式的3D眼鏡，由主動液晶鏡片構成，其原理是利用電場來改變液晶透光的狀態，以每秒數十次的頻率交替遮蔽左右兩眼視線，播放時只要交替顯示左右兩眼畫面，再利用同步信號讓液晶式3D眼鏡與畫面同步工作，當播出左眼畫面時讓右眼鏡片變黑、播出右眼畫面時讓左眼鏡片變黑，最終形成3D效果，但這種交替遮蔽會影響畫面的亮度。
液晶式3D不需要濾色或偏光等特殊播放設備，只要提升播放畫面的交替頻率及添加同步信號發送裝置，很適合大尺寸屏幕，供多人觀賞的需求，是目前3D電影和3D電視的主要方式，包括PC上由NVIDIA推出的3D Vision，以及目前各大廠商狂推猛打的3D電視機等產品，都采用了此類技術。
由于液晶式的畫面是采左右交替播放，同一時間內只有一只眼睛能看到畫面，因此當開啟3D顯示模式時，畫面刷新頻率會變為原來的一半。當每秒60次交替頻率時，畫面刷新頻率會降到每秒30次，會讓觀看者感受到明顯的閃爍。因此目前各廠商所推出的方案都是將刷新頻率加倍到每秒120次，以解決閃爍的問題。
三．裸眼類3D顯示技術
如前所述，眼鏡類的3D顯示技術是通過眼鏡將左右圖像分離出來，并分別送到觀看者的左右兩眼中，實現3D效果。而裸眼類的3D顯示技術則是通過調節光的角度使左右兩個圖像分離出來，并分別送到觀看者的左右兩眼中，以實現3D效果。
如今的裸眼類3D顯示技術，組合了目前人類最新面板制造技術和引擎軟件技術，一方面，在生產制造方面，采用在液晶面板前方配置雙凸透鏡的全景圖像（Integral Imaging）方式顯示，即在同一個屏幕上，以分割區域顯示（空間多功裸眼3D技術）和切割時間顯示（分時多功裸眼3D技術）來實現3D顯示（見表3）。另一方面，在圖像顯示方面，通過計算機圖像處理技術，將已有的2D圖像和3D圖像的左右兩眼的視差，轉換為9視差的3D圖像。
從當前裸眼類3D顯示技術形式來看，有光屏障式（Barrier）、柱狀透鏡（Lenticular Lens）、多層顯示（Multi Layer Display）和指向光源（Directional Backlight）等幾種，目前光屏障式和柱狀透鏡式兩種技術已進入商業應用階段。
1.光屏障式技術
裸眼類的光屏障式技術與眼鏡類的偏光式技術（目前3D電影廣泛采用）有些相似，不過一個要戴眼鏡，一個不要。
光屏障式又稱光屏蔽式、視差障壁（Parallax Barrier）、視差屏障（Parallax Barriers）等等，這主要是研制廠商的技術細節不同所至。
（1）視差障壁式
該技術是由夏普歐洲實驗室研制，實現方法是使用一個開關液晶屏、偏振膜和高分子液晶層，利用液晶層和偏振膜制造出一系列方向為90°的垂直條紋。這些條紋寬幾十微米，通過它們的光就形成了垂直的細條柵模式，故稱之為“視差障壁”。
視差障壁安置在背光模塊及LCD面板間，在3D模式下，應該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋右眼；應該由右眼看到的圖像，不透明的條紋會遮擋左眼，通過將左右兩眼的可視畫面分開，使觀看者看到3D畫面。
（2）可開關液晶視差屏障式
可開關液晶視差屏障式3D，是目前最廣泛應用于可攜式裝置的方式，包括夏普與日立都不約而同的在任天堂發表N3DS（是一款由日本任天堂推出的便攜式游戲機，最大特點之一是利用了稱為“Autostereoscopy”的技術，即讓使用者不配戴任何特殊眼鏡即可感受到3D圖像效果）后，緊接著開發了各自裸眼3D手機應用的視差屏障式3D顯示屏幕。其中夏普的產品將液晶屏障與觸控薄膜整合在一起，而且同時支持橫拿與直拿的應用，比較符合N3DS的需求。
2.柱狀透鏡技術
