三维扫描技术在专业领域的优秀表现！（一） 三维, 领域, 扫描, 专业, 技术

竹林踏雨

三 维 彩 色 信 息 数 字 化 设 备
' ~7 _4 s% s9 Q6 [— — 数 字 化 时 代 的 骄 子
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& g- w7 O( x4 q6 G5 n9 t----输 入 设 备 是 计 算 机 应 用 系 统 的 重 要 组 成 部 分， 将 处 理 对 象 的 信 息 数 字 化， 变 为 计 算 机 能 直 接 处 理 的 信 号 并 输 入 计 算 机， 是 计 算 机 应 用 系 统 的 基 础。 平 面 扫 描 仪 只 能 将 平 面 图 片 信 息 数 字 化， 摄 像 机 只 能 拍 摄 物 体 某 一 侧 面 的 信 息， 而 三 维 扫 描 仪 则 克 服 了 这 些 传 统 技 术 的 局 限 性， 能 够 对 立 体 实 物 进 行 扫 描， 解 决 了 将 立 体 彩 色 世 界 的 信 息 数 字 化 并 输 入 计 算 机 这 一 瓶 颈 问 题， 实 现“ 真 实 物 体 捕 捉”（Reality Capture）， 作 为 一 种 全 新 的 数 字 化 输 入 设 备， 对 许 多 计 算 机 应 用 系 统 有 着 重 要 的 意 义。 0 i! j" u6 X# l7 R0 I; x
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8 m$ g# r! Q' D. z----1 ． 影 视 特 技 制 作 : D) @% F/ j& x( k, G

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* C/ G' z0 R: h( @: L----最 能 发 挥 三 维 扫 描 技 术 作 用 的 是 影 视 特 技 制 作。 随 着 计 算 机 图 形 图 像 技 术 的 飞 速 发 展， 计 算 机 影 视 特 技 技 术 越 来 越 广 泛 地 应 用 于 影 视、 广 告 业， 给 人 们 带 来 了 全 新 的 视 觉 感 受， 实 现 了 过 去 无 法 想 像 的 特 技 效 果， 已 经 成 为 高 质 量 影 视、 广 告 制 作 中 不 可 缺 少 的 手 段。 ) \: c& s2 j7 _  U+ h2 ~! q+ u6 k9 ?
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----要 在 计 算 机 上 对 一 个 对 象 进 行 三 维 动 画 特 技 处 理， 首 先 必 须 获 得 其 三 维 彩 色 数 字 化 模 型。 这 只 有 两 个 渠 道， 一 是 在 计 算 机 中 构 造， 二 是 设 法 获 得 实 物 的 立 体 彩 色 模 型。 对 于 一 些 规 则 简 单 的， 或 者 是 完 全 想 像 虚 构 的 物 体， 可 以 由 电 脑 特 技 师 利 用 三 维 构 型 软 件 构 造。 另 一 方 面， 在 许 多 情 况 下， 需 要 对 特 定 的 真 实 演 员 形 象 进 行 三 维 特 技 处 理， 制 作 一 个 真 实、 复 杂 物 体 的 三 维 特 技 效 果， 对 于 这 类 真 实 的、 复 杂 的 物 体， 例 如 人 的 头 部 或 艺 术 品 是 很 难 用 构 型 软 件 制 作 出 三 维 模 型 的。 虽 然 现 在 的 高 级 三 维 构 型 软 件 提 供 了 自 由 曲 线 造 型 功 能， 但 如 要 完 全 利 用 构 型 软 件 制 作 出 一 个 汤 姆 · 汉 克 斯 的 三 维 彩 色 模 型， 恐 怕 再 熟 练 的 电 脑 特 技 师 都 会 感 到 头 痛， 正 所 谓“ 画 鬼 容 易 画 人 难”。 如 果 客 户 要 求 在 动 画 中 加 入 一 个 真 实 的、 精 美 绝 伦 的 工 艺 品 或 文 物 的 三 维 特 技 效 果， 即 使 特 技 师 有 耐 心 试 图 一 点 点 地 在 构 型 软 件 中 把 它“ 做” 出 来， 最 后 多 半 也 是 吃 力 不 讨 好。 - |; X6 J" [8 v$ h& g  O) a, |

