计算机立体视觉技术范文篇1

关键词：立体视觉；运动平台；ADAMS

一、引言

随着信息、处理、计算机技术的发展，人们对于机器能够仅仅获取以一些平面的二维视觉信息越来越不满意，人们设想借助计算机的技术，能使机器人真正能“看到”精彩的三维世界。计算机技术、视觉传感器技术、摄像技术以及立体视觉理论的发展，利用视觉传感器来获取环境图像，并用计算机实现对视觉信息的处理，从而形成立体视觉，逐渐使这一设想变成现实[1-4]。本文采用了目前国内外进行机电一体化系统设计时最常用的虚拟样机技术，基于3D数字化设计平台UG，采用赫尔姆霍茨模型作为参考设计了一种新型的具有三自由度的双目立体视觉运动平台，如图1所示。

二、运动学仿真验证立体视觉运动平台的运动空间范围

运动学仿真的目的是为了验证立体视觉运动平台动力模型建模的合理性，检查运动自由度范围是否达到设计指标中要求的“眼睛”左右偏航运动空间范围（±60o）、“头部”俯仰运动空间范围（±45o）。同时通过运动学仿真，还可以检查视觉运动平台动力模型各个部件的之间有没有产生运动碰撞干涉。本文采用机械系统动力学自动分析软件ADAMS对运动平台进行运动仿真分析[5]。

经过运行运动学仿真，可以得知各个自由度的运动空间范围如下：

（一）左偏航极限±60度、右偏航极限±60度、俯仰极限±45度位置，如图2所示

（三）没有发生偏航运动，仰视极限负45度位置，如图4所示

偏航和俯仰运动各个自由度运动范围曲线图如图5，图6，图7所示。从上面各个极限位置、偏航和俯仰运动各个自由度运动空间范围曲线图可以观察到部件之间没有产生运动碰撞干涉现象，各个自由度的运动空间范围达到了设计的要求，从仿真结果也可以看出本运动平台运动空间范围广，验证了本视觉运动平台达到了运动功能的要求，说明本立体视觉运动平台的机械系统结构设计是合理的，这为一般机器人立体视觉运动平台的机械结构设计提供实用的改进和参考依据。

三、驱动电机的输入扭矩分析

要验证选择的驱动电机的输入扭矩是否够，那么要测量俯仰电机和偏航电机的扭矩。在立体视觉运动平台中，电机主要是要克服转动过程中转动头和摄像机等运动部件的负载转矩。运动部件的负载扭矩在ADAMS中通过测量扭矩的方式测量出来，如下图8，图9分别是偏航电机和俯仰电机的负载扭矩。

通过图8和图9，可以知道偏航和俯仰电机的负载是时间连续曲线。当偏航或俯仰运动到极限点时，驱动电机要进行变向运行，负载扭矩的方向也发生变化而出现突变拐点，拐点的值便是负载扭矩最大值，可以得知选择的电机的扭矩是足够的。仿真结果对双目立体视觉运动平台的控制系统的性能定性分析提供了一种评价手段。

四、结论

仿真的结果验证了视觉运动平台的俯仰和左右偏航自由度的运动空间范围符合设计要求。根据仿真结果可以看出本运动平台运动空间范围广，验证了本视觉运动平台达到了运动功能的要求，说明本立体视觉运动平台的机械机构设计是合理的，这为一般机器人立体视觉运动平台的机械系统结构设计提供实用的改进和参考依据。

并通过仿真求解出俯仰电机和左右偏航电机的负载扭矩曲线，仿真结果对双目立体视觉运动平台的控制系统的性能定性分析提供了一种评价手段。

参考文献：

[1]唐新星.具有立体视觉的工程机器人自主作业控制技术研究[J].吉林大学博士论文，2007，(12):10-11.

[2]贾云得.机器视觉[M].北京:科学出版社，2000，(4):1-10.

[3]朱正德.零部件表面缺陷的机器视觉检测模[J].MC现代零部件，2005，(9):68.

[4]龙甫荟，郑南宁.计算机视觉模型的研究与发展[J].信息与控制，1997，26，(2):113.

计算机立体视觉技术范文篇2

关键词：机器视觉；边缘检测；图象识别；滤波算法

中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1674-7712（2013）02-0082-01

一、机器人系统的发展及机器人视觉

机器人的发展大致经历了三个成长阶段，也即三个时代。第一代为简单个体机器人；第二代为群体劳动机器人；第三代为类似人类的智能机器人。它的未来发展方向是有知觉、有思维、能与人对话。机器人向着智能化、拟人化方向发展的道路，是没有止境的。机器人视觉是计算机学科的一个重要分支，它综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技术，涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。我国机器人视觉应用主要有以下目的：用以代替人类从事危险、有害和恶劣环境、超净环境下的工作；提高劳动生产率，改变产品质量，快速相应市场需求，加强在国际市场的竞争能力。

二、机器人视觉的原理

机器视觉是机器人感知周围环境的主要途径之一。它可以通过视觉传感器获取环境的二维图像，并通过视觉处理器进行分析和解释，进而转换为符号，让机器人能够辨识物体，并确定其位置。目前成熟的光电成像技术都只能捕获二维明暗信息，而不能获得距离信息，所以直接通过这种途径获得的机器视觉也只能是二维的。随着科学技术的发展，三维立体视觉的解决方案也如雨后春笋般涌出，其中就包括双目立体视觉，狭缝光投影法，时间差法等。

（一）实现方法

1.图像的获取与预处理：用于进行三维特征提取的图像是一幅常规的二维灰度图，所以使用一个常规的CCD或CMOS图像传感器即可满足要求。图像需要进行量化处理，即把图像信息分成许多像素点，这些亮点经过A/D转换后即可输入计算机进行处理。2.边缘信息提取：边缘提取算法就是把一副灰度图像转化为二值图像，灰度图像中的轮廓在二值图像中用1表示，而非轮廓位置用0表示。边缘提取算法的种类非常地多，如Robert算子卷积法等。3.边缘检测与轮廓连结：边缘检测主要采用各种算子来发现、强化图像中那些可能存在边缘的像素点。边缘检测算子除了有Roberts算子外，还有索贝尔算子（Sobeloperator）和Prewitt算子、高斯偏导滤波器以及Canny边缘检测器等。4.利用线条分类识别三维物体：提取出二维图像的轮廓信息，还不足以分析出其中的三维特征，我们必须对轮廓信息进行进一步的模式化处理，从轮廓中提取特征。5.从二维图像中提取三维特征的局限性：虽然从二维图像中提取图像的三维特征的算法对设备的要求低，处理的数据量相对较小，输出地结果也比较规整。但是这种算法也有其局限性。

（二）摄像机模型及透视技术

透视技术实际是一个非线性映射，这在实际求解时可能需要大的计算量，而且如果透视效果不明显，直接使用该模型可能会使求解变为病态。透视逆变换把三维物体转变为二维图形表示的过程称为投影变换。

三、基于视觉的机器人路径规

针对移动机器人规避障碍和寻找最优路径问题，提出了在复杂环境下移动机器人的一种路径规划方法。采用了栅格法建立了机器人工作平面的坐标系，整个系统由全局路径规划和局部避碰规划两部分组成[8]。在全局路径规划中，用改进蚁群算法规划出初步全局优化路径；局部避碰规划是在跟踪全局优化路径的过程中，通过基于滚动窗口的环境探测和碰撞预测，对动态障碍物实施有效的局部避碰策略，从而使机器人能够安全顺利的到达目标点。这种方法能在较短时间内找到最佳路径并规避障碍。

四、机器人视觉处理程序

机器人视觉处理程序的主要功能包括：（1）从USB摄像头实时读取视频数据，进行简单的预处理；（2）随后进行图像处理，主要完成空域的图像增强。通过对图像进行二值化，将目标小球从背景中提取出来；（3）计算目标的位置，进而计算出机器人头部的旋转角度，通过舵机驱动程序，控制机器人头部转动到目标所在角度，实现对目标物体的跟踪。

经过实验，机器人头部可较好地跟踪目标，实现了视觉原型系统。

（一）机器人视觉的目标与任务

目标：使机器人具有感知周围视觉世界的能力。让机器人具有对周围世界的空间物体进行传感、抽象、判断的能力，从而达到识别、理解的目的。

任务：图象的获取、预处理、图象分割与表示与描述、识别与分类、三维信息理解、景物描述、图象解释。红色部分就构成了图像分析的研究内容。

（二）视觉信息的处理

移动机器人视觉信息的处理通常由图象获取、图象分析、关系描述三部分组成。

五、结束语

移动机器人是目前机器人领域的研究重点之一，吸引着众多学者的注意。机器人的研究涉及到人工智能、控制理论、传感器技术和计算机科学等多门学科。通过阅读大量的期刊、学术论文用于进行三维特征提取的图像是一幅常规的二维灰度图，所以使用一个常规的CCD或CMOS图像传感器即可满足要求。图像需要进行量化处理。为了给形态学处理的图像提供统一的条件，计算机在把获得图像进行形态学处理前，必须先对其进行预处理。由于各方面客观条件以及个人研究能力的限制，在机器人技术中嵌入式系统的应用及视觉处理程序方面的研究还不够深入，还需要在今后的研究中不断深入探讨。21世纪是信息化的时代，随着信息技术的发展和普及，机器人视觉系统无论是在理论研究上上，还是在应用方面都将很大进展。

参考文献：

[1]段峰，王耀南.机器视觉技术及其应用综述[J].自动化博览，2002（3）：43-47.