柱狀透鏡技術，又被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡技術，主要代表廠商有飛利浦和我國朗辰電子科技。
該技術是通過在液晶面板上加上特殊的精密柱面透鏡屏，將經過編碼處理的3D圖像獨立送入人的左右兩眼，從而可以裸眼體驗3D，同時兼容2D，它相比光屏障式技術最大的優點是其亮度不會受到影響，但觀測視角寬度會稍小。
不過像素間的間隙也會被放大，因此不是簡單地疊加子像素，柱透鏡與像素列不是平行的，而是成一定的角度。這樣就可以使每一組子像素重復投射視區，而不是只投射一組視差圖像。
柱狀透鏡式可以在多個角度下產生3D效果，適用于多人觀看的場合，不過在不合適的角度觀看時會出現影像重疊的狀況。一般的柱狀透鏡是固定貼附在屏幕表面，而且是以單一方向排列，因此無法切換顯示模式，水平解析度會降為原本的一半，畫質也會受到透鏡折射影響，屏幕旋轉 90度時就無法呈現3D感。不過也有廠商研發在柱狀透鏡中注入液晶來改變聚焦特性的技術，可關閉透鏡的折射效果切換成2D顯示模式。
3.多層顯示技術
該技術簡稱MLD技術，是美國Pure Depth公司在2009年4月研發，這種技術能夠通過一定間隔重疊的兩塊液晶面板，實現裸眼觀看3D文字及3D圖像。與柱狀透鏡技術相比，有以下優點：
（1）觀看3D圖像時，用戶不會產生眩暈、頭疼及眼睛疲勞等副作用；
（2）3D顯示時，屏幕的分辨率不會降低；
（3）可組合顯示文字等2D圖像和3D圖像；
（4）對觀看3D圖像的視野及角度沒有太大的限制，通俗點說就是可視角度足夠大。
目前，采用MLD技術的顯示設備，已經在美國拉斯維加斯的部分娛樂場所得到了應用，并取得了良好的效果。
4.深度融合式3D顯示（Depth-fused 3D）
該技術由日立公司研發，產品問世已久不過應用層面有限。是將兩片液晶面板前后重疊在一起，分別在前后兩片液晶面板上以不同亮度顯示前景與后景的影像，藉由實體的深淺差異來呈現出景深效果。
由于深度融合式并不像其他方式是以模擬兩眼視差來產生立體感，而是讓畫面真正具備前景與后景的差別，能讓觀看者兩眼視線的焦點自然落在畫面位置并感受到景深，因此觀看時眼睛不感到疲勞。不過受限于前后景重疊時的角度偏移不能太大，因此適合觀看的角度有限，加上需要重疊兩片液晶面板來構成，因此不但體積較大，而且成本也較高。
5.指向光源技術
該技術比較先進，實現的方法是通過搭配兩組快速反應的LCD面板和驅動器，讓3D圖像以排序方式進入觀看者的左右兩眼，由于互換的左右兩幅圖像存在著視差，進而讓人眼感受到3D效果。
指向光源比光屏障式、柱狀透鏡式等裸眼3D技術更具有優勢，可以應用到手機、電腦、游戲機等設備中。在3D顯示的亮度和分辨率上都能夠得到保障，進而可以普及發展。但是該技術尚未成熟，遠沒有達到量產的階段，目前仍處于研發階段。
當屏幕右側的背光光源亮起時，就會透過指向性背光膜射出朝左眼方向的光線，用來顯示左眼圖像畫面。當左側的背光光源亮起時，就會透過指向性背光膜射出朝右眼方向的光線，用來顯示右眼圖像畫面。藉由左右圖像畫面高速交替顯示，就能平順的顯示3D圖像畫面。
由于指向性背光方式采用分時多功，因此每次都能以面板的完整解析度來顯示圖像，不像空間多功只能以面板的一半解析度來顯示圖像。而且只要左右兩側的背光光源同時亮起，就能切換為2D顯示模式。不過由于左右兩眼圖像畫面是以指向性的方式顯示，因此只有從屏幕正面觀看時才能看到3D圖像畫面，當屏幕旋轉90度時就無法顯示3D圖像畫面。
四．結語
讓所有人脫掉眼鏡看3D，這看似簡單的技術目標，卻已經成為全球爭奪的新型產業的制高點。如今，各國對3D顯示技術研發均不惜巨資，投入巨大，且非常重視投入的持續性。