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----而 有 了 三 维 彩 色 扫 描 仪 后， 这 些 难 题 就 会 迎 刃 而 解。 它 能 迅 速、 方 便 地 将 演 员、 道 具、 模 型 等 的 表 面 空 间 和 颜 色 数 据 扫 描 入 计 算 机 中， 构 成 与 真 实 物 体 完 全 一 致 的 三 维 彩 色 模 型， 其 数 据 格 式 能 与 通 用 的 三 维 动 画 软 件 接 口。 有 了 这 些 数 字 化 模 型， 就 可 以 用 三 维 动 画 软 件 对 它 们 做 进 一 步 的 特 技 处 理， 如 旋 转、 压 缩、 拉 伸、 扭 曲 等 各 种 变 化， 完 成 切 割、 剪 裁、 拼 接、 运 动 等 各 种 特 技 处 理， 或 融 入 特 定 的 场 景 中， 实 现 高 难 度 的 特 技 效 果。 而 且 三 维 彩 色 扫 描 还 可 以 得 到 物 体 的 表 面 色 彩 纹 理 贴 图， 这 不 仅 有 利 于 特 技 处 理， 还 可 以 将 一 个 物 体 的 色 彩 纹 理 图 贴 在 另 一 个 物 体 上， 比 如 将 罗 纳 尔 多 的 脸 部 纹 理 贴 在 一 个 足 球 上， 以 达 到 一 些 特 殊 效 果。 我 们 近 年 看 到 的 一 些 影 片， 如《 侏 罗 纪 公 园》、《 终 结 者 Ⅱ》、《 玩 具 总 动 员》、《 泰 坦 尼 克》、《 蝙 蝠 侠 Ⅱ》 等， 其 中 那 些 令 人 震 撼、 叹 为 观 止 的 三 维 特 技 效 果， 在 制 作 中 都 借 助 了 三 维 彩 色 扫 描 技 术。 在《 侏 罗 纪 公 园》 中， 特 技 人 员 先 雕 刻 好 一 个 恐 龙 的 模 型， 然 后 用 三 维 扫 描 仪 对 其 扫 描， 得 到 恐 龙 的 三 维 彩 色 数 字 模 型， 再 用 三 维 动 画 软 件 使 其 做 出 各 种 动 作， 并 完 成 与 背 景、 人 物 的 合 成， 最 后 才 形 成 我 们 看 到 的 几 可 乱 真 的 画 面。 其 他 如《 玩 具 总 动 员》 中 的 玩 偶 形 象、《Jungle Book》 中 蛇 的 模 型、《Dragon Heart》 中 飞 龙 的 模 型、《The Doors》 中 的val Kilmer、《 终 结 者 Ⅱ》 中 的Linda Hamilton 和robert Patrick 等， 都 使 用 了 三 维 彩 色 扫 描 仪 进 行 扫 描。 $ r# Q2 C" a! T5 W- ]+ O% F. a3 _
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----美 国 正 在 研 究 用 三 维 彩 色 扫 描 仪 将 演 员、 动 物 的 立 体 彩 色 模 型 输 入 三 维 动 画 软 件， 形 成 数 字 化 的“ 虚 拟 演 员”， 结 合 高 级 的 三 维 动 画 技 术 和 近 年 来 兴 起 的 表 演 动 画 技 术， 赋 予“ 它” 不 同 的 表 情 和 动 作。 这 将 给 影 视 特 技 制 作 带 来 革 命 性 的 变 化。 4 E7 @# y# F+ Y  `* _, B& ~) t

