虚拟影像技术

虚拟影像技术（共5篇）

虚拟影像技术 篇1

严格说来, 虚拟现实是个模糊的概念, 事实上所有虚构类型的世界, 比如通过文学作品、戏剧、电影或艺术创造的世界, 都可以称之为虚拟现实。然而随着计算机技术的发展, 虚拟现实这个名词则最常用于计算机模拟的事物, 其典型特色, 就是力求通过改革知觉和人机界面技术, 在知觉感性方面表现出令用户感觉身临其境的“沉浸式”视觉或声觉体验。人类通过两眼看见的差异来判定深度, 或是两个感觉同一信号的毫秒时间差异来定位空间, 虚拟现实系统给使用者造成一种假象, 让他们感觉看的、听的一切可与真实环境相比拟。

这些系统还尝试扩展人机界面形式, 使界面不再局限于鼠标和键盘的范畴。比如为了栩栩如生地表现具有空间感的图象和声音, 系统采用放置在头部的位置感应器来追踪头部的倾斜度和方向;有些系统使用数据手套, 以便测读手指的动作方向。这些系统采用三维空间模拟和提示, 允许使用者走动、穿行在虚拟现实空间。还有一些系统, 可以使用户操纵虚拟物体, 再借以相应的设备, 系统能读取用户的手势, 用户则可以移动虚拟物体或改变虚拟物体的状态。

栅格影像技术则为后者的发展。Markerless 3D Interactions栅格影像无标识交互三维虚拟是法国I N R I A-Alpes研发的一项新试验, 这个新实验结合了多媒体摄像机三维建模、物理仿真、及实时技术。这是最新的科技, GrImage (一个试验台, 专责互动式应用) 的主要设备为高性能视频采集、计算、图形绘制计算机, 你可以把任何一件物品放入作用空间中, 就会即刻在虚拟空间中进行三维建模, 把物体变成我们可触及的软的东西, 通过移动或这挤压, 可以对电脑中虚拟空间中这个东西进行各种操作, 这项技术可以缩短生活中人物、地点之间的距离, 在虚拟世界中实现更多的惊奇体验。

在法国国家信息与自动化研究所, 虚拟和现实只有一步之遥, 运用栅格影像技术人们可以自由在虚拟和现实之间转换, 比如, 把双手放入栅格影像环境中, 14个摄像头首先从不同角度捕捉双手的图像, 然后软件系统迅速将这些图像进行识别, 并且建立三维模型, 接着添加颜色和纹理, 形成逼真的三维影像, 虚拟双手此刻不仅轻松地进入了虚拟世界, 并且能够和虚拟世界中的其他物体互动, 比如挽袖子或者握手之类的动作, 此类实验使用了多台摄像机, 多个微型PC, 多个多处理器PC, 1个高分辨率的显示器, 这多台摄像机分别处在一个立方体的多个位置, 而这个立方体空间范围则是摄像机捕捉图像实现模拟的范围, 一些计算机专门负责视频采集和其他图形渲染。

在现实生活中这项技术不单有趣更有广泛的应用前景。例如用于网真 (telepresence) 。这是一种通过结合高清晰度视频、音频和交互式组件, 在网络上的虚拟空间中创建的一种独特的“面对面”体验缩短实际距离的技术。实时的任务或是物体三维建模能够实现高质量的虚拟克隆。它可缩短生活中重要的人员、地点和活动之间的距离 (社区、工作地点、玩游戏、教学……) 。比如在国际网络会议中, 与会的各国代表可以进入虚拟会议室中, 促膝而谈。人们不需要做任何记号, 也不要戴任何装备, 可以在虚拟世界中任意做动作, 比如在虚拟环境中拆装仪器, 医生甚至可以用真实器械为虚拟人体做手术, 学习驾驶的人员可以驾驶真实的汽车行驶在虚拟的道路中。

栅格影像技术能够在相互空间中三维快照俘获真实物体并克隆, 然后这些物体就变成用户可触及的东西。这个结合计算机的视觉效果、物理仿真、实时功能的新技术将推进下一代虚拟现实的应用。随着计算机技术的进一步发展, 虚拟现实与我们的生活将日益密切, 而栅格影像技术也将为虚拟现实艺术揭开新的篇章。

摘要：虚拟现实技术是许多相关学科、领域交叉、集成的产物。其涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制、心理学等, 本文就目前先进的栅格影像技术的实现与应用讨论虚拟现实技术的应用前景。