[2]李文锦，吴海彬，何祖恩.基于机器视觉的机械测量及识别技术研究[J].机床与液压，2010（1）：32-51.

计算机立体视觉技术范文篇3

关键词：计算机图形；特技；电影；3D

计算机图形是信息技术发展的伟大产物，到20世纪末，这项技术已经在计算机辅助设计、影视动漫、系统仿真、医学影像处理、气象、地质、财经和电磁等领域获得了广泛应用，特别是在迅猛发展的影视及动漫产业中，为其带来了巨大的经济效益。

从原理上说，计算机图形技术是通过点、线、面等几何元素的属性构建，并以直观的视觉形式来呈现结果，以期达到一种高精度的模拟化应用。换句话说，这是一种可操控的视觉化设计，有了它，头脑中的幻象将进一步变成现实，这正是电影创作中迫切需要的，于是两者便有了结合的必然。

在娱乐性和享受性消费日益增长的今天，电影作为娱乐产业也在不断地汲取新鲜的血液，计算机图形技术的成果一经展现，人们立刻意识到这是一种前所未有的巨大能量，在随后的时间里，人们对这项技术的追逐以不可预料的速度前行，不仅产生了许多匪夷所思的视觉奇观，也极大地促进了这项技术的长足发展。在影视领域里，这项技术更多地被称为数字特技或影视特效，是一种可视化的虚拟创造手段，是利用计算机图形技术中的图像合成、三维造型、灯光模拟、动画计算、材质模拟、交互控制等一系列具体计算所制造出的视觉动态影像，主要满足观众对节目的欣赏愉悦。[1]

我们可以回顾一下计算机图形技术进入到电影领域的一些关键时刻。1977年，美国导演乔治・卢卡斯为了能在自己的影片《星球大战》中实现逼真的星战及各种飞船的特殊效果，专门成立了一个负责特效制作的工作室来完成此项工作，这也诞生了迄今为止世界最顶尖的特效技术公司ILM（工业光魔），标志着计算机图形技术正式加入电影制作的行列[2]。一批代表性的电影作品应运而生并获得了成功，如《第三类接触》《夺宝奇兵》《异形》《星河战队》《深渊》等，但此时的技术还要更多地依靠一些模型来解决造型问题。

而进入到90年代，抠像合成成了影片技术提升的有力手段，因为背景可以任意变换并可以单独拍摄，演员只需要在绿幕前表演，既降低了拍摄难度，又能让合成后的镜头效果变得不可思议，更具有视觉冲击力。如《真实的谎言》中施瓦辛格驾驶战斗机营救妻子，一只手提着她飞越海洋的镜头已成为经典[2]，而在《阿甘正传》《侏罗纪公园》中虚拟的羽毛、乒乓球、巨大的恐龙和与现实环境的无缝融合，更彰显了计算机技术的超强能力，尤其是《泰坦尼克号》中美丽的大西洋黄昏、浪漫的船头展臂飞翔、惨烈的沉船过程，更为这个时代的影片制作技术画上了一个里程碑的标记。

真正让人们叹为观止的当属2000年至今，这段时间计算机图形技术已经占据了电影市场的大部分空间，技术水平也有了相当大的提高，逼真模拟的效果到了无可挑剔的程度。无论从宣传还是到影片本体，大场景大制作已经成为人们习以为常的审视方式，人们对一部电影的渴盼也逐渐演变成对电影视觉效果的期待，就连电影故事本身这一根本性的元素有时都退居到了二线，可见依靠计算机图形力量所带来的视觉奇观对影片的影响之大。

从2000年开始，几乎每年都有一部以上凭借特效制作来让人津津乐道的影片，2000年的《角斗士》，2001至2003年的《魔戒》三部曲，2004年的《后天》，2005年的《金刚》，2006年的《加勒比海盗2》，2007年的《变形金刚》，2008年的《纳尼亚传奇2》，2009年的《阿凡达》，2010年的《盗梦空间》，2011年的《源代码》，2012年的《少年派的奇幻漂流》以及这期间的《哈利波特》系列等，都可以在电影市场上赢得重要的一席之地。

而此时，计算机图形技术的另一个重要的成就也开始异军突起，这就是三维影像技术，虽然从1993年的《侏罗纪公园》开始就已经奠定了三维成像技术在影片制作中的独特地位，而且相继出现了许多全三维动画影片，如《玩具总动员》《功夫熊猫》《机器人总动员》等，但这些影片并没有本质性的技术飞跃。随着《阿凡达》的上映，人们开始重新认识并接受了另一个概念，那就是立体影片，也被称为3D影片，这是一场真正的技术革命，《阿凡达》也被认为是有史以来制作规模最大、技术最先进的3D电影。[3]

3D技术的使用将计算机图形技术推向了一个新的高度，并衍生出了不同的技术分支，例如普通的3D技术是将两幅按照人的视觉成像原理拍摄的不同视图，通过某种手段分别投入人的两只眼睛来让人达到一种错视的效果，便产生了视觉上的立体影像；而另一种相对复杂的则是采用全息影像技术，利用先进的技术和设备来制造真正的有空间感的虚拟影像等等。目前，3D技术还处于一个探索和快速发展的过程中，不难相信，这一技术终究会成为人们下一代观影的主流方式，而且还会制造出更多难以想象的逼真体验。

参考文献

[1]李济宁.电视节目制作中数字特技的使用及影响研究[D].东北师范大学.2010：13-20.

[2]创新王国（北京）文化发展有限.好莱坞特效史[J/OL].星光点击.2010（8）：17-18.

[3]朱含宇，刘晓，李申.后《阿凡达》时代的电影数字特效技术发展[J].科技信息.2010（19）：229-230.

DevelopmentandApplicationofComputerGraphicsTechnologyintheFieldofFilm

LiJining

（DalianNeusoftInformationUniversityDepartmentofDigitalArt，DalianLiaoning116023）

计算机立体视觉技术范文

关键词：计算机视觉；课程创新；教学改革

中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）20-0118-02

计算机视觉课程是人工智能学科的分支学科，对互联网技术的发展有着重要的推进作用。随着时代的飞速变迁，越来越多的学生对这一领域产生了浓厚的兴趣，计算机视觉课程在信息专业中也开始占据重要的地位。如何让学生对这门课程保持长久的兴趣，如何培养学生的专业能力和实践能力，是当前高校应该考虑的问题。经过近几年的教学实践后，很多高校已经逐步确定了通过实际应用培养学生兴趣的教学方法，在满足学生对计算机视觉应用需求的同时，加深了学生对理论知识的理解，这已经成为了当前高校计算机视觉课程教学的重要模式。

一、计算机视觉课程的特点

近年来，随着计算机网络的飞速发展，计算机视觉的应用也越来越广泛，成为了信息相关专业学生的一门必修课。计算机视觉课程涉及众多领域，包括人工智能与模式识别、应用数学等，其覆盖范围广，综合性较强。具体来说，计算机视觉课程有以下几个特点：一是内容广泛，理论抽象。计算机视觉是一门新技术，随着时代的变迁，互联网新技术的更新日新月异，这就使得课程内容的更新过快，内容广泛，教师很难在第一时间向学生输送所有的课程知识。二是计算机视觉课程涉及多个学科领域，并且所涉及的领域知识内容复杂，表达抽象，这对学生的学习来说是一个较大的障碍。三是实践性强。计算机视觉课程的知识内容来源于各种专业不同的领域，操作性极强，学生只有在具有一定的工程项目综合能力后，才能进行计算机视觉应用和操作。