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----2 ． 虚 拟 现 实 系 统
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/ y* k; a. @$ p& e0 ]" ^----在 仿 真 训 练 系 统、 灵 境（ 虚 拟 现 实）、 虚 拟 演 播 室 系 统 中， 也 需 要 大 量 的 三 维 彩 色 模 型， 靠 人 工 构 造 这 些 模 型 费 时 费 力， 且 真 实 感 差。 同 样，Internet 上 炒 得 正 热 的VRML 技 术 如 果 没 有 足 够 的 三 维 彩 色 模 型， 也 只 能 是 无 米 之 炊， 而 三 维 彩 色 扫 描 技 术 可 提 供 这 些 系 统 所 需 要 的 大 量 的、 与 现 实 世 界 完 全 一 致 的 三 维 彩 色 模 型 数 据。 销 售 商 可 以 利 用 三 维 彩 色 扫 描 仪 和 VRML 技 术， 将 商 品 的 三 维 彩 色 模 型 放 在 网 页 上， 使 顾 客 通 过 网 络 对 商 品 进 行 直 观 的、 交 互 式 的 浏 览， 实 现“Home Shopping”。 - x% |9 Y1 i8 ]9 J1 J+ J
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; s! v% J; g3 ]: T1 s4 y----3 ． 游 戏 娱 乐 业 " o! e8 a- C$ h" f

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----游 戏 娱 乐 业 总 为 一 些 自 视 清 高 的 技 术 人 员 所 不 屑， 但 它 始 终 是 计 算 机 产 业 的 金 矿。 现 代 计 算 机 游 戏 已 经 进 入 了 三 维、 互 动、 虚 拟 现 实 阶 段， 三 维 扫 描 仪 正 可 以 大 显 身 手。 它 不 仅 可 以 为 游 戏、 娱 乐 系 统 提 供 大 量 具 有 极 强 真 实 感 的 三 维 彩 色 模 型， 还 可 以 将 游 戏 者 的 形 象 扫 描 输 入 到 系 统 中， 达 到 极 佳 的“ 参 与 感”、“ 沉 浸 感”， 让 你 感 受 到 梦 幻 般 的 效 果。 1 Z& C& c4 W. z
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, g1 H. i+ V: P4 W) K9 S$ ~* y1 v----4 ． 文 物 6 c( P6 W2 y+ s% b- u8 \
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4 D# s( o  Y2 |+ _* t4 ?5 Y( y----对 于 文 物， 三 维 彩 色 扫 描 技 术 能 以 不 损 伤 物 体 的 手 段， 获 得 文 物 的 外 形 尺 寸 和 表 面 色 彩、 纹 理， 得 到 三 维 彩 色 拷 贝。 所 记 录 的 信 息 完 整 全 面， 而 不 是 像 照 片 那 样 仅 仅 是 几 个 侧 面 的 图 像， 且 这 些 信 息 便 于 长 期 保 存、 复 制、 再 现、 传 输、 查 阅 和 交 流， 使 研 究 者 能 够 在 不 直 接 接 触 文 物 的 情 况 下， 甚 至 千 里 之 外， 对 其 进 行 直 观 的 研 究， 这 些 都 是 传 统 的 照 相 等 手 段 所 无 法 比 拟 的。 有 了 这 些 信 息， 也 给 文 物 复 制 带 来 很 大 的 便 利。 目 前， 法 国 已 将 这 一 技 术 用 于 文 物 工 作， 美 国 斯 坦 福 大 学 利 用 三 维 扫 描 技 术 实 施“ 数 字 化 米 开 朗 基 罗” 项 目， 计 划 将 文 艺 复 兴 时 期 的 这 位 意 大 利 著 名 雕 塑 家 的 作 品 数 字 化。 欧 洲 的 四 家 公 司、 三 所 大 学、 两 座 博 物 馆 联 合 实 施Archatour 项 目， 其 主 要 目 标 是 以 三 维 数 字 技 术 改 进 考 古、 旅 游 领 域 中 的 多 媒 体 系 统， 而 三 维 扫 描 是 其 中 的 关 键 一 环。 英 国 自 然 历 史 博 物 馆 利 用 三 维 扫 描 仪 对 文 物 进 行 扫 描， 将 其 立 体 色 彩 数 字 模 型 送 到 虚 拟 现 实 系 统 中， 建 立 了 虚 拟 博 物 馆， 令 参 观 者 犹 如 进 入 了 远 古 时 代。
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  p" c+ S6 X" }8 a9 ?& H% L----5 ． 雕 塑
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----雕 塑 长 久 以 来 都 是 天 才 艺 术 家 们 的 专 利， 而 三 维 扫 描 仪 与 数 控 雕 刻 机、 快 速 成 型 设 备 相 结 合， 则 可 能 给 这 些 骄 傲 的 天 才 以 沉 重 的 一 击。 可 以 想 像， 一 个 人 摆 好 姿 势， 做 出 很 酷 的 表 情， 用 一 台 三 维 扫 描 仪 进 行 几 分 钟 的 扫 描， 就 能 把 他 身 体 表 面 的 每 个 点， 包 括 脸 部 的 每 一 条 皱 纹 的 坐 标 数 据 测 量 出 来， 将 数 据 传 送 给 数 控 雕 刻 机 或 快 速 成 型 机， 很 快 就 能 制 作 出 逼 真 的 雕 像。 这 样， 在 三 维 扫 描 仪 和 数 控 雕 刻 机、 快 速 成 型 机 的 帮 助 下， 一 个 不 懂 艺 术 的 人 只 需 敲 几 下 键 盘 就 可 以 抢 走 天 才 艺 术 家 的 饭 碗。 当 然， 正 如 同 照 相 机 没 有 让 所 有 画 家 都 饿 死 一 样， 雕 刻 家 仍 然 有 用 武 之 地。 如 果 他 们 善 于 利 用 新 技 术， 甚 至 可 以 比 以 前 做 得 更 好。 雕 刻 家 可 以 利 用 三 维 扫 描 仪 获 取 对 象 的 彩 色 立 体 模 型， 然 后 利 用CAD、 三 维 构 型 软 件， 充 分 发 挥 他 们 的 艺 术 想 像 力 和 创 造 力， 对 原 始 模 型 进 行 随 心 所 欲 的 加 工、 变 形， 并 直 接 观 看 其 效 果， 满 意 后 再 送 给 数 控 雕 刻 机， 这 样 就 能 给 艺 术 家 的 工 作 提 供 很 大 的 方 便。 这 一 技 术 还 可 用 于 其 他 工 艺 品 的 设 计 和 制 作。 % L* W/ \6 o( l. J" l: F- H