关键词：虚拟显示,栅格影像,Gimage

参考文献

[1]童芳.新媒体艺术.东南大学出版社

[2]h ttp://www.inrialpes.fr/grimage/

虚拟影像技术 篇2

位于眼球中心的微型“屏幕”与一对内置半透明投影幕的超轻隐形眼镜共同组成这款产品。作为一款高科技聚焦装置，这款利用纳米科技制成的隐形眼镜减少了厚重感，并且隐形无需电力驱动，因此可安全地紧贴眼球。Innovega公司首席执行官史蒂夫·威利谈道，佩戴这款隐形眼镜可达到在3 m之外观看240英寸3D电视的效果。

这款虚拟现实隐形眼镜的效果与汤姆·克鲁斯在科幻电影《少数派报告》中佩戴的隐形眼镜类似。它能够与智能手机和便携式游戏设备等匹配，近距离传递视频和信息，或者转换至半透明的“增强现实”视野，相关的电脑信息将会铺设在我们所处世界的分层之上。

更重要的是，用户在移动过程中也能佩戴这款高科技隐形眼镜，而之前研发的众多笨重的“虚拟现实头盔”却不能实现这一效果。例如约克大学此前研发出的“虚拟茧”，就因为其不透明的材质使用户只能在静坐时才能使用，以免佩戴者在行动中被“虚拟茧”蒙住双眼而发生意外。

同时，Innovega公司还在为美国士兵研发高科技隐形眼镜，其能够将战场信息及时反馈至用户眼中。被称为美国军队“疯狂科学家”之翼的国防部高级研究计划局（DARPA），已经为“士兵头戴式显示器”的研究提供了一段时间的资金资助。目前它正在与Innovega合作开发iOptik隐形眼镜。

DARPA的相关人员表示，Innovega公司的iOptik可以取代尺寸过大的虚拟现实头盔，直接将数字图像等投射在距离眼球极近的微型全彩显示器上。这种新颖的隐形眼镜允许用户能同时聚焦于近处和远处的物体。

Innovega称，由于世界上佩戴隐形眼镜的人数众多，因此其研发的虚拟现实隐形眼镜将会迅速流行。目前这一项目正试图发展新型计算成像能力，及探索硬件和软件的接合设计，以便士兵能够进入系统，大幅提高自身的忧患意识、安全系数和生存能力。

（摘自《科技日报》）

虚拟影像技术 篇3

2013年11月18日, CCTV技术制作中心视觉创意设计工作室接到了在青奥会开幕式上使用电视虚拟呈现技术的设计、制作任务, 由于时间紧, 我们迅速组建了由担任本次开幕式舞美总设计、工作室创意总监陈岩为核心的虚拟影像团队, 设计师们在总监陈岩带领下投入到了紧张、有序的工作之中。

我们以本次青奥会开幕式舞台上的紫金山天文台浑天仪和天文望远镜两大南京特有的符号为创作理念, 共设计了8组虚拟场景。即:1、序:天穹之上, 星空浩瀚;2、能量激荡, 宇宙洞开;3、流星雨划过, 点亮梦想;4、筑梦之巅:数百名舞者在空中闪转腾挪, 描画梦想痕迹, 在运动场上空构筑起一座“筑梦之巅”;5、五洲同享, 来自五大洲的钢琴合奏, 梦幻的音符升起, 飘扬至远空;6、奔跑在空中的巨人;7、夜空中由无数的梦想凝聚而成的青奥会徽;8、烟火腾飞, 星河般璀璨。直播画面如图3至图10所示。

4筑梦22号摄像机直播画面

如何在开幕式上实现最完美的视觉呈现?这给技术组带来了很大的难题, 届时OBS要通过公共信号向全世界直播, 这对笔者这个从事了电视工作24年的央视人来说, 是个新的挑战。这次的电视转播机构是Nanjing Olympic Broadcasting Services (南京奥运主转播机构) 简称OBS。以往节目录制的虚拟呈现都是在CCTV本部系统内完成, 我们只需将虚拟内容提供给虚拟技术人员, 摄像机位由导演确定, 系统集成全部由中央电视台专门负责技术的团队负责搭建运行 (多是成熟的技术系统) 。但这次是在外场, 从创意到内容制作, 从现场机位的选择、系统搭建、机房布置, 电源保障, 到信号路由等等都要我们独立完成, 顿感压力巨大。虚拟视觉的呈现没有开幕式创意团队的协调, 没有强大的OBS技术支持是绝对完成不了的, 一系列问题都会摆在我们面前。但是, 这些问题与风险只能面对, 还是要往前走!因为, 这是在改写奥林匹克电视转播的历史!