二、计算机视觉与计算机图形学、数字图像处理之间的联系和区别

1.计算机视觉与计算机图形学的联系与区别。计算机视觉一般输入的都是图像或图像序列，其输入资料主要来自usb摄像头或是相机。经过处理后，计算机视觉输出的是对图像序列和图像对应的对真实世界的一种理解，在这一方面，计算机视觉有识别车牌、人脸的作用。而计算机图形学则是一种对虚拟场景的描述。它一般是由多个多边性数组组成，每个多边性有三个顶点，输出的是二维像素数组。在增强现实的应用中，人们不仅需要用计算机视觉来提高对物体识别和姿态获取的效率，还需要用到计算机图形学对虚拟三维物体的叠加方法。

2.计算机视觉与数字图像处理的联系和区别。首先，计算机视觉与数字图像处理之间的联系在于数字图像处理是计算机视觉处理的基础，而计算机视觉的研究成果也可以作为数字处理的素材。其次，计算机视觉与数字图像处理之间的区别在于图形是一种纯数字化、矢量的单位，而图像则不仅包括图形，有时还包括来自现实世界的信号，并且图形的处理不是一种简单的堆积，计算机视觉的处理要从图像中找到一些统计数据和信息，并做进一步的数据分析。

三、高校计算机视觉课程教学的创新策略

1.以工程应用为导向的课程内容。鉴于学习本课程的学生在毕业之后多数会进入相关工程企业或者研究院工作，因此，在对学生进行培养时，高校一方面要考虑到学生的知识接受度，另一方面要设置以工程应用为导向的课程内容，帮助学生更好的进入企业或研究院开展工作。高校在进行计算机视觉课程教学创新时，首先要创新课程教材，摒弃以往枯燥的理论书籍，多选取一些实践性和应用性强的教材。考虑到国内教材的滞后性和学生基础的薄弱性，高校应该选择以下两本书作为学生的专用教材：一本是我国著名教授贾云得编纂的《机器学习》，这部教材深刻体现了时展的教学要求，书中不仅详细讲述了计算机视觉中的一些基本知识，包括计算机视觉的基本概念、算法及其应用，还有一些经典的数字图像处理方法和视觉应用分析，对学生了解基础知识和实践内容有着重要的意义；另外一本是国内外十分推崇的计算机视觉著作，它是美国教授RichardSzeliski教授的作品。该书在2010年出版，获得了众多业界人士的好评。RichardSzeliski教授是华盛顿大学的兼职教授，也是微软研究院交互视觉与多媒体的主任，他对计算机视觉的发展和未来走向十分清楚，也深刻了解产业界和大学需要什么样的计算机视觉课程教材。因此，这本教材面向应用，与当今最新的科技成果紧密相连，综合论述了计算机视觉在各个领域的发展，展示了计算机视觉的最新研究成果和未来的发展趋势。此外，本书中还有详细的国外研究案例和更加深入的应用案例，适合学生开展探究性学习。两本教材都是遵循以工程应用为导向的原则，对学生开放性思维的培养有着重要的意义。

2.面向科技最新成果的课程定位。计算机视觉是一门新技术，科技创新是其发展的原动力，因此，高校在进行课程安排时，应该将当今计算机视觉领域的重要的科技成果作为计算机课程的基本教学内容。要想以科技最新成果定位计算机视觉课程，高校要做到以下两个方面：（1）选取涵盖最新成果的教材。考虑到不同学生的数字图像处理基础不一的问题，学校可以在课程中补充一些有关数字图像处理的基础内容。在选择教材内容时，计算机视觉课程的内容应该包括数字图像处理、视觉学习和模式识别这三大部分。数字图像处理是视觉课程的基础内容，主要向学生介绍数字图像处理和计算机视觉所涉及的一些基础知识，包括图像的分割和检测、图像滤波的处理等。数字图像处理是整个计算机课程学习的重要基础内容，其课时可占总课时的二分之一。其次，视觉部分是近几年来计算机视觉的最新科技成果，内容主要包括摄像机的几何设定和计算机摄影机的序列处理等。作为最前沿的科技领域，视觉部分将会是该课程后期的重点内容，与实践作业紧密结合。而模式识别则更多的是新技术的一种工程应用，学生会更多的涉及到实践操作，更好的培养学生的实践能力。（2）强化学生自学和调研能力。课程调研和实践是信息专业学生强化能力的重要方法之一，高校可以在课程项目中引入新技术的探究，在使课程在具有基础性、研究性的同时，具有一定的前沿性，还能让学生在第一时间了解到最新的科技成果和互联网应用技术。在课程调研和实践中，高校必须要强化学生的自学和调研能力，在调研时给每一个小组安排一位高年级研究生作为指导，每组学生独立完成任务，高年级研究生只做引导和辅助的作用。学生在自我设置调研程序，查找资料，理解和熟悉相关程序的时候，能够更加掌握最新科技成果的内容，同时还提高了学生的自学能力和团队协作能力。

3.工程实践化的教学形式。工程项目综合能力是信息专业的学生必须具备的素质之一，因此在计算机视觉课程的教学过程中，培养学生的工程实践能力是教学目标之一。高校可以采取以下两种方法：（1）选取适当的工程实例。对于信息专业的学生而言，计算机视觉课程各个独立的算法和方法较多，彼此没有过多的联系。这对学生来说过于抽象，不易理解，因此教师不应当仅仅限于知识的传授，还应该选取一些适当的工程实例，将知识体系串联在一起，加深学会对教学内容的理解，从而达到良好的教学效果。例如，在教学过程中，教师可以着重介绍手机制造的例子。手机是现在学生十分熟悉的产品，用手机举例更加贴近学生的生活，教师可以详细介绍手机键盘和主板的制造过程，并在这一过程中将所学的算法和理论融合进去，加深学生对知识的理解。其次，教师在手机讲解时，还可以引导学生思考类似的产品制造，从而引出数码相机的制造原理，和学生一起探讨其制造算法。这种做法不仅可以帮助学生学习，还可以让学生拓宽思路，发散思维，不断创新计算机视觉领域。（2）选择合适的实际应用。计算机视觉课程是一门实践性和操作性极强的学科，因此，为了学生更好的学习，教师要将理论工程实践化，选择合适的实际应用来提高学生的实践能力。教师可以安排学生进入手机制造厂房，给学生上一堂别开生面的实践课，详细介绍每个制造流程，并向学生不断抛出与课程有关的问题，引发学生的思考，比如选择什么样的模板匹配法可以更为简单。学生在不断的解答和提问中，对学科知识的了解也会逐步加深。其次，高校可以建立专门的实训基地，学生可以在基地里实践操作，将理论转化为实物，亲自尝试做出模型，这种做法可以极大地提高学生的实践能力，使学生更快的将理论转化为实际。

四、结语

在新形势下，高校应不断创新计算机视觉课程的教学模式，并以此展开教学活动，培养学生的实践能力和创新精神。将工程应用和科技最新成果结合的教学模式，有利于解决理论和实践相脱节的问题，在增强学生学习兴趣、提高学生独立分析能力的同时，还使学生接触了国际最新的研究成果，拓宽了学生的思路，这对学生未来的发展有着重要的意义。

参考文献：

[1]郭小勤，曹广忠.计算机视觉课程的CDIO教学改革实践[J].理工高教研究，2010，（05）.

[2]伦向敏，侯一民.高校《计算机视觉》课程辅助教学系统的研究[J].教育教学论坛，2012，（18）.

[3]陈芳林，刘亚东，沈辉.在《计算机视觉》课程中引入研讨式教学模式[J].当地教育理论和实践，2013，（07）.

[4]杨晨.视觉传达设计专业插画设计课程创新与实践人才培养机制探究[J].艺术科技，2015，（05）.

[5]蒋辰.基于数字媒体环境的视觉传达设计专业综合实验课程改革探证[J].文艺生活：中旬刊，2015，（07）.

[6]张胜利.视觉传达设计专业中色彩风景写生课程多元立体化教学模式的构建[J].美术教育研究，2015，（08）.