在國外，裸眼3D廣告已不稀奇，的確大街上來往的人，總不能停下來找個眼鏡戴起來再看廣告吧。近年來，美國的3D電影比例也越來越高，裸眼3D在廣告、展示、游戲、電視、手機等方面已經有了很大的市場，所有視覺娛樂、內容、廣告等領域，已經繞不開3D技術（如裸眼3D試衣技術，已經在互聯網上得到很好的呈現），正在圍繞3D形成新的產業鏈（模式）。
在國內，今年元旦央視3D電視頻道開播，雖然很多城市還未能嘗鮮，但網絡上的3D版春晚點擊量已經不少。
雖說目前3D已進入電影、電視領域，但要走進百姓家庭，似乎很難，撇開技術層面不說，高昂的價格就足以讓百姓望而卻步。
篇6
關鍵詞：磁共振成像；血管成像；三維成像；對比劑
近年來，隨著磁共振掃描儀硬件及軟件的不斷改進，三維對比增強MR增強磁共振（three dimensional contrastenhanced MR angiography，3D CEMRA）的技術日臻成熟，它的快速、安全、有效等優勢逐漸顯現，使其成為血管大、中病變臨床診斷的常用方法，甚至是首選方法，在很大范圍內可替代有創傷的血管造影[1]。本文對345例頭頸部、胸腹部、盆腔及雙下肢動脈三維對比增強磁共振血管分析，以探討三維對比增強磁共振血管成像的臨床應用價值。
1資料與方法
1.1一般資料 搜集2007～2009年共345例臨床疑動脈血管病變的患者，其中男性：230例，女性：115例，年齡9～88歲，平均年齡60.7歲。
1.2方法 采用Siemena Magnetom Avanto 1.5超導磁共振掃描儀，掃描序列采用flash-3d-ce序列，顱頸部采用頭、頸線圈，仰臥位，頭先進。胸腹部、盆腔及雙下肢動脈者采用體部、脊柱、四肢線圈，仰臥位，足先進，3段移床掃描。
定位掃描后，常規TSE T2WI掃描，行Trufisp掃描，獲得靶血管的大致影像，用于三維定位。再啟用Test bolus掃描，靶血管內有對比劑顯示時，行3D蒙片掃描，測量掃描時間后，注射對比劑后行3D增強掃描2次，1次為動脈期，2次為靜脈期，獲得原始圖像后，在3D工作站進行后處理。
對比劑選用順磁性對比劑釓噴酸葡胺（Gd-DTPA），劑量為常規增強的3倍劑量，平均濃度0.2mmol/ml，用與磁共振掃描儀相配套的高壓注射器經肘正中靜脈注射，對比劑0.2mmol/kg，注射流率2.5～3ml/s，測試注射2ml對比劑，10ml生理鹽水沖洗，增強掃描20ml生理鹽水沖洗。
Test bolus序列掃描參數：Tr 41.6ms，TE 1.1ms；視野300mm，翻轉角30°，層厚70mm，成像1帖/s，連續掃描，直到可見靶血管內對比劑充盈。有幾帖圖片，就定多少時間為注射對比劑后3D增強掃描啟動時間。
增強前后三維梯度回波序列（快速小角度激發梯度回波，FLASH序列），掃描參數：TR 3.0ms，TE 0.97翻轉角25°，視野228mm×160mm，矩陣115×256，頭頸部1個冠狀方位3D塊，胸腹部、盆腔及雙下肢動脈者3個冠狀方位3D塊，層厚1.1mm，無間隔，共約80層，1次采集，采集時間15s。增強前掃描1次作為減影蒙片，注入對比劑后無間隔掃描2次，先為動脈期，后為靜脈期。注意增強掃描必須拷貝蒙片的掃描范圍及層數、層厚，這樣方能進行減影獲得較為清晰的血管影像。
在工作站上用最大強度投影和多平面重組等技術進行觀察，并可參照原始圖像。
由兩位高年資住院醫師進行圖像后處理及閱片，在工作站上進行多角度觀察并結合原始圖像對病變血管作出判定。
2 結果
345例中血管正常31例，有病變者314例，其中有動脈瘤者10例，夾層動脈瘤者1例，動靜脈畸形2例，動脈變異者67例，動脈硬化狹窄、閉塞者共123例，動脈迂曲增寬者27例，動脈血管纖細者84例。