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----6 ． 三 维 传 真
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----我 们 通 常 见 到 的 传 真 机 都 是 二 维 的， 在 发 送 端 用 平 面 扫 描 设 备 对 平 面 图 片 进 行 扫 描， 通 过 通 信 设 备 将 信 息 发 至 接 收 端， 再 通 过 打 印 设 备 将 图 像 打 印 出 来。 可 以 设 想， 将 发 送 端 的 设 备 换 成 三 维 扫 描 仪， 对 立 体 实 物 进 行 扫 描， 就 可 以 实 现 三 维 传 真， 如 果 接 收 端 配 备 了 快 速 成 型 机， 还 可 以 直 接 得 到 实 物 模 型。 斯 坦 福 大 学 等 已 对 此 进 行 了 研 究， 这 类 系 统 可 用 于 分 布 式 制 造 系 统、 产 品 销 售 等 方 面。 2 h/ J, {: r' R8 C  z

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----7 ． 研 究 领 域 * k; |5 e+ V; W
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----随 着 技 术 的 发 展， 图 形 图 像 科 技 工 作 者 的 研 究 领 域 已 经 从 平 面 图 像 处 理 发 展 到 三 维 图 形 图 像 处 理， 如 何 获 得 三 维 图 像 数 据 是 他 们 首 先 要 解 决 的 问 题。 三 维 扫 描 仪 可 以 为 他 们 提 供 迅 速 获 取 三 维 彩 色 图 像 数 据 的 手 段， 为 三 维 彩 色 图 形 图 像 处 理、 三 维 物 体 识 别、 深 度 图 像 理 解 的 研 究 提 供 方 便。 正 如 现 在 几 乎 每 个 搞 图 像 处 理 的 研 究 室 都 配 备 有 平 面 扫 描 仪 一 样， 不 久 的 将 来， 三 维 扫 描 仪 也 将 成 为 图 像 处 理 研 究 机 构 的 常 见 设 备。 & Y' p! U' ~) I, X) t
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----此 外， 国 外 还 出 现 了 如Monolith Studios、 ViewPoint、Nvision3D 这 样 的 公 司， 他 们 用 三 维 扫 描 仪 为 客 户 提 供 扫 描 服 务， 以“ 卖 模 型” 为 业。