计算机立体视觉技术范文篇5

关键词:虚拟现实(VR);虚拟环境人机交互

一、引言

在信息技术发展的今天,人们的交流越来越多的依靠网络、广播、电视等媒体得到相关的信息资料,但是这些媒体提供的信息往往是经过抽象的,在很大程度上人们不能及时有效的进行理解吸收,解决这一问题人们只能借助于实物模型,但随着计算机技术的迅猛发展,使得人与计算机的交互成为可能,虚拟现实(VR)技术就是借助于这个基础上实现了人机交互,操作者可以通过键盘、鼠标、头盔、数据手套等工具与计算机间的交互,真正成为虚拟环境中的一员,较真实的感知和操作虚拟世界中的各种对象,达到理解和掌握知识、为生产生活服务的目的。

二、虚拟现实技术简介

虚拟现实(简称VR),又称灵境技术,是以浸没感、交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面,是迅速发展的一项综合性计算机、图形交互技术。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术,模拟人的视觉、听觉、触觉等感官功能,使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中,并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互,创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性,而且能够突破空间、时间以及其他客观限制,感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。计算机技术的迅速发展为我们提供了许多解决问题的新方法。虚拟现实技术的产生与发展也同样如此,目前虚拟现实系统的研究现状主要涉及到三个研究领域:依靠计算机图形方式建立实时的三维视觉效果、构建对虚拟世界的观察界面和使用虚拟现实技术加强其在现实世界中的应用。

三、虚拟现实技术特征及其系统的关键技术

从本质上说,虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口,它通过给用户同时提供诸如视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限度地方便用户的操作,从而减轻用户的负担、提高整个系统的工作效率。因此虚拟现实技术具有以下四个重要特征。

（一）多感知性。所谓多感知性就是指导包括视觉感知外,还包括听觉、力觉、触觉和运动感知、甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。

（二）存在感。又称临场感,它是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度。

（三）交互性。它是指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。我们借助与我们8的感觉器官,在虚拟的环境中体验真实的环境。

（四）自主性是指虚拟环境中物体依据物理定律进行动作的程度。虚拟现实系统的关键技术主要由动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具和系统集成技术等五个方面组成。其中动态环境建模技术的目的是根据应用的需要获取实际环境的三维数据,并利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。而三维图形的生成技术关键是如何实现“实时”生成。立体显示和传感器技术是虚拟现实中实施交互能力的关键。

四、当今虚拟现实技术的应用领域

虚拟现实技术的应用前景十分广阔。目前在娱乐、教育及艺术领域的应用占据主流,其次是军事与航空、医学领域,机器人和商业领域都占有一定比例,另外在可视化计算、制造业等领域也有相当的比重。下面简要介绍其部分应用。

（一）娱乐、艺术与教育领域。丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具。如Chicago(芝加哥)开放了关于3025年的一场未来战争的世界上第一台大型可供多人使用的VR娱乐系统;1992年的一台称为“LegealQust”的系统由于增加了人工智能功能,使计算机具备了自学习功能,大大增强了趣味性及难度,使该系统获该年度VR产品奖。作为传输显示信息的媒体,VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术转化为动态的,可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术,提高了艺术表现能力。

（二）军事与航天工业领域。模拟与练一直是军事与航天工业中的一个重要课题,这为VR提供了广阔的应用前景。美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统,以提供坦克协同训练,该系统可联结200多台模拟器。另外利用VR技术,可模拟零重力环境,以代替现在非标准的水下训练宇航员的方法。

（三）医学领域。VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中,可以建立虚拟的人体模型,借助于跟踪球、HMD、感觉手套,学员们可以很容易了解人体内部各器官结构,这比现有的采用教科书的方式要有效得多。Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器,用于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯,虚拟的外科工具(如手术刀、注射器、手术钳等),虚拟的人体模型与器官等。借助于HMD及感觉手套,使用者可以对虚拟的人体模型进行手术。另外,在远距离遥控外科手术,复杂手术的计划安排,手术过程的信息指导,手术后果预测及改善残疾人生恬状况,乃至新型药物的研制等方面,VR技术都有十分重要的意义。

（四）管理工程领域。VR在管理工程方面也显示出了无与伦比的优越性。如设计一新型建筑物时,可以在建筑物动工之前用VR技术显示一下;当财政发生危机时,可以帮助分析大量的股票、债券等方面的数据以寻找对策等等。以上仅列出虚拟现实的部分应用前景,可以预见,在不久的将来,虚拟现实技术将会影响甚至改变我们的观念与习惯,并将深入到人们的日常工作与生活。:

计算机立体视觉技术范文篇6

[关键词]三维动画网页动画美学特点形式美法则

创作精彩的网页动画对于网站设计来说相当关键，这就要求设计者要对动画的视觉元素多做深入的了解，遵循形式美的法则和人的视觉规律，创造出让人觉得很形象的网页动画，达到相应的目的。而建立在现代计算机技术之上的三维动画艺术具有技术美、运动美、造型美、意境美和精神美的主要美学特点。

一、三维动画与网页动画概述

三维动画又称3D动画，是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一项新兴影视艺术。全电脑三维动画主要是指完全由计算机生成的三维动画，简单来说，就是利用计算机进行动画的设计、创作与制作，产生真实的立体场景与动画。三维动画艺术是一种影视艺术，包括视觉上的美感、听觉上的享受等。真正的全电脑三维动画艺术的历史很短，可以追溯到8O年代。随着计算机网络技术的不断发展，网页设计也花样翻新，层出不穷，在网页中出现的小动画越来越吸引人们的眼球，引起人们的重视，它的运用领域还会不断的扩展。它已经不仅仅是枯燥的广告而是逐渐的受到重视，人们对它的审美要求更高了。

二、三维动画的美学特点

1.意境美与精神美。动画创作者创造三维动画艺术，就是以虚拟性的动态影像和夸张性的叙事场景将人们的心绪和意识带入一种奇特的审美情景之中，产生虚实相生、情景交融的精神意象。全电脑三维动画用虚拟而又不受现实条件限制的创作手法，具有很强的开放性和扩张性，它能够创造出人类的视觉在现实生活中所不能感受到的光影景象，甚至拟造出另外一个完全陌生的世界，这样在这种与原有视觉景象和心理完形所形成的强烈的对比与反差中，增强了动画受众的好奇心与欣赏欲望，并使其审美想象力得到自由的发挥，迅速地融入到动画影片的艺术氛围之中，构成审美意境。同时，三维动画片依靠高科技手段，创造人类想象力所能抵达的任何情境、物像和人像，使人重温童年时代的梦想与异念，洞察在现代工业文明车轮之下的人与自然互相戕害的残酷，从而感受到无比强烈的精神震撼力。

2.运动美与造型美。三维动画艺术是一种空间形式的时间艺术，空间形式决定了它拥有美术绘画的色彩、光线、构图等造型特点，而“时间艺术”说明它能够体现力量、速度、变化的运动特征。对于造型而言，角色形态和场景的构成是屏幕视觉的中心，动画在虚拟环境中的制作手段突破了现实中种种条件的限制，在对三维动画的场景、人物的形、色、质进行塑造的时候，可以有意的放或缩小某些细节，以营造强烈的视觉冲击力和感染力，从而使受众获得奇特而新颖的审美感受。同样，对于三维动画中的运动，是通过设计师意识的加工而形成的一种对运动效果的模拟，它能够表现出其它艺术所不能表现的运动美，也正是这些运动构成了影视动画富于表现力和吸引力的美学特征。

3.技术美。技术美是技术活动和艺术作品所表现的审美价值，是技术美学的最高范畴。技术美与技术紧密相连，没有技术也就没有技术美。全三维数码动画艺术是建立在计算机软、硬件技术发展的基础上的，它的审美价值很大程度上依赖于技术的环境，在全三维动画产生发展之初，每一次视觉上产生的新冲击，都与新技术的采用密切相关。技术与艺术的完美统一是电脑三维动画制作的首要前提和最终目标，从皮克斯对三维动画的研究和探索中我们发现；在形态方面，角色的造型和动作越来越趋于优美和流畅；在质感的处理方面，其质地也一步步地趋于真实；在效果的营造方面，其气氛的烘托也逐渐步入成熟；在光效方面，其画面效果也更加丰富和细腻。在这每一次视觉观感改变的背后，都是技术在做支撑，技术所能达到的这种虚拟的真实，让三维动画的受众不蘩一次次的感叹于技术所创造的视觉冲击。

三、网页动画形式美法则

人类在长期的审美实践活动中，不仅熟悉和掌握了各种形式因素的特征，并对它们进行了研究，总结出了多种形式美的法则。多种形式美法则之间既有区别又有密切联系，但也不是固定不变的，都有一个从简单到复杂，从低级到高级的发展过程。多样统一是形式美的总规律，其它的形式美的规律都要统一在这个总规律下面，他是形式法则的高级形式。多样统一是指形式组合的各部分之问要有一个共同的结构形式和节奏，使人感到整个艺术作品内部既有变化与差异，又是一个统一的整体。形式美的主要法则简述如下