按圖像質量分為優、良、差3級進行評價。優：靶血管顯示良好，無或少與靜脈重疊，偽影少。良：靶血管顯示尚可，部分與靜脈重疊，有偽影，不影響診斷。差：靶血管顯示差或未顯示，大部分與靜脈重疊，不符合診斷要求。本組病例345例中，優298例，良47例。
3 討論
傳統MRA技術主要依賴于流入性增強（TOF）和相位位移（PC）效應，掃描時間長，費時費力，由于3D-CEMRA不依賴流空效應，避免了湍流和渦流影，不受血流方向的影像，對于平行于掃描層面的血管、血管分叉及扭曲的血管，均能清晰顯示。且3D CEMRA技術是通過注入順磁性對比劑，使血管T1弛豫時間明顯縮短，使成像斷面血管內的血流不再依賴新流入的未飽合質子，增強后的血流本身就是高信號，并最大可能地抑制血管周圍的組織信號，為臨床提供理論依據。
要獲得高質量的3D CEMRA圖像，關鍵要熟練掌握MR技術，把握每個檢查環節；延遲掃描時間的確定是最為關鍵的技術，如果掃描過早開始，血管內對比劑濃度較低，血管顯影淺淡，遠端血管及分支無法顯示，晚期則靜脈顯影，動脈顯影則不是最佳狀態，而達不到診斷的效果。因此，要獲得最佳的三維MRA圖像就必須對團注對比劑進行計時，當血管內團注對比劑達到最高濃度時間與數據采集K空間中心部分相吻合時，才能獲得高質量的血管圖像。由于個體間差異較大，對每個行3D CEMRA的病例均應行小劑量試驗性注射來確定延遲掃描時間。一般來說，即便是對于有心功能異常的患者，應用同層動態掃描90層，亦可獲得對比劑到達靶血管峰值濃度時間的測量。值得注意的是，對于延遲時間掌握，可確定為試驗性注射觀察靶動脈信號最強層面的時間為延遲時間。
3D CEMRA后處理技術有減影、MIP、MPR、VR。通過減影，減少了背景組織的信號，改善了病變與背景組織間的差異，提高了圖像質量，有利于對病灶的顯示，圖像減影的前提是在行CE-MRA增強前后掃描的參數的必須保持一致，這樣才能保證掃描結束后，應用軟件才能進行減影及相關的后處理。減影技術在靜止不動的區域應用效果最佳，特別是頭頸部區域。減影后進行MIP成像，更有利于顯示細小血管分支，通過多角度旋轉，一般可以清晰顯示病變的部位及大小；但對于主動脈夾層來說，由于旋轉角度可能會影響內膜瓣的顯示，因此單純依靠MIP圖像會導致誤診。MPR不受血管分支重疊的影響，能更清晰地顯示病灶特征，特別是對于主動脈夾層，MPR可以詳細顯示分支血管開口于真腔還是假腔及病變波及的范圍，能顯示真假腔之間的溝通，確定撕裂口的位置，原始圖像的觀察亦非常重要，通過電影回放等形式連續觀察原始資料，有利于對血管解剖結構的認識和對病變部位的確認。因此，筆者認為觀察CE-MRA圖像，不僅要觀察重建后的圖像，而且要觀察原始圖像，因重建后圖像有假像及偽影的發生。VR是近年來較新的數據圖像后處理技術，利用所有容積數據進行后處理，它的高保真性及臨床應用的可靠性得到了影像醫學和工程人員的一致肯定。目前，DSA為血管病變診斷的"金標準"，由于其為有創性檢查，且檢查費用昂貴，有X線輻射以及可能存在對比劑過敏等，有一定比例的并發癥及無癥狀的微栓塞發生[2]，與傳統DSA相比，3D-CEMRA在冠狀掃描視野大，提高了空間分辨率；而且3D-CEMRA技術不僅幾乎無對比劑過敏和腎毒性[3]，還可清楚顯示血管周圍組織結構，并且可以任意角度的旋轉，這些都是DSA無法比擬的。近年來CTA和CE-MRA已廣泛應用。由于3D CEMRA具有簡便、安全、無創等特點，可作為一種重要的輔助檢查手段。
參考文獻：
[1]陸建平，劉崎.三維增強磁共振血管成像[M].第1版.上海：上?？茖W技術， 2005，1-8.
