真三维立体显示系统中的体视观察算法分析与实现VIP免费

September2007Vo1．38No．3(serialNo．128)航空电子技术AVIONICSTECHNOLOGY真三维立体显示系统中的体视观察算法分析与实现·姜太平，沈春林(南京航空航天大学自动化学院，南京210016)[摘要]在简要介绍真三维立体显示系统的基础上，以直线运动模型为出发点，对其中的体视观察算法进行了教学分析，并对可视体素进行了定义．最后结合象空间的光线投影法，提出了一种有针对性的体视观察算法实现思路．[关键词]真三维；可视体素；体视观察；光线跟踪[中图分类~-]TP391．9[文献标识码]A[文章编号]1006。141X(2007)03．0020．05AnalysisandRealizationoftheVolumeViewingintheTrue3DVolumetricDisplaySystemJIANGTaiping，SHENChunlin(CollegeofAutomation，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Afterintroducingthetrue3Dvolumetricdisplaysysteminbrief,thevolumeviewingmethodisanalyzedinmathematics，andtheconceptofthevisualvoxelisalsodefined．Atlast，accordingtotheraytracingmethodacorrespondingideaforrealizingthevolumeviewingalgorithmissetforward．Keywords：true3D；visualvoxel；volumeviewing；raytracing1引言随着计算机技术和应用的发展，计算机图形图象的显示也日益成为研究的重点之一。目前，基本上都是采用二维的平面显示器来显示各种图形图象，这大大消弱了图形图象所包含的丰富信息。显然，通过这种显示器来观察三维物体，只能产生心理景深，而没有现实世界中的物理景深。就仿佛看挂在墙上的图画一样，不同的角度来观察，效果都是一样的。近年来，一种全新的直接显示立体物体的立体显示技术正在国内外逐渐引起了人们的关注，它·基金项目：国家航空基金资助项目(02F15001)不需要任何辅助设备，亦称为真三维立体显示技术。这种显示技术的目的就是制造出一种立体的显示器，如球型、圆柱型显示器。当人们观察其中的物体，就如观赏金鱼缸的金鱼一样，不需要任何辅助设备，而且可以从任何角度都可以获得物理景深和心理景深，与现实中的观察是完全一致的。真三维立体显示技术是一门综合技术，它包含了光学技术、动力学技术、传感技术、计算机技术。并且这几种技术融合在一起，为真二维立体显示系统提供了三个最重要的子系统，其系统结构如图I所示。在分析体视观察算法之前，有必要先弄清下述一些概念。维普资讯http://www.cqvip.com真三维仆{u!，J÷系统中的仆视观察算法分析实现姜太等2007年9门第38卷第3期(总第128期)幽I真三维、体小系统结构(1)图象空间创建子系统创建图象空间就是指产生一个透明的、可编址的立体空间的物理过程。在这个立体空间中，体素可以以一种可控制的方式被激活，从而形成立体图象。或者可以简单的认为，这个空间就是类似于金鱼缸的物体，其大小就是金鱼缸的体积。(2)体索生成子系统体素生成是指在图象空间的指定区域内，通过一个物理过程使之发生明显的变化，从而产生体素。例如，在平面中，采用电子枪轰击荧光，而产生了一个个象素。立体显示中的体素产生办法有很多种，也包括使川平面显示器中的一些方法。(3)体素激活子系统所谓体素激活是指将体素从未激活状态转为激活状态而采刚的触发。例如，前面提到的方法中，电子枪中的电子束的产生和控制都属于激活子系统的范嗣。对这些子系统进行有效的集成，就能形成立体显示器，也就是说能产生真三维立体效果。2体视观察算法分析整个显示系统中，图像空间创建子系统是关键，其基本原理是将三维图象切分成若干个二维图象，然后通过屏幕本身的运动米实现三维效果。这种把二维物体从图象空间变换投影N--维平面上，并消除被遮挡的(相对视点是隐藏的)物体或物体部分的过程叫做视见(viewing)。如果三维物体空间是由离散的体数据米表示，那么对其进行的视见变换就叫做体视观察(volumeviewing)。在真三维空间中，二维物体的描述没有物体的几何描述，只有离散的体数据(体素)。因此，快速有效地生成视见的维图象，并根据其运动特征来激活体素是实现真三维效果的关键之一。以真二维显示系统最基本的直线运动模型为2l例，假设某物体的体素集为：V={X，y,z)当...