1.节奏与韵律。节奏是韵律形式的纯化，韵律是节奏形式的深化，节奏富于理性，而韵律则富于感性。构成要素做长短，强弱的周期性变化产生节奏。最单纯的节奏是重复，节奏带有机械的美，韵律则不是简单的重复，它是有一定变化的相互交替，是情调在节奏中融合，能在整体中产生不寻常的美感。韵律按其形式特点一般有下列几种形式：连续型韵律；；交替型韵律；渐变型韵律；起伏型韵律。渐变韵律；旋转型韵律；自由型韵律。

2.对比与和谐。对比与和谐反映了矛盾的二种状态，对比是在差异中趋向“异”，和谐是在差异中倾向于“同”。对比是设计构成要素的差异和分离，是表达物象的基本手段，能使物象产生富有活力的生动效果，使人兴奋，提高视觉力度。对比，是对差异性的强调，是利用多种因素的互比互衬来达到量感，虚实感和方向感的表现力。和谐是表现形式之间的协调性，从差异中达到统一的重要方法，是构成要素的一致和协调。和谐，是近似性的强调，是两种以上要素相互具有共性，形成视觉上的统一效果。对比与和谐是相对的，是对立统一的艺术手段，不是简单数值上的差异。

3.对称与均衡。所谓均衡是指在特定的空间范围内，形式诸要素之间保持视觉上力的平衡关系。在视觉艺术中，均衡是任何观赏对象中都存在的特性，在审美上使人产生了视觉平衡心理，得到审美上的满足，审美中的均衡观念是人们从经验中积累而形成的。均衡有两种基本形式，一种是静态均衡形式，一种是动态均衡形式。对称的现象，在自然界从人体，动物，植物到抽象的图案构成里均可找到。对称之构成能表达秩序，安静和稳定，威严等心理感受，并能给人以美感。均衡，是指不等质和不等量的形态求得非对称形式，它是对称的变体，在静中倾向于动。视觉设计美学上的均衡，是由形状，色彩，位置与面积决定的，利用虚实达到呼应和谐一致，造成视觉上的均衡。比之于对称在心理上偏于严谨和理性，均衡则在心理上偏于灵活和感情，具有动势感，应用与设计可以带来构成的无限变化，开拓表现领域。

参考文献：

[1]沈梦忱．浅谈三维动画技术[J]．中国科技信息，2005．

[2]懈勇.网页设计视觉形态．辽宁美术出版社，2004，1．

计算机立体视觉技术范文篇7

关键词：美术教学计算机辅助教学优越性

在科学技术发展的今天，集声、光、电等为一体的多媒体技术，以其高效、快捷、全面传授知识，保存、收集资料相互交流等优势，极大促进了整个教学的改革和发展。其中以形象直观的美术教学最为受益。计算机辅助教学，因其能激发学生的学习兴趣、促使学生主动学习、提高课堂教学效率等诸多优点，而成为现代课堂教学中最常用的教学手段之一，广泛应用在中小学各学科的教学中，美术教学也不例外。使用计算机辅助教学，能更好地突出教学重点，突破教学难点。特别是在突破传统教学的诸多难点上，计算机可以发挥无可比拟的优越性。中小学美术教学中的难点，是在教材的教授过程中，学生对知识的难以理解之点，技法的难以掌握之处。以下举例介绍计算机辅助教学解决中小学美术教学难点的一些应用。

1获得独特的视觉效果

使用计算机辅助教学可以充分利用计算机的特点，根据教学需要，获得独特的数码虚拟视觉效果，协助教师突破教学中的难点。美术欣赏课有很强的直观性，使用计算机辅助教学，通过数码投影仪，就可以将作品清楚地放大展示，让学生在欣赏课上能够真正地“欣赏”。以七年级第十四册《现代生活的视觉语言》一课为例，通过欣赏不同年代、不同形式的标志，使学生开阔眼界，丰富知识。标志很小，教师拿在手中展示，学生想要看清楚都很费劲，更别说欣赏了，对教师而言，同样也不便于知识的讲解。而若通过计算机和数码投影仪，将各种标志投影成2米见方的影像，就可以让课堂上的每个学生都能看得清楚，达到最佳的审美感受。同时还可以放大局部进行有针对性地观察，教师结合知识重点、难点进行分析讲解。由此，视觉的传达与知识的传授相得益彰，让学生在审美体验中学习和提高。

欣赏三维造型艺术时，计算机辅助教学不仅可以用通常的视觉方式，让学生欣赏到物体在某一视觉角度的造型或其内部构造，而且可以做出“动感显示”效果，让三维物体旋转起来，欣赏到它的各个侧面，让学生体会到物体的立体感、空间感。比如九年级第十八册《现代建筑》一课中，计算机辅助教学可以按预先设置路线，带领学生虚拟浏览一座建筑物的内部装饰、陈设，使学生有现场感、真实感，真切地感受到不同时代、不同地域、不同空间的建筑风格，同时，也会真正理解它的三维结构。利用计算机辅助教学，产生真实新奇的视觉效果，独特的感染力，将使学生对这一课留下难忘的印象。

2动态展示变化的过程

计算机具有强大的多媒体功能，集文字、图像、图形、声音、动画和视频为一体。教师可以根据教学需求，通过计算机表现许多传统教学技术不能表现的事物和现象，如演示形象生动的动画，声情并茂的有声画面，色彩丰富的教学图片等。CAI可以使抽象问题形象化，静态问题动态化，在解决那些教师难以表述而学生又难以理解的问题上，动态展示变化的过程，突破教学难点。

在工艺与设计课的教学中，有关工艺制作的程序、步骤和方法复杂、严谨，技法的要点、难点较多，教师要做大量的示范。教师要想利用课堂时间演示一个完整制作过程，不是一件容易的事，如绘制“简单图案”教学，仅其中的上色环节，就不是一遍两遍能完成的，非常耽误时间，而且没有办法让全班学生都能看清楚。在传统教学中，很多教师往往只好口头教授，稍作演示，这样的教学，学生往往不能掌握技法上的难点。利用计算机辅助教学，我们可以将图案制作的完整程序制作成图文并茂的幻灯片进行放映，从绘制草图、拷贝、涂色，到最后调整、修改，色彩转换，都非常方便、快捷，整个过程展示清晰明了又独特，学生边看放映边学习，印象深刻，教学难点轻松解决。

3通过整合培养美术欣赏能力

美术欣赏能力的培养历来是美术教育教学的难点。把艺术作品不同元素间的相互关系在大脑中形成反射，调动学生的多种感觉器官，利用知识经验进行综合加工，是形成审美情感和审美理解的过程。使用计算机，可以容易地将多种媒体融合在一起，并方便地展示给学生，突破美术欣赏能力的培养教学中的难点问题。

在计算机辅助的美术欣赏课中，把音乐和美术、电影与美术有机地结合起来，可以图文并茂、声色俱全的表现深刻主题，能充分有效的培养学生的审美理解力、创造力。如欣赏《格尔尼卡》时，如果只看课本中的小幅图片，学生会因为对作品内容及产生背景缺乏一定的认识，而印象不深，难以产生共鸣，影响了学生对美术作品的审美欣赏。计算机辅助教学可以将画子投影到大屏幕上，用声情并茂的语言稍加提示作品背景、内容，通过鼠标指针，指点画中细节，引导学生观察，同时播放合适的背景音乐……这时学生就开始自觉地“设身处地”，进入某种情景，产生审美同情。

计算机立体视觉技术范文

【关键词】数字技术；艺术发展，影视特点

影视制作的目的有两个，直接原因是给大众带来视觉冲击，促进大众消费。对于其根本原因，在一定程度上，我们可以将影视的制作看成是艺术的制作，而艺术效果恰恰蕴含在影视的制作过程中。近几年，随着科技的不断发展，数字技术被引入影视的制作过程中，数字技术和影视制作技术的相互融合，对于传统的影视制作是一次大的变革，进而使影视的制作发生了翻天覆地的变化。再者，将传统影视技术的优点和数字技术相互融合，形成一种新的制作技术，这种技术融合数字技术和传统技术两方面的优势，更大地推动了我国影视事业的发展。

一、数字技术的影视特点

数字技术可以快速“成长”，得力于计算机技术的发展。那么什么是数字技术呢？就是借助计算机技术对信息进行处理，将信息转化计算机语言，完成对信息的运算，加工以及存储的一项技术。数字化技术的应用使视频具有更好的视觉效果，因而，从数字技术应用的视角上看，影视制作的发展进入一个崭新的局面。众所周知，传统的影视，其视觉效果都是趋于平面化，而数字技术则对图像进行三维立体处理，给人一种三维立体的视觉效果，无论是在声音上，还是在图形结合上，都带给观众身临其境的感觉。

