[发明专利]一种三维成像方法及金字塔三维成像装置

说明书

本发明公开了一种三维成像方法及金字塔三维成像装置，其中该方法所用的成像装置包括图像显示装置和金字塔成像装置；通过该成像装置实现的三维成像方法，包括建立三维立体数值模型、做三维立体数值模型的外接球、建立与外接球在同一空间直角坐标系下的金字塔模型、变换金字塔模型外包所述外接球、俯视金字塔模型建立平面直角坐标系对三维立体数值模型进行相应翻转并生成四分格图像等步骤；该金字塔三维成像装置采用高清投影设备、平面镜、全息投影膜和金字塔结构的成像方式来实现大尺度的工程数值分析的全息影像显示，配合相应三维成像方法可以对三维工程结构及在施工过程中的动态演化、受力分析和三维破坏过程以三维全息的方式进行显示。

技术领域

本发明涉及三维成像技术领域，特别涉及一种三维成像方法及金字塔三维成像装置。

背景技术

近年来随着计算机技术的发展，数值计算成为科学研究与工程应用中除实验和理论分析之外的第三大科学工具。数值计算方法在实际工程中不但可以指导设计阶段的材料选择、结构形状优化和整体方案及安全系数计算，而且可以指导在施工过程中的具体施工方法的选择及优化，例如在隧道开挖过程遇到不良地质条件时，可以通过计算机计算分析为下一步施工提供指导，通过反演分析确定工程事故灾害的诱发机理及进行下一步的预防方案。数值计算的主要优点在于实际工程问题中可以考虑复杂形体及复杂本构，以及可以获取研究对象的变形场、速度场和应力场等物理量的分布。在实际工程数值计算当中，最大的人力主要集中在对模型的前处理和后处理阶段，而计算部分则主要是计算机来完成，特别针对三维问题，三维模型的建立、检验以及结果的后处理和分析过程更加费时费力。当前的数值计算分析系统大都采用平面显示器的方式来显示三维结果，对于整体三维模型建立的正确性和各个视角的效果分析，需要通过在模型空间中进行空间旋转来进行操作。对于工程数值计算的三维模型进行全虚拟化显示，主要可以依靠三维显示技术，例如虚拟现实(Virtual Reality)的方式通过佩戴显示头盔的方式来进行，然而，头盔显示器的价格普遍偏高，同时不适合于长时间佩戴，以及对于多用户的支持上颇有不足，难以同时满足多用户群对同一对象的多角度实时协调观察和分析。

三维全息技术是近年来发展起来的一项三维显示技术，具有诸多突出的优点，例如无需佩戴头盔显示器，没有使用时间的限制，方便进行大规模团队的同时观察和分析，从而增强团队合作、协调攻克复杂问题的能力。传统全息对于照片拍摄具有很高的要求，需要应用专业的全息拍照系统，费用也较高。基于计算机三维图形技术的三维全息生成方法则要廉价很多，利用高性能图形工作站的三维图形计算性能就可以方便地实现三维全息画面的制作。诸多方法之中最为广泛使用的、经济性最好的是采用金字塔的全息显示技术，也称伪全息显示，涉及材料及工艺十分简单，维护成本小，适合应用于成本控制要求较高的工程项目，本系统的三维全息显示模块将采用类似的原理。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于各种领域的三维成像方法。

本发明的另一目的是提供一种结构布局简单的金字塔三维成像装置。

为此，本发明技术方案如下：

一种其中该方法所用的成像装置包括图像显示装置和金字塔成像装置；所述显示装置设置在所述金字塔成像装置上方；所述金字塔成像装置由四块完全相同的等腰三角形透明板通过侧边依次接合而成；其中，每块等腰三角形透明板的顶角为70.5°；每块等腰三角形透明板与所述金字塔成像装置底面之间的夹角为45°；此外，该金字塔成像装置也可以由四块完全相同的等腰梯形透明板通过斜边依次接合而成；但选用该结构时，后续对该装置进行坐标描述时，顶点坐标为该装置向上延伸形成的虚拟顶点的坐标。

通过该成像装置实现的三维成像方法，其包括如下步骤：

S1、根据已知数据生成一个相对于目标物体1:1比例的三维立体数值模型；

S2、做所述三维立体数值模型的外接球，使所述三维立体模型完全位于所述外接球内，所述外接球的直径为d；