虚拟植入系统主要由跟踪系统、图形工作站和图形创作系统三部分组成, 为了呈现高清晰、高画质的虚拟视觉内容, 本次青奥会开幕式上虚拟呈现部分的任务, 由工作室与德国工程师合作, 德国技术团队2-rise基于Ventuz软件系统进行制作, 并开发渲染引擎接口, 通过计算机图形计算、处理, 实现单台渲染引擎可以渲染8K画面, 播放超过500万面的三维动画模型。并且, 德国技术团队专门为本次虚拟呈现系统研发了一套三维运行软件系统, 其三维精度及画面质感大大增强, 但由于数据庞大, 又要在直播现场实时与摄像机跟踪, 这对我们技术组是个极大的挑战。为了圆满完成直播任务, 2014年3月和4月工作室技术组与德国技术团队两次赴奥体中心进行场地勘查, 设定摄像机位 (如图11) , 测量镜头焦距。凭借着我们2013年、2014年在央视春晚中对于虚拟技术的运用经验, 结合现场情况, 我们制定了3台带跟踪摄像机的虚拟呈现方案。

回到北京, 我们根据考察结果, 在电脑中模拟出3台摄像机在体育场的镜头角度, 然后将模型和动画镶嵌合成, 进行技术测试及模型优化。

设计组根据开幕式内容需要, 将8个虚拟场景3台摄像机数据进行仿真演示。4月16日, 工作室带着前视觉虚拟效果 (如图12至图18所示) 向开幕式总导演陈维亚进行汇报, 最终得到了总导演的认可, 4月18日开始启动动画内容制作部分。时间紧、任务重、压力大, 震撼的视觉效果背后是虚拟团队的汗水与艰辛。

如图19所示, 虚拟的调试需要摄像机的配合, OBS的转播系统按计划是8月6日抵达南京, 8月8日才架设备, 8月16日直播, 距离我们摄像机调试只有不到10天时间, 可我们的系统调试需要至少15天, 经过与CCTV转播部协商, 他们从转播车上卸下3台摄像机, 提前至7月25日与虚拟影像团队同时抵达南京, 为保证调试顺利, 还从转播部抽调了一名技术人员同抵南京配合我们技术调试, 保证了虚拟摄像机的调试周期。在此感谢CCTV转播部的大力支持, 为虚拟影像团队提供了强有力的技术保证。

7月25日, 虚拟影像团队进驻南京奥体中心进行现场架设、安装设备, 进场之初, 在安装摄像机光缆时我们就遇到了难题:制作间到场馆的3个摄像机位总距离将近4公里, 需要铺设4千米的线缆, 而且, 要穿高墙走地沟, 有很多不确定因素可能对最终效果产生影响。幸运的是, 技术组在OBS的帮助下用两天时间就完成了线缆铺设, 电源箱、虚拟设备的搭建和调试也同步进行。

虚拟呈现关键的核心点是摄像机与后台三维场景必须实时互动, 需要现场摄像机与计算机精确合成, 形成虚实难辨的电视播出效果, 由于摄像机云台敏感度非常高, 对镜头视角读取数据要求精准, 我们先根据场馆的原始CAD图反复在计算机里测量计算, 获得最精准的数据, 提取数据后将制作好的三维模型通过现场架设在3台摄像机的trackman跟踪器在计算机里进行运算调试。

8月的南京多雨又潮湿, 而且雨水总是说来就来, 设备最怕雨水, 技术人员常常面临突降暴雨而不得不停止工作。为节约时间保证效率, 团队基本上是“白+黑”进行调试, 抓住每一个可以用来工作的间隙, 每天累计工作13小时以上;场馆架设的摄像机与我们的制作机房距离长达1公里, 技术人员每天往返不下20趟, 兢兢业业确保虚拟系统与摄像机的调试成功。

在OBS转播团队抵达后, 首先完成与转播车的系统搭建, 通话调试, 与我方团队高效配合, 通过三次彩排与虚拟机位摄像师、切换导播在节目上的反复磨合, 最终保证了8月16日虚拟与直播画面的完美呈现。

通过参加这次转播, 我们工作室的同仁们感触很深。由于大家都是第一次完成此类国际级的大型活动, 没有虚拟转播经验, 尽管过程中存在一些不足, 但通过这个项目我们提高和完善了自己团队的综合能力, 学到了很多东西。与我们合作的德国团队的敬业精神、专业水平和对国际项目的运作模式, 也非常值得我们学习和借鉴。