篇7
3D打印技術已經在許多領域逐漸使用，如工業制造和生活領域，它將為人類的消費模式和商品制造方式帶來巨大的變化?；谧钚碌募夹g信息，3D打印技術的類型和現狀在工業設計領域已經有了很大的應用。更重要的是，工業設計已經根據其原理預測和規范了3D打印技術的發展趨勢。
3D打印技術影響
1 概述
3D打印技術也被稱為快速成型技術，材料制造技術，增量制造技術等，它可以根據計算機數據和各種粘合材料自動打印一件一件的物品。事實上，3D打印不是一種新技術。在20世紀80年代，它誕生了。然而，因為技術不成熟，成本巨大的，打印速度低，它未能在年輕時普及。如今改進了的3D打印技術是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘性材料，通過逐層打印的方法來構造物體的技術。3D打印具有高科技含量，是一種全面的應用技術。已被廣泛應用于航空航天，交通，保健，教育，醫療，地理等許多方面。由武漢光電國家實驗室（籌）完成的“型金屬零件高效激光選區熔化增材制造關鍵技術與裝備（俗稱激光3D打印技術）”為目前世界上效率和尺寸最大的高精度金屬零件激光3D打印裝備。該裝備解決了航空航天復雜精密金屬零件在材料結構功能一體化及減重等關鍵技術難題，實現了復雜金屬零件的高精度成形、提高成形效率、縮短裝備研制周期等問題。中科院福建物構所3D打印工程技術研發中心林文雄課題組在國內首次突破了可連續打印的三維物體快速成型關鍵技術，并開發出了一款超級快速的連續打印的數字投影（DLP）3D打印機。該3D打印機的速度達到了創記錄的600 mm/h，可以在短短6分鐘內，從樹脂槽中“拉”出一個高度為60 mm的三維物體，而同樣物體采用傳統的立體光固化成型工藝（SLA）來打印則需要約10個小時，速度提高了足足有100倍！除此之外，還有許多的成就，由此可見，近年來3D打印技術獲得了快速發展。
2 3D打印在工業設計中的影響
2.1 提高設計制造精度
相較于傳統手工制造的模型樣機表面質量不高，產品外觀逼真程度較差，可裝配性不強等弊端，3D 打印能夠代替“工匠”的勞動，使得模型變得更合理、更精密、更符合實際的需要。
2.2 復雜模型的直接制造
利用3D 打印機制作出來的模具幾乎不受零件的形狀和結構的任何約束，尤其在加工復雜曲面時更顯其優越的性能，設計師只要在電腦上完成產品設計（CAD），并編寫好加工流程，計算機與數控設備將一道自動完成造型過程。而且隨著3D 打印技術的發展，可用于制造的原型材料日漸豐富，性能也日趨完善，一些非金屬快速原型已有較好的機械強度和熱穩定性，可以直接用作模具或是生產成品。
2.3 加快產品開發周期，提高效率
上市時間是消費者關注的一個重要因素，也是影響資本企業利潤的重要方面。產品的設計周期越長，上市的就會更晚，從而企業獲得的利潤也會更低。所以，一般認為公司應加快產品上市時間?？s短從設計圖形到3D模型的轉換時間是縮短產品開發過程中的產品開發周期的唯一方法。使用相同量的材料制造產品，當前3D打印機的生產效率是傳統方式的3倍，并且隨著3D打印技術的引入和發展可以快速使產品原型迭代，優化設計過程，縮短設計開發時間，提高企業效率和利潤。
2.4 降低新產品開發的風險
原則上只要你在計算機上設計模型形狀，真正的對象可以由3D打印C打印，你還可以自由決定你想要打印多少。因此，它可以實現零庫存，公司可以根據順序生產。這對于新成立的公司或者投資者是一個非常好的消息，因為新產品開發的成本和風險都降低了。
2.5使定制更容易和更便宜
傳統產品設計基于大規模生產，其基本模式是根據消費者需求的變化來適應有限的風格和規模，并且它會忽視用戶的差異。然而隨著時代的發展，個性消費需求正在增長。雖然有些學者和企業都提各種方式如大規模定制模式來滿足個性化需求，然而，由于其制造模式是基于批量生產，它不能從根本上滿足用戶的個性需求。3D打印體現了個性化和智能的強大特點，其基本原理使其可以進行個性化設計和制造。用戶可以通過使用3D打印機更容易定制自己的個性化產品，而且其方式也更簡單和便宜。
2.6 3D打印對設計師的影響
3D打印已經在一定程度上改變了商品的供應鏈結構和人們的生活方式。事實上，它已經廣泛應用于模具制造，珠寶，消費電子，家具，玩具等其他工業設計領域。2014年3月，Google推出了Ara模塊化手機項目，這個項目使用3D打印機打印組件，并預計在2015年初與可定制的智能手機一起銷售。項目Ara允許用戶配置手機。 它為用戶提供了一個空框架的手機，用戶可以根據自己的需要選擇，更換或甚至刪除模塊化硬件，然后用戶只需要插入所選的模塊化硬件，
消費者甚至可以在模塊表面上打印由自己設計的圖片。這種根據客戶的個性定制的手機可以延伸手機使用周期和減少電子廢物。對人們的生活是很大的影響，同時對工業設計人員也提供了一種新的設計思路。
隨著經濟的發展，大眾需求的多元化，個性化，小品種已經成為現代消費的發展趨勢。在設計中，3D 打印在各個設計領域的應用顯著提高了效率。在設計中，設計師和建模師或者模型師可以利用三維打印技術快速地將自己所設計的產品變成實物，可方便快捷地將產品模型提供給客戶和設計團隊，使客戶也可以隨時參與到產品的設計中，方便客戶和設計師的及時溝通從而促進了客戶、市場、企業之間的交流，及時調整方案，從而是產品更有效地得到市場的認可，在相同的時間內縮短了產品從概念到市場銷售的時間，以達到全面的控制，更加合理地又優化了設計資源和市場資源。
3 結束語
將來，3D打印技術將幾乎影響工業設計領域的每一個方面。這對3D打印技術和工業設計師都是非常大的機遇，然而也面對著諸如知識產權等方面的各種問題的挑戰，工業設計師應充分把握所帶來的機會，同時避免可能出現的問題。隨著3D打印機的發展，許多工業設計方面的問題也都迎刃而解，設計師應該突破傳統產品制造工藝的籠子，刺激他們的創造力和想象力，并將更好的想法變成現實的商品，以滿足消費者的需要，給人們更美好的生活。
參考文獻：
[1] 張楠，李飛.3D打印技術的發展與應用對未來產品設計的影響[J].機械設計，2013（7）：97-99.