二、数字技术对影视技术的影响分析

（一）影视素材创作数字化。在对影视进行制作时，对于素材的编辑和选取也是借助计算机技术来完成的。其大致过程可分为两个部分，首先是抓取和处理采集的素材，将不同的素材进行有机合成，素材在进行处理之后，形成一种新的影视元素，基于这个原因，所有的原始素材都可以进行二度创作，二度创作包括对原始素材的分解、合成以及重组。其次就要对素材进行后期的处理，其处理过程也包括对信息的采集和制作，继而形成初级的影视作品，最后再利用计算机对作品进行处理，最终形成设计者需要的资源。动漫、图片以及音频效果的形成也离不开数字技术的参与，而动漫、图片以及音频又是影视作品的重要组成部分。为使影视作品具有更加丰富的效果，设计者以信息采集等形式对后期的数字化合成进行处理。为满足人们的审美要求，设计者在进行影视创作时，还要增加一定的美术绘画技术。（二）影视素材存储数字化。储存能力发生变化是影视素材数字化最大的特点。众所周知，传统的储存方式有电影胶片、磁带，甚至是纸质记录等，储存量较小，占据的空间大。随着科技的发展，这些方式逐步被市场淘汰，进而数字技术被引入到影视素材的储存上。将素材信息转化为数字信息，再利用压缩技术将其压缩到数据硬盘上，不仅节约了大量的空间，其储存能力也大大提升，除了数据硬盘之外，数字录像机也可以大量储存影视信息。随着科技发展，近几年又出现储存量更大的储存设备——半导体储存。素材储存数字化在信息的储存方面占据两大优势，一是大容量、大储存；二是信息的编写能力较强，可以对不同类型的信息进行归类，便于日后对信息的查询和选择，从而节约了影视作品的制作时间。（三）3D技术的广泛使用。所谓3D技术，就是以数字化技术为支持，在制作效果上注重三维立体结构——尽可能模拟现实的人物、建筑以及场景等，进而使画面达到逼真、真实和自然的艺术效果。如美国影片《独立日——卷土重来》，其中大量运用了3D技术，使得场面更加真实。

三、数字时代的影视艺术发展趋势

随着大众对于影视作品要求的提高，数字化技术已无法满足人们的需求，这就需要将数字化技术和科技、艺术相结合，并朝着科技化、技术化的方向发展。要想成功转型，就要以科技的快速发展为前提，只有科技得到长足的发展，影视技术才能得到实质的发展。实现科技、艺术以及影视的大融合，还需要很长的路要走，首先应具备过硬的计算机知识，其次对艺术也要有一定程度的了解，再者，还要不断吸收先进的科学技术。

四、结语

综上所述，现阶段，数字技术在影视艺术发展中占据着十分重要的地位。数字技术作为科技发展的产物，它在影视艺术中的广泛应用，使影视技术更趋于科技化和丰富化，数字技术推动影视艺术的发展，而影视艺术又是数字技术发展的具体体现。

参考文献：

[1]叶玲.计算机多媒体技术在影视后期制作中的应用分析[J].科技创业家,2013(18):255-256.

[2]邓毅梅.影视后期制作中计算机多媒体技术的应用研究[J].现代职业教育,2015(23):47-47.

计算机立体视觉技术范文篇9

在科学技术发展的今天,集声、光、电等为一体的多媒体技术,以其高效、快捷、全面传授知识,保存、收集资料相互交流等优势,极大促进了整个教学的改革和发展。其中以形象直观的美术教学最为受益。计算机辅助教学,因其能激发学生的学习兴趣、促使学生主动学习、提高课堂教学效率等诸多优点,而成为现代课堂教学中最常用的教学手段之一,广泛应用在中小学各学科的教学中,美术教学也不例外。使用计算机辅助教学,能更好地突出教学重点,突破教学难点。

一、获得独特的视觉效果

使用计算机辅助教学可以充分利用计算机的特点,根据教学需要,获得独特的数码虚拟视觉效果,协助教师突破教学中的难点。美术欣赏课有很强的直观性,使用计算机辅助教学,通过数码投影仪,就可以将作品清楚地放大展示,让学生在欣赏课上能够真正地“欣赏”。

欣赏三维造型艺术时,计算机辅助教学不仅可以用通常的视觉方式,让学生欣赏到物体在某一视觉角度的造型或其内部构造,而且可以做出“动感显示”效果,让三维物体旋转起来,欣赏到它的各个侧面,让学生体会到物体的立体感、空间感。

二、动态展示变化的过程

计算机具有强大的多媒体功能,集文字、图像、图形、声音、动画和视频为一体。教师可以根据教学需求,通过计算机表现许多传统教学技术不能表现的事物和现象,如演示形象生动的动画等。CAI可以使抽象问题形象化,静态问题动态化,在解决那些教师难以表述而学生又难以理解的问题上,动态展示变化的过程,突破教学难点。

工艺与设计课的教学中,有关工艺制作的程序、步骤和方法复杂、严谨,技法的要点、难点较多,教师要做大量的示范。教师要想利用课堂时间演示一个完整制作过程,不是一件容易的事,在传统教学中,很多教师往往只好口头教授,稍作演示,这样的教学,学生往往不能掌握技法上的难点。

三、通过整合培养美术欣赏能力

计算机立体视觉技术范文篇10

【关键词】计算机;多媒体技术;关键性技术

目前，随着多元化科学技术的发展，多媒体技术的广泛应用已经引起了社会的广泛关注，对人们的生活和社会生产产生了非常重要的影响，是促进社会经济发展的重要力量之一。为此，本文围绕计算机技术，对多媒体的内涵和相关的关键技术进行了下列阐述。

1计算机多媒体技术概述

1.1对媒体技术的含义

多媒体技术发展离不开数字化技术的发展，打个简单的比方，对文本文件或者动画文件中的相关元素进行综合处理，对其中的信息进行总结，然后采集并处理这些内容，充分运用多种硬件设施和软件设备建立多种媒体之间的相关联系，然后在此基础上形成人机相互交流系统的一种技术[1]。这种技术就是多媒体技术。在多媒体的辅助下，信息可以在传播的过程中不断得到完善，实现和计算机交互功能的相互连接，促进其作用的充分发挥，使文字、图像在被看见的同时还能后满足听觉的信息需求，对这种新型材料进行制作，这个过程就是多媒体技术[2]。

1.2多媒体技术的特点

专业化是多媒体技术的最大特点。所谓专业化就是多种媒体集中在一起的综合形态，能够同时对两种或者两种以上的媒体信息进行交互的有效载体。数字信号是多媒体技术最基础的运行单位。在这一平台上，可以将文字、声音和图像等信息结合在一起。这也说明，多媒体技术还具有多样性的特点，也正是这种多样性，相互关联的信息才能进行有效的传递，然后利用数字化信息来有效解决数据在传递过程中的失真问题。

2计算机多媒体的关键技术

2.1视频压缩技术

Shannon信息理论是传统压缩编码技术的基础。这一信息理论则是建立在集合论基础之上，然后利用统计概率的相关模型来对信息的来源进行描述。这种压缩编码技术存在一定的局限性，未能对信息接受对象的主观能动性以及事件本身包含的具体内容、重要性、产生的后果等主要因素进行充分考虑。因此，在Shannon信息理论的基础上，压缩编码技术也在不断的发展和完善。数据压缩编码技术按照不同的分类标准，可以被分成很多不同的类型。（1）以照信息来源的统计特点为划分依据，该技术可以分为转换编码、预测编码、小波编码、矢量量化编码和神经网络编码等5种；（2）将数据的视觉性特征作为划分依据，那么该技术可以被分为图像编码和以图像纹理和轮廓为基础的编码等两种；（3）从图像所表达的景物特点来划分，图形编码和以内容为基础的编码是两种最主要的编码方法。其中图像编码的发展经历了两个阶段。第一阶段是以数据统计为基础的，将数据的冗余去除，是一种层次比较低的压缩编码方法。第二阶段则是以内容为基础，然后将其中的冗余去除，鉴别其中的对象和方法，就是我们这里所讨论的压缩编码技术。这是一种高层次的压缩编码方法，既是一种新型的压缩编码方法，也是目前使用最广泛的压缩编码方法。