以往奥运会开幕式的转播历史上从未有过使用虚拟呈现技术的案例, 相信我们CCTV技术制作中心视觉创意设计工作室已经为2014年南京青奥会开幕式带来无比绚烂的一笔, 或将被记入奥运转播史, 2014, 我们共同的里程碑。

最后谨此感谢:

z Nanjing Olympic Broadcasting Services (南京奥运主转播机构) (OBS) ;

z CCTV播送中心转播部;

z CCTV技术制作中心;

z CCTV大型节目中心;

z Multipixs中国 (德国) ;

z 2-rise视觉特效公司 (德国) 。

摘要：介绍了技术制作中心视觉创意设计工作室在2014年南京青奥会将虚拟技术运用到开幕式演出的实践经验, 包括前期工作遇到的问题及解决, 实际实现效果以及此次活动案例的意义。

医学影像检查技术 篇4

普通检查取常规正位。

1：外伤病人：

（1）肋骨骨折：常规正，斜位（左，右斜位）；必要时取正，侧，斜位。膈下肋骨（第8-12肋）取仰卧位。请临床医生仔细查体，特别是肇事及斗殴等涉及纠纷病人。

（2）血气胸：正侧位。

如有必要亦可行CT检查。

2：一般肺和支气管病变：正侧位，特别是占位病变，或者大片病灶。

3：中叶肺不张：正侧位，必要时加拍前弓位。

4：胸腔积液：

（1）：游离性胸腔积液：正侧位，必要时加照患侧侧卧水平位，或斜位。

（2）：包裹性积液：正侧位，必要时加照切线位（无法透视下点片，不能执行）5：膈疝：胸部正位片+上消化道造影。6：心脏疾病：取正，侧（左侧），斜（左前斜，右前斜）位，斜位必要时吞钡，以观