篇8
Efficient application at 3D mould project function
(Guangzhou ZWCAD software Limited by Share Ltd in Guangzhou, Guangdong, 510635)
隨著我國模具行業的迅速發展，行業內競爭也日益激烈，縮短生產周期、提升制作效率成為模具企業突出重圍的關鍵。而軟件是否能快速設計出模具，對企業生產效率能否提高具有直接影響。中望3D2014的升級版項目功能，可以幫助企業更好更快的完成模具設計。下面我們通過“模具命令”中的“項目功能”來感受一下中望3D2014新版的智能化操作。
項目功能——在做產品的模具設計之前，自動建立結構樹，將各個產品按照不同的屬性進行有序分配。我們可以先搭好框架省去后續分類規序步驟，使得整個模具設計的步驟更清晰。
創建“項目名稱”的同時，還提供收縮率定義選項，幫助用戶一步到位，免去后面再單獨設置的煩惱。中望3D還在這里特別設置了防呆功能，避免由于人為疏忽導致的重復放縮水操作。當一件產品放完縮水后，工程師再次操作放縮水命令時，軟件會自動跳到上次放縮水的步驟，來做編輯，而不是重新放縮水。
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另外一位也認為3D打印機的用途之廣簡直難以想象，而關于3D能不能夠改變制造模式，實際上從2007年、2008年就有人在討論，只不過近兩年在升溫，3D打印能不能改變這個世界？
一個3D打印機可以打印出一個杯子來，兩個抓手，它還可以打印出來四個抓手的；它可以生產出強度、韌度一樣的扳手；它可以生產出來齒輪的模型；可以打印出來一些動物的玩具、動物的形象。它和傳統生產的區別是傳統生產叫做材料去除型，剩下的材料都扔掉，革命性工作在于節省材料，這和舊的生產過程是不一樣的。它能夠通過加入添加劑的方式，把一個產品通過打印，通過激光凝固或者是燒結，然后形成某種產品。
現在3D打印可打出來汽車、自行車，還能夠打印出來有70多個活動關節的移動物。意大利的一個發明家能夠打印整個立體建筑物，據說將來可以用在地球上制造房屋用。
3D技術產業潛力巨大。有一家3D技術公司，屬添加劑制造業，其2010年3D打印技術收入大概13億美元，預計到2016年會達到31億美元，預計到2015年3D系統出貨量可達1.5萬套。從目前來看，3D打印機的規模偏小，但是大型號的3D打印機已經開始出現了。
大概需要十年左右的時間，或者更長一點，3D打印一定會成為主流的生產方式，對我們現在的生產方式帶來巨大影響。
第一，對產品生產過程有影響。傳統的大規模生產就會生產出樣品，然后做產品設計。這個過程需要不斷調整，最后確定下來才能夠制造、分銷，最后銷售。3D打印其實就減少了這樣一個過程，產品設計直接到產品制造、產品分銷，然后是產品最后銷售。同時，在這個過程中還有產品銷售改進，這也是廠家和顧客的互動過程。
第二，對產品供應鏈的影響。傳統制造成本的原因，會把制造全部拿到低成本的地方，比如中國，這樣產品在生產完之后運到本國倉庫，再運到經銷商和顧客的手里。3D打印方式允許其在國內生產，傳統過程的供應鏈就縮短了。也就是說，成本驅動的產品生產外包會減少，本地生產會增加。因為成本驅動的對外投資會回流，靠近消費者生產。
對于國際貿易的影響，會有以下幾個方面：
第一，全球生產鏈縮短。因為中間環節減少，這種縮短就會增加它在本地化的3D打印規模，進而有可能導致貿易流量的減少，因為它減少了運輸環節，即一方面減少了運輸成本，另一方面，也會導致國際貿易運輸量的下降。
第二，全球產業合作減少。也就是說，外包更多轉為內包，未來十幾年的趨勢是外包難以為繼。而且會導致去全球化的現象，貿易國對貿易的依存度可能會下降。
第三，發達國家依靠技術優勢，要重新把握貿易和投資商的主動權。未來因為其站在技術高地，可以來選擇貿易和投資方式。
第四，對外投資會更多針對當地市場。未來可能到中國來投資，在3D打印技術成熟的時候，來到中國不是為了生產再拿走，或者是分銷到其他的市場，而是為了銷售到當地的市場。
第五，發展中國家可能再一次陷入被動，一方面可能會成為原料的提供者，另一方面還要面對3D打印規模化生產導致的勞動力需求減少的困境。在這個過程當中，3D打印是不需要人的，勞動力的成本因素在里面變得非常少，所以這樣的話可能會產生勞動力過剩，甚至是社會不穩定。