2.2视频点播技术

采用用户信息交流的方式进行自然进化的过程就是多媒体的交互。多媒体服务涉及的范围非常广泛，其中应用最广泛的就是视频点播技术。网络技术和计算机技术的发展和相互融合是视频点播技术发展的技术。视频点播的主要内容包括计算机技术、通信技术、电视技术等，是一种将上述技术整合为一体的新型技术，充分发挥了视频技术和网络技术的优势，彻底改变了被动收看电视节目的方式，可以根据用户的实际需求收看电视节目，还能够随意播放，人们可以根据自己的意愿来点播自己喜爱的电视节目。同时，视频点播技术中传递方法的运用彻底改变了传统的课堂教学模式，拓宽了教学的模式，影音、广播、语音、发送消息、网络影院、远程教育和点播教学等都可以借助互联网进行传播。视频服务器是该技术必不可少的重要组成部分，是视频系统完成功能和提高性能和质量的关键部分，所以在视频服务系统中是被重点研究的对象。视频服务除了要求保证端到端的播放质量之外，还需要观察系统各方面的性能。在大多数情况下，视频流编码压缩和传递技术、视频流调度技术、IP网与Cable网实现、存储和I/O调度策略、接入控制、流量控制与差错控制、视频服务器体系结构等是视频服务系统中需要重点解决的问题。

2.3多媒体数据库技术

多媒体信息中的非格式化数据所占的比例较大，基于此，我们可以将多媒体数据的特点归纳为三点，即对象的复杂性、数据存储的分散性和时空的同步性。其中关系数据库相对比较简单，但是在多媒体资料的管理的质量依然不高。从目前的实际情况来看，基于对象数据库来管理多媒体资料并不能满足使用的需求，因为基于对象是一个新一代数据库应用，它所需要的是强有力的数据模型的基础良好。这种基于对象的方法适合用来描述非常复杂的对象，结合了封装、继承、对象、多态、类等概念，所以能够对多样对象和它们之间的内部结构之间的相互关联进行清晰地描述。目前，多媒体系统进行研究和开发的主要方向就是要将面向对象程序设计语言和数据库技术的相互结合，但是首先需要解决的问题就是要制定对象的统一标准。

2.4现实虚拟技术

虚拟技术是信息技术行业少有的高新技术之一。该技术是一种集成化的技术，具体内容涉及到人工智能、人机交互技术、计算机图形学、传感技术、网络设计等非常广泛的领域。同时，虚拟技术还可以利用计算机来进行三维画面的合成，让用户获得逼真的听觉、视觉、嗅觉等感官的体验。在虚拟技术的基础上，人们可以借助固定的设备，自然的参与到虚拟世界的体验中。现实虚拟必须通过计算机生茶，其基础必须是视觉、听觉、嗅觉和触觉等具体的感官。在这种情况下，用户需要通过身体四肢的正常活动和虚拟环境交互。除了上述四种技术之外，计算机多媒体的技术还包括流媒体技术和音频技术等，而且随着网络技术和计算机的发展，这些技术也必将在多媒体技术中发挥更重要的作用。

3结语

综上所述，随着计算机技术的不断进步和发展，多媒体技术的发展也不断成熟和完善。为了切实满足人们对现实生活多样化的需求，多媒体技术已经在教学、视频、视频会议、娱乐节目点播、军事等很多行业得到了广泛应用。多媒体技术和视频压缩技术、视频点播技术、多媒体数据库技术、现实虚拟技术、音像技术和通信技术等多种技术的有机结合，极大地促进了信息处理技术的发展。

作者:张萌臧书雯单位:辽东学院

参考文献：

计算机立体视觉技术范文1篇11

论文摘要：文章在介绍虚拟现实技术等相关概念的基础上，探讨虚拟技术的在产品概念设计中的应用，这项技术的使用让设计思路和设计表达更上一个全新的台阶，在产品的开发过程中，保证产品开发的一次性成功。

目前国际上流行的一种“故事版情景预言法”的概念设计，就是将要开发的产品置于一定的人、时、地、事和物中进行观察、预测、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面设计表达展示给人们。于是，产品在设计的开始便多了一份生命和灵气。然而，设计表达在信息时代已是多元化的展示形式，虚拟现实技术的应用，使设计思路和设计表达如虎添翼。让人多了一种直观的、亲切的及交互的感受，这样开发设计的产品与传统相比，大大减少了投放市场的风险性，也为企业决策人寻找商机、判断概念产品能否进一步开发生产，提供更好的依据。

一、虚拟现实与虚拟现实技术

（一）虚拟现实（virtualreality，vr）及虚拟设计（virtualdesign，vd）

虚拟现实（virtualreality，vr）是利用计算机省城一种模拟环境，通过多种传感设备使用户“沉浸”到该环境中，实现用户与该环境直接进自然交互的技术。这里所谓模拟环境就是计算机生成的具有色彩的立体图形，它可以是某特定现实世界的真实体现，也可以是纯粹构想的世界。传感设备包括立体头盔、数据手套、数据衣服等穿戴于用户身上的装置和设置现实环境中的传感装置。自然交互是指用日常使用的方式对环境内的武体进行操作并得到实时立体反馈。虚拟现实是一种全新的人机交互系统，它能对介入者产生各种感官刺激，如听觉、视觉、嗅觉、触觉，给人身临其境的感觉，人能以自然的方式与计算机生成的环境进行交互操作。

虚拟设计是以“虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象的设计手段”，借助这样的设计手段，设计人员可以通过多种传感器与多维的信息环境进行自然地交互，实现从定性和定量综合集成环境得到感性和理性的认识，从而帮助深化概念和萌发新意。

（二）虚拟现实技术

虚拟现实技术是人的想象力和电子学等相结合而产生的一项综合技术，它利用多媒体计算机仿真技术构成一种特殊环境，用户可以通过各种传感系统与这种环境进行自然的交互，从而体验比现实世界更加丰富的感受。

二、概念设计的定义及内涵

pahl和beitz在《engineeringdesign》一书中提出“概念设计”这一名词以来，人们对概念设计进行了十几年的研究。他们将其定义为：在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理极其组合等，确定出基本求解途径，得到求解方案，这部分设计工作叫做概念设计。

国内的学者也对概念设计进行了大量的研究，其中邓家褆在《产品概念设计》一书中将“产品概念设计”定义为“由分析用户需求到生成概念产品的一系列有序的，可组织的，有目标的设计活动，它表现为一个由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具体、不断进化的过程。”

在几十年的时间里，人们对概念设计的研究日益增加、不断深入，使概念设计的内涵更加广泛和深刻。主要体现在:根据产品生命周期各个阶段的要求进行市场需求分析、功能分析、功能的工作原理、动作行为的构思、行为载体的选择和方案的组成的等。可见，确定方案是概念设计的最终结果，产品生命周期全过程的满足才是概念设计的关键。设计方法上更加全面融合各种方法，寻求综合最优方案，同时使设计更具创造性。

概念设计是对产品或部件的构思，目的是捕捉产品的基本形状。这个阶段，产品的形状和精确尺寸尚未确定，设计人员有一定变更自由，所以尽可能考察设计方案，以便选出生产成本最低、创意良好的方案。利用传统的计算机辅助设计，往往多是二维交互工具，缺乏三维或者多维的功能，但是产品却是三维的部件，这样必然导致人机交互效率低。现行的计算机辅助设计系统要求定义零件的尺寸，而在产品的概念设计阶段这样的尺寸可能无法精确得到或者根本没必要精确定义，这样必然影响设计效率和周期。传统的计算机辅助设计需要两类人员配合，即产品的设计人员和电脑绘图员，产品设计人员有关产品的概念信息通过草图或者口述的方法传达给电脑人员，这样导致信息的丢失或者绘图者的曲解，而如果设计者本人直接参与电脑辅助设计建模的话，由于现行的电脑辅助设计系统的操作复杂和交互能力若，大大分散了设计者的精力，限制了思路。为了克服这样的限制，充分发挥设计人员的创造性，人们开始把虚拟现实技术引入计算机辅助设计系统进行概念设计，将虚拟现实技术和概念设计有效结合，利用丰富直观的交互手段，在虚拟环境中进行概念设计，从而节省产品精确描绘和尺寸定义的时间，这就是基于虚拟现实技术的计算机辅助概念设计，即虚拟概念设计。

三、虚拟概念设计的研究方向和应用前景

（一）概念设计中应注意的两个问题

1.虚拟现实环境下的概念可视化。概念可视化是指设计师透过画面或者模型，将市场的需求转换成可视化的具体形态。概念设计是否能符合目标用户的要求，“眼见为实”的图面或者模型是最具有说服力的。

