三維體掃描大型成像顯示器亮相世博

世博會(huì)徽標(biāo)、招手的海寶、迎客的茶壺……在一個(gè)高2.8米、直徑1.3米宛若水簾洞的圓柱體空間內(nèi)，一件件上海世博會(huì)標(biāo)志物栩栩如生地展現(xiàn)在人們眼前。沒(méi)有觀(guān)看角度的限制、無(wú)須佩戴特制眼鏡，人們驚喜地體驗(yàn)到360度全景觀(guān)看這些三維立體影像的璀璨感受。日前，由華東師大信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授劉錦高課題組研發(fā)的“三維體掃描大型成像顯示器”正式亮相，即將在世博會(huì)重大活動(dòng)中使用。這一精準(zhǔn)同步的光、機(jī)、電一體化高科技產(chǎn)品將引領(lǐng)人們感受真正的三維立體效果。

首創(chuàng)“旋轉(zhuǎn)真三維”顯示系統(tǒng)

真正的三維立體效果，是將物體的長(zhǎng)度、寬度、深度（厚度）直觀(guān)地進(jìn)行再現(xiàn)。由于條件限制，多數(shù)三維立體效果在深度的展示上都有所欠缺，即使是觀(guān)看3D電影，有時(shí)還是會(huì)受到觀(guān)察角度的限制，無(wú)法完全享受身臨其境之感。然而，華東師大研發(fā)的這套全新的三維體掃描電子系統(tǒng)的核心部件由數(shù)十枚32位CPU組成，它們的運(yùn)算能力遠(yuǎn)勝一般的多核計(jì)算機(jī)。它將立體對(duì)象提取出不同的切面、切片進(jìn)行顯示，利用掃描在三維空間的體像素構(gòu)成了立體圖像，展示了一個(gè)最接近真實(shí)物體的立體畫(huà)面。這套擁有水平與垂直視角的全角光場(chǎng)立體顯示器，滿(mǎn)足了水平視差與垂直視差的觀(guān)看要求，再現(xiàn)人們觀(guān)察世界的真實(shí)感受，并獲得高亮璀璨的顯示效果，從而帶給人們質(zhì)感的3D影像。

劉錦高課題組此次研制大型體掃描顯示器僅用了短短幾個(gè)月的時(shí)間，克服了一系列困難。目前，課題組已成功研制了一套大型顯示系統(tǒng)及一套備份系統(tǒng)。顯示器的首度公開(kāi)亮相，標(biāo)志著一種全新的大型立體顯示方式的誕生。它突破了以往裸視三維立體顯示技術(shù)（例如LCD、PDP技術(shù)等）需要借助二維平面來(lái)展現(xiàn)三維影像的瓶頸，通過(guò)對(duì)物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，將圖像置于一個(gè)真實(shí)的立體空間，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的三維立體顯示。該研發(fā)工作得到了上海市科委的大力支持。

劉錦高表示，此套系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)的產(chǎn)品，屬世界首例，擁有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

探索計(jì)算機(jī)圖形學(xué)新領(lǐng)域

“目前的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要基于平面光柵掃描理論。而這套新系統(tǒng)的研發(fā)為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)向三維體掃描方向的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)?！眲㈠\高告訴記者，三維體掃描大型成像顯示器的研制成功，突破了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論，為圖形掃描理論和技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了新的研究方向，并提供了有力的實(shí)例論證。

他表示，目前，體掃描計(jì)算機(jī)圖形學(xué)還處于探索階段，仍有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步細(xì)化研究?！斑@對(duì)于我們科技工作者來(lái)說(shuō)，意味著新的一輪挑戰(zhàn)。”

力拓技術(shù)應(yīng)用的嶄新境界

這套顯示系統(tǒng)在軍事訓(xùn)練、醫(yī)療診斷、數(shù)據(jù)可視化、工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)、景觀(guān)建筑、視頻游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體教學(xué)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

“就以醫(yī)療診斷來(lái)說(shuō)，我們通過(guò)CT、核磁共振獲取的人體或器官掃描影像本來(lái)可以提供三維數(shù)據(jù)，但由于三維成像顯示技術(shù)尚未成熟，目前只能以膠片或其他介質(zhì)的二維形式來(lái)顯示，需要有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)學(xué)專(zhuān)家才能判讀，增加了診斷的難度。若將這些數(shù)據(jù)通過(guò)三維體掃描顯示器來(lái)再現(xiàn)，就會(huì)有超乎想象的突破。再如，關(guān)于航天飛機(jī)的設(shè)計(jì)，我們可以在任何部件的設(shè)計(jì)改進(jìn)之后馬上顯示其整體效果。”劉錦高如數(shù)家珍般給出不少例子。

目前，兩臺(tái)立體顯示系統(tǒng)的研制費(fèi)用不菲。劉錦高表示，隨著成本的進(jìn)一步壓縮、批量生產(chǎn)的推進(jìn)和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的降低，這套系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)迅速擴(kuò)展。