第六，發展中國家產業基礎可能會受到破壞。原來產業加工可能是為了向發達國家出口，但是一旦形成這樣一個格局，出口的基礎就不存在了，出口能力就會下降。
還有可能導致新一輪的世界經濟不平衡。其實還有一些其他因素，比如說因為這樣3D打印技術的發展，還會產生一些新的產業，由此也可能會產生新的貿易政策。
從3D打印技術對我國貿易的影響看，可能會影響我國的出口和加工貿易，因為它產生替代作用。波士頓咨詢集團預計，到2020年，我國10%～30%出口到美國的產品會在美國本地生產，美國的年產值會增加200億～550億。甚至也有學者說，中國的崛起可能會因第三次工業革命而終結。具體到產品上：
第一，模具行業。所謂的添加劑制造，或者叫3D打印，它最初產生就是替代模具。所以第一個受影響的就是模具行業的出口。
第二，塑料加工設備，因為未來加工塑料產品的時候可能不需要塑料加工設備，可影響我國十幾億美元的出口。
篇10
【關鍵詞】3D人臉識別；局部曲線特征；SURF
【Abstract】It’s difficult to find feature points in 3D facial meshes when there are missing parts on these face scans. This work proposes a new recognition method based on local feature curve. Firstly， we calculate the projections of 3D faces in depth， curvature and geodesic coordinate system， then apply SURF on these projections to find out feature points， finally， we use artificial neural network to analyze the curve between feature points and thus face scans are recognized. The result shows that the robustness and accuracy of our method is higher than the method based on landmark.
【Key words】3D face recognition； Local curve characteristics； SURF
近年來，3D人臉識別問題一直是模式識別領域的研究熱點。在實際應用中，如果過分強調人臉采樣的完整性，那么相應的，這種采樣方法對采樣者的侵犯性也就越大，應用的范圍也更加局限。因此研究基于局部特征的3D人臉識別方法是非常有必要的。針對這個問題，徐等通過對到鼻尖點的等距線提取特征，來得到局部的特征描述符，對人臉的遮擋、噪聲和表情變化有較好的魯棒性[1]。王等使用Gabor變換直接抽取人臉的特征，把得出的人臉子模式進行特征融合，提高了人臉識別的正確率和性能[2]?；诰植壳€特征的人臉識別算法普遍是通過在人臉上標定特定點，進而獲得人臉特征曲線，本文提出一種不依賴標定的特征曲線方法，引用仿射無關的SURF方法和多模式下的人臉數據，來提高基于局部曲線特征的人臉識別算法的魯棒性。
1 人臉的預處理
3D人臉數據是以三維網格的形式存儲的，在對人臉進一步的處理之前，先通過預處理保證人臉網格的質量是非常有必要的。類似處理二維圖像的椒鹽噪點，本文將中值濾波應用到三維網格，清理到采樣過程中存在的噪點；由于網格的結點一般遠遠多與實際需要，而過于繁多的邊和結點直接影響處理的復雜度，因此本文采用了頂點聚類方法，對網格進行刪減。要計算3D人臉的投影，3D人臉的姿態直接關系到投影的正確性。因此本文使用鼻子區域作為參考點，計算鼻尖的法向量和鼻梁的向量，從而進行姿態校正[3]。預處理部分的結果如圖1所示。
2 計算多模式人臉投影
本文提出的基于多模式局部曲線特征的人臉識別算法是通過分析人臉的深度、曲率和測地三種模式下人臉的信息得到的識別方法，因此在提取特征曲線之前，首先要計算這三種模式下的3D人臉投影。約定鼻尖點向人臉外側的法向量為Z軸正方向；由鼻尖沿鼻梁的方向為Y軸正方向；然后通過Y、Z軸確定X軸正方向。深度投影可以通過求3D人臉在Z軸上的投影得出；人臉的測地投影由人臉上的各個點到鼻尖點的在人臉表面上的最短路徑得出[4]；在人臉的曲率投影中，每一點的值為該點的高斯曲率值，我們可以由下式近似得出[5]。