察心房情况。

胸部病变可选择性行CT检查。

【四肢X线摄影体位选择】

常规正侧位（手指，腕关节，尺桡骨，肘关节，股骨，膝关节，胫腓骨，踝关节，头颅）常规正位（肩关节，髋关节，骨盆）

特殊部位摄影的体位选择：

1：手掌与足的骨折及骨病：正，斜（内斜）位。了解掌骨骨折移位及成角情况，可以取正侧位。

1：舟骨骨折：舟骨外展正位+腕关节后前斜位。

2：髌骨骨折：侧，轴位。

3：跟骨骨折：侧，轴位，必要时加照内，外斜位。

4：肩胛骨骨折：前后正位+侧位。

5：肱骨外科颈骨折：正位+穿胸侧位。6：股骨颈骨折：髋关节正位，必要时加照水平侧位。

7：第一掌骨，第一跖骨骨折：正位+外斜位。

8：鹰嘴病变或骨折，取常规正侧位外加肘

关节轴位。

9：小儿先天性髋关节脱位：双髋关节正位（骨盆正位）

10：痛风：双侧手足正位。

11：腕关节轴位：观察腕骨掌面情况。

12：钩状与头状骨关节病变，取内展正位。13：豆骨与三角骨骨折，取外旋斜位。14：大多角骨与舟状骨关节病变，取内旋斜位。

15：胸骨：后前位（正位），侧位。

16：（1）：髋关节和股骨颈仰卧水平侧位：观察股骨头，股骨颈和大小转子病变。

（2）：髋关节和股骨颈侧卧侧位：观察股骨头，颈和股骨上端及髋关节病变，尤其适用于观察髋关节脱位时股骨头前后移位及转位情况。

（3）： 髋关节和股骨颈后前斜位（谢氏位）：了解股骨头向后脱位情况。

（4）： 双侧髋关节和股骨颈侧位（蛙形位）：观察双侧髋臼和股骨头。

17：前臂骨折：取全长功能位。

【脊柱X线摄影体位选择】

常规正侧位。（颈椎，胸椎，腰椎，骶尾椎）1：第1，2颈椎（寰枢椎）：开口位，看是否寰枢关节脱位。

2：颈椎病:（1）看椎间孔是否狭窄，即神经根型颈椎病，双斜位为主，侧位为辅。

（2）：脊髓型：正侧（斜）位。

（3）：椎动脉型：正侧位。

3：强直性脊柱炎，类风湿性关节炎：腰椎正侧位片（包骶髂关节）。

4：脊椎滑脱：正侧位，必要时加照双斜位。

【腹部X线摄影体位选择】

腹部立位（站立）：看是否有肠梗阻；消化道穿孔（必要时加照侧卧水平位）。

腹部平片（仰卧位）：看是否有泌尿系结石。腹部倒立正，侧位：先天性肛管直肠畸形，如新生儿肛管闭锁。

腹部实质脏器应行CT检查。

【消化道造影】

上消化道造影（适应症）：

全消化道造影（适应症）：

钡灌肠（适应症）：

【五官及颜面部X线摄影体位选择】

1：副鼻窦：柯，瓦氏位（柯氏位+瓦氏位）。2：颞颌关节：双侧开，闭口侧位。

3：下颌骨：双侧下颌骨正位+患侧下颌骨侧位。

4：鼻骨：侧，轴位。

5：颧骨弓：顶颏斜位。

6：乳突：劳氏位，许氏位，伦氏位。

7：颞骨岩部：梅氏位，斯氏位，汤氏位。8：蝶鞍：

9：视神经管（孔）：

10；内听道：

11：茎突：前后位，侧位。

12：颈静脉孔：

虚拟影像技术 篇5

近十年来, 虚拟现实 (Virtual Reality-VR) 技术以其独有的临境性、交互性、想象性以及与现代医学之间的密切融合而对医学领域尤其是医学影像学产生越来越重要的影响。虚拟现实, 或虚拟实境 (Virtual Reality) , 简称VR技术, 是近年来出现的高新技术, 也称灵境技术或人工环境。是利用电脑模拟产一个三度空间的虚拟世界, 提供使用者关于听觉、视觉、触觉等感官的模拟, 让使用者如同身历其境一般, 可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。使用者进行位置移动時, 电脑可以立即进行复杂的运算, 将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形 (CG) 技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果, 是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。图像系统基于虚拟现实技术, 让临床医生以互动的方式, 通过虚拟现实的手段分析来自多种影像采集工具的三维甚至四维的图像数据。用于医学方面的虚拟现实应用程序可以将由CT (计算机断层成像) 或MRI (磁共振成像) 生成的二维图像重组成三维立体视图, 然后用立体眼镜在虚拟现实空间观察, 医生可以用这种技术进行诊断, 而不必进入一些创伤性的医疗步骤。

1 虚拟现实有如下基本特征

多感知性——所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外, 还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知, 甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。

浸没感——又称临场感, 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使用户难以分辨真假, 使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中, 该环境中的一切看上去是真的, 听上去是真的, 动起来是真的, 甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的, 如同在现实世界中的感觉一样。

交互性——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) 。例如, 用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体, 这时手有握着东西的感觉, 并可以感觉物体的重量, 视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。

构想性——强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间, 可拓宽人类认知范围, 不仅可再现真实存在的环境, 也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。

因此, 虚拟现实技术可以再造一个虚拟的人脑环境。一般来说, 一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备, 以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等功能单元构成。

现在的大部分虚拟现实技术都是视觉体验, 一般是通过电脑屏幕、特殊显示设备或立体显示设备获得的, 不过一些仿真中还包含了其他的感觉处理, 比如从音响和耳机中获得声音效果。在一些高级的触觉系统中还包含了触觉信息, 也叫作力反馈, 在医学和游戏领域有这样的应用。人们与虚拟环境相互要么通过使用标准装置例如一套键盘与鼠标, 要么通过仿真装置例如一只有线手套, 要么通过情景手臂和/或全方位踏车。VR应用有两类主要的视觉显示光学系统:头盔显示和非头盔显示。

早在70年代的时候, 虚拟现实技术便被运用在医学研究上。它对于医学科学的贡献可以分成2种:一是教育训练;二是临床研究。

2 教育训练

在教育训练方面虚拟现实技术可以提供医学生和实习医生作为学习工具, 便于教学演示和学生实际操作。例如:解剖示教模型、计算机交互式局部功能训练模型、虚拟现实和触觉感知系统和生理驱动型模拟系统等。

3 临床研究

例如:与功能性核磁共振成像仪相匹配的虚拟现实光学显示系统, 建立病人舒适度的新标准;降低核磁共振成像的梯度噪音;协助临床研究。便于医患双方的交流。病人:一边欣赏美妙图像和动听的音乐, 一边操纵和沉浸在虚拟现实环境中。医生/研究人员:监测和调整病人在虚拟现实环境中的行为以达到理想的观测效果