2.虚拟现实环境下的人机交互界面。想实现人机互动，必须解决一系列技术问题，形成和谐的人机环境。虚拟现实就是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用计算机技术为核心的现代高科技省城逼真的视听触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、互相影响，从而产生“沉浸”于等同真环境的感受和体验。

（二）虚拟现实技术在概念设计中的前景

在虚拟现实环境下，进行产品的概念设计是虚拟现实技术的基本内容。在电脑虚拟现实提供的良好的可视化条件下，对电脑辅助设计建立的三维模型在几何、功能、加工与装配等方面进行交互性的修改，利用虚拟现实给用户提供诸如视听触觉等各种感知交互手段，最大限度地方便用户的操作，从而减轻用户的负担、提高整个系统的工作效率。相关人员可以对原型的各方面包括视觉效果、部件间比率进行评价。针对不同用户的爱好要求，在不同的虚拟环境中，亲自体验修改模型；选择产品的可选部件，观察设计和修改过程。

概念设计是设计过程的初步阶段，它的目的是获得做够多的有关产品式样和形状的信息，同时它又是设计过程中的重要阶段，因为产品成本的60%～70%是由这个阶段决定的。面对日益加剧的产品市场竞争的挑战，可以预见，基于虚拟现实技术的计算机辅助概念设计必有长足发展，最终将与现有计算机辅助设计系统实现无缝集成。激烈的全球市场竞争，各国投入大量的资金对虚拟现实技术及其在工业设计领域中的应用进行深入研究。将研究的成果及时转化为生产力，这是产品迅速占领市场的关键。

参考文献

[1]周洪玉，王慧君，周岩．虚拟现实及应用的研究[j]．哈尔滨理工大学学报，2005，(5)．

[2]薄瑞峰，李戈．虚拟现实技术在计算机辅助概念设计中的应用[j]．华北工学院学报，2004，(10)．

计算机立体视觉技术范文1篇12

计算机特效与电影的结合：形式与内容的统一

关于影视中形式与内容的关系已不是一个新的话题，形式是内容，内容也是形式，任何元素都不能单独完成一个作品，内容和形式只有有机地结合在一起。影片才具有意义。同样。从形式和内容的关系角度来讲，计算机特效是形式，也是内容。在内容不足以支撑起计算机特效的表现力时。影片会因为形式大于内容而显得空洞无力。如全CGI制作的《最终幻想》。画面唯美，但故事内容晦涩难懂，无法给人留下印象，这让人不禁思考其失败的原因。比较《最终幻想》和《骇客帝国》，这两部影片同属于科幻片类型，讲述的都是未来世界毁灭和拯救的故事。《骇客帝国》中解释未来世界毁灭原因的立足点是计算机科技和网络的过分发展给人类带来的危机，在《骇客帝国》中叙事的形式是虚拟和现实的结合。计算机特效镜头的表达也同样具有统一的主题思想。描述了关于人类本体一联想一时空关系。具有哲学的意味，其特效形式极具暗示感，它用视觉启发观众联想，最终用视觉形式指引观众对影片内容进行思索。其内容和形式的选择相互支撑。因此，计算机技术在提升电影表现形式的同时，也给电影艺术的内容提升提出了更高的要求，即使是表达幻想也应来源于真实可信的现实生活基础，而形式的设计和选择要能切合所表达的内容。

当我们在观看《泰坦尼克号》的时候，会被ROSE和JACK的爱情深深打动，被真实的海难震惊。而不会想到这些爱情和灾难都是用计算机特效来完成的。所以，特效镜头的形式选择和表现的目的，是要恰如其分地表现影片的内容。以2007年的高科技特效影片《变形金刚》为例，华丽炫目的3D特效给人的视觉感并不仅仅是为了炫耀特效而做特效，透析电影中计算机虚拟摄像机摄影和剪辑。如MTV般风格。运用得行云流水、全方位、角度多变；场面调度，绚烂的爆炸场面和惊心动魄的机器人大战，真实特效场面和CGI的机器人域面的完美结合，让CGI角色的动作场面更炫更逼真。在视觉之外，再配上人类情感和友谊、爱情等感人要素的线索并穿插其中，让冰冷的高科技机器人故事剧情变得生动丰富。这些相互联系的元素组合在一起，帮助影片在各部分之间建立关系。变形金刚科技感极强的造型，并没有给我们带来距离感。仿佛它们就是我们身边的朋友。不论是精彩写实的金刚变形还是行云流水的虚拟摄影机运动，给人以轻松富有人情味的生活感，视觉设计元素是为故事和情节服务的。所以影片的最终视觉效果风格和故事内容建立有机联系，达到形式节奏情感的统一。

计算机视觉特效镜头：由“写实”到“表现”的变迁

在计算机特效视觉领域，探索CGI视觉设计的风格，这是近些年来国际上在计算机影像技术和岂术方面的趋势。CG的绘制技术可以分为两类：真实感绘制和非真实感绘制。真实感绘制技术已经有了很长的历史，而非真实感绘制技术则是国际上近几年在计算机视觉领域新兴的一个研究课题。非真实感绘制以真实感绘制为基础，它可以使绘制的图像具有卡通效果以及某种艺术性效果。由真实到非真实感的变迁。也是计算机视觉艺术从写实进化到抽象的技术性基础。随着计算机硬件和算法的不断发展，到上世纪90年代中期，人们已能真实地模拟各种自然界的客观现象和想象中的特殊效果了。当出现了《泰坦尼克号》、《星球大战》、《骇客帝国》这样的影片。真实感图像与电影胶片摄制出的图像得到了完美的结合。从这个意义上讲。真实感图像达到了它所追求的“像照片一样真实”的效果，技术已经不是太大的问题。

技术的实现水平使得计算机影像领域开始对艺术风格的全面探索。回顾这几年在国际上获奖的优秀CG作品，最引人注目的特征是：它们都具有强烈而独特的视觉艺术风格。从Siggraph2006的最佳动画短片“Oneratshort”，到米勒同名漫画的“罪恶之城”(SINCITY)，以及从一亮相就备受关注的黑白动画“复活”，这些短片的视觉影像风格的探索给人启迪。获得2006年法国国际动画节水晶奖的“复活”，整部影片均采用黑白创作，渲染也是只用黑白两个值来表现画面。展现一种具有视觉冲击力的版画风格特征。还有2007年Siggraph的最佳作品“方舟”。从角色、场景、道具造型到色彩都极具特色。充满梦境般的油画视觉感。“方舟”里的人物造型是极为与众不同的，色彩是印象的、表现主义的，通过视觉把观众对影片的体验和思考引向遥远的圣经故事，同时又是指向未来的思索。

电影风格化的表现：计算机特效的超现实化

从制作的角度分析，电影《斯巴达300》可以说是一部用计算机做出来的影片。计算机特效的大量介入，给视觉特效提供了一场全面的风格化探索的尝试，影片共有1500个镜头。几乎所有的镜头都运用了电脑特效。影片把电影的“拍摄”和“绘画性”醒目地结合在一起，它利用了计算机特效后期制作中层的概念。并把这种层的技术，从艺术的角度发挥到极致，使影片整体的艺术效果像一幅流动的油画。视觉特效的风格应该和影片的整体氛围一致，特效镜头要为镜头后表达的思想服务，特效的表达要和情节、影片故事的设计整体构架一致，只有这样，特效和影片的内涵才能形神兼备。以《斯巴达300》为例，影片既保持了米勒漫画的结构细节、浓郁厚重的色调和绘画艺术的众多特点。又借助计算机特效创造出与众不同的绘画效果。

“超现实主义电影所追求的最高美学境界，就是把艺术创造视为一种偶然的启示或悲剧式的预言。”在影片中，特效部分场景设计的造型简洁、夸张。给原本平凡的现实事物赋予了新的面貌。《斯巴达300》影片中所有的场景都在计算机特效中完成，大量的特效工作分散到全世界的十个工作室。为了保证影片的视觉艺术效果的统一，影片特效采用了超现实风格化手法来处理场景设计。真实感是电影特效追求的重要原则，《斯巴达300》却给予画面一种变形的突破。刻意追求一种超现实的奇幻风格。所有的画面都经过Photoshop的滤镜处理，用一个非常细节化的处理来体现这一艺术化的变形，例如，影片中的斯巴达战士眼睛里的光芒都经过了绘画式的处理，这一点，是视觉特效设计的创新，在以往的电影中未曾这样统一地处理过。所以。这样的视觉影像使观者产生了一种梦幻般的超现实感，正是这种风格化的处理方式使影片整体的形式达到统一。

实拍镜头趋向素材化：电影走向“合成电影”