K=（1）
其中m為該點的鄰接點個數；α為以該點為頂點和其相鄰兩鄰接點所成的角；A為這三個點所構成的三角形的面積。對于四邊形網格可以依次連接該點的鄰接點來獲得三角形的面積，如圖2。
3 特征向量的計算
3.1 獲得特征曲線
多模式局部曲線特征向量由三個元素組成，分別為人臉在深度，曲率，測地三種模式下的特征曲線加權距離值，分別用Dd，Dc和Dg來表示。
深度模式下的人臉上的特征點由SURF獲得[6]。這種方法并不對特征點的位置和數量有任何假設，也不保證這些特征點是人臉上有特殊意義的部分（如眼窩、鼻尖、臉頰等），而是把這些也當作人臉特征的一部分。對數據庫中每張人臉的每個網格圖像都使用SURF提取，兩兩配對，使用RANSAC剔除較大誤差。得到精確匹配的N個特征點如圖3（a）所示，在對這N個特征點兩兩配對，得到C2 N個特征點對，將特征點對在深度投影上用直線連接，得到C2 N條深度特征曲線。將這些特征點以鼻尖點PNOSE作為參考點平移到曲率圖像和測地圖像上，就得到了曲率和測地特征曲線如圖3（b）所示。
3.2 特征曲線對的距離計算
3.3 計算特征曲線的權值
在以標定作為人臉的特征點定位方法中，通常會選擇眼角，鼻尖附近等有意義的點。在本文的方法中，雖然通過SURF和RANSAC自動尋找特征點，然而通過實驗發現，大部分的特征點落在人臉上“有意義”的區域上，這間接的說明了，在使用以上步驟獲得的特征曲線對于匹配人臉來說應該有不同的權值。
假設共有n張不同的人臉，用xi表示每張臉的ID，即xi∈（x1，x2，x3...xn）；用表示yi人臉xi上的特征曲線，則集合為yj∈（y1...y1，y2...y2...ym...ym）。如果把人臉ID看成隨機變量X，特征曲線看成隨機變量Y，那么通過某一條特征曲線判斷出人臉ID的概率可由香農信息熵給出。
4 實驗結果
4.1 使用神經網絡預測
定義多模式下的人臉曲線的特征向量為（Dd，Dc，Dg），其中Dd為深度投影下人臉上的某一條特征曲線對的距離差值；Dc為該條特征曲線對對應在曲率投影下的距離差值；Dg為該條特征曲線對對應在測地投影下的距離差值。
在GavabDB中，每個人采集了9份不同姿態不同表情的人臉，隨機從中抽取一份用于驗證，其他的八分人臉用于訓練神經網絡。對于采集到的同一個人的人臉樣本，抽取數對人臉，計算這兩張人臉之間特征曲線對的距離值，作為輸入給入神經網絡中，并且將這張人臉的ID作為教師信號。經過上面的步驟得到了訓練好的神經網絡。在測試時，計算待測定人臉和數據庫人臉的之間的特征曲線對的距離差值，由于一張人臉有多條特征曲線，所以對于神經網絡的輸出也可能有不止一種結果，那么得到輸出模式個數最多的則對應該待測定的人臉的ID。
4.2 實驗數據
4.3 實驗數據分析
根據表1中數據，本文采用的基于多模式局部曲線特征的方法的正確率高于基于標定的人臉識別算法，而且，相比基于標定的算法，本文的方法在殘缺的人臉成像上也能獲得良好的效果。數據表明，本文使用的多種特征的方法相比于只使用單一特征的三種方法，識別正確率有明顯提高，說明綜合多種特征是有必要的。
5 結束語
本文分析了3D人臉的深度投影，曲率投影和測地投影，將局部曲線特征的方法應用到這三種模式中。使用SURF和RANSAC提取特征點對。這使算法在人臉圖像殘缺的情況下也能穩定運行，保證了算法的魯棒性。應用神經網絡對得到的三個特征進行回歸分析預測，提高了算法的正確率。
【參考文獻】
[1]徐俊，達飛鵬.一種基于局部描述符的三維人臉識別方法[J].模式識別與人工智能，2012，01：45-53.
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[3]孫圣鵬，宋明黎，卜佳俊，陳純.鼻子區域檢測與三維人臉姿態自動化校正[J]. 計算機輔助設計與圖形學學報，2013，01：34-41.
[4]Gadacha W， Ghorbel F. 3D surfaces representation using geodesic computation and spectral analysis coupled approach： Application to 3D faces[C].Computer Applications Technology（ICCAT），2013 International Conference on. IEEE， 2013：1-5.
