計(jì)算機(jī)3D技術(shù)方面的論文

　　3D成像是靠人兩眼的視覺差產(chǎn)生的，人的兩眼(瞳孔)之間一般會(huì)有8厘米左右的距離。要讓人看到3D影像，就必須讓左眼和右眼看到不同的影像，使兩副畫面產(chǎn)生一定差距，也就是模擬實(shí)際人眼觀看時(shí)的情況。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的計(jì)算機(jī)3D技術(shù)方面的論文，希望大家喜歡!

　　計(jì)算機(jī)3D技術(shù)方面的論文篇一

　　《淺析3D技術(shù)的應(yīng)用》

　　摘 要：體育運(yùn)動(dòng)是人們業(yè)余生活主要內(nèi)容之一，近年來(lái)隨著人們健康意識(shí)的提高參與體育運(yùn)動(dòng)的熱情也與日俱增，同時(shí)在運(yùn)動(dòng)過程中，也相應(yīng)的暴露了一些問題。比如對(duì)運(yùn)動(dòng)損傷的認(rèn)識(shí)不到位、運(yùn)動(dòng)過程中方法不科學(xué)等等。在此，將以運(yùn)動(dòng)過程中常見的踝關(guān)節(jié)外側(cè)韌帶扭傷為例，并結(jié)合當(dāng)前炙手可熱的計(jì)算機(jī)3D技術(shù)，制作出虛擬解剖實(shí)驗(yàn)室。提出一種新的多媒體教學(xué)方式，旨在維護(hù)參與體育運(yùn)動(dòng)的人們的身心健康。

　　關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng) 3D 顯示平臺(tái) 踝關(guān)節(jié) 教學(xué)方式

　　一、緒論

　　1.論文的選題背景及意義

　　人們參與體育運(yùn)動(dòng)的激情很高漲，伴隨而來(lái)是一系列的運(yùn)動(dòng)損傷問題，就以踝關(guān)節(jié)扭傷為例，首先，我們得知道一些起碼的解剖知識(shí)，但是很多時(shí)候我們對(duì)踝關(guān)節(jié)扭傷認(rèn)識(shí)不到位。過去包括現(xiàn)在對(duì)于一些踝關(guān)節(jié)外側(cè)扭傷的教學(xué)和學(xué)習(xí)，主要是老師講解和看一些相關(guān)教學(xué)視頻，條件允許的學(xué)校還可以做一些實(shí)物實(shí)驗(yàn)。

　　針對(duì)上述問題，我們要把3D技術(shù)充分應(yīng)用在踝關(guān)節(jié)外側(cè)扭傷原理的教學(xué)中。具體來(lái)說，3D技術(shù)有效的模擬人在外界環(huán)境中的視覺、聽覺等行為，是利用人類感知能力和操作能力的新方法，通過感官、聲音和手勢(shì)等比較自然的方式進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)者所看到的是逼真的三維立體景象，可以感受到虛擬環(huán)境反饋給他的作用力，這是一種“完全的”身臨其境的感覺[1]。

　　2.3D技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用及國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)

　　美國(guó)和歐洲一些國(guó)家在這方面的研究已經(jīng)有近20年的歷史，研究成果頗豐。美國(guó)開發(fā)可供全國(guó)使用的虛擬校園、虛擬實(shí)驗(yàn)室和虛擬演播室等大量虛擬現(xiàn)實(shí)方面的研究成果，如喬治梅森大學(xué)研制出一套動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境中流體實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，在一個(gè)分布式交互仿真系統(tǒng)中仿真真實(shí)世界復(fù)雜流體的物理特性[2]。

　　3D虛擬技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用研究國(guó)內(nèi)和國(guó)外的差距很大，中國(guó)的3D虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究只有十年左右。最早在1996年，天津大學(xué)最早開發(fā)了虛擬校園算是開啟了虛擬仿真在我國(guó)教育領(lǐng)域的應(yīng)用序幕。

　　二、 相關(guān)技術(shù)介紹

　　1.什么是3D技術(shù)

　　3D技術(shù)簡(jiǎn)單的說就是虛擬三維技術(shù)。它是利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算達(dá)到視覺、聽覺等方面立體效果的一種技術(shù)。從圖像學(xué)的角度來(lái)看三維不再是平面，而改為立體的。利用3D技術(shù)直接做出的是3D影像是非實(shí)體。3d技術(shù)的應(yīng)用范圍極其廣泛。無(wú)論從軍事、教育、生產(chǎn)、娛樂、科研，還是醫(yī)學(xué)、航空、學(xué)術(shù)等等眾多領(lǐng)域都會(huì)涉及到3d技術(shù)。

　　1.1什么是3D動(dòng)畫

　　3D動(dòng)畫是近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一新興技術(shù)。三維動(dòng)畫軟件在計(jì)算機(jī)中首先建立一個(gè)虛擬的世界，設(shè)計(jì)師在這個(gè)虛擬的三維世界中按照要表現(xiàn)的對(duì)象的形狀尺寸建立模型以及場(chǎng)景，再根據(jù)要求設(shè)定模型的運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬攝影機(jī)的運(yùn)動(dòng)和其它動(dòng)畫參數(shù)，最后按要求為模型賦上特定的材質(zhì)，并打上燈光。當(dāng)這一切完成后就可以讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)運(yùn)算，生成最后的畫面。三維動(dòng)畫技術(shù)模擬真實(shí)物體的方式使其成為一個(gè)有用的工具。由于3D技術(shù)的精確性、真實(shí)性和無(wú)限的可操作性，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、教育、軍事、娛樂等諸多領(lǐng)域。

　　1.2 什么是虛擬實(shí)驗(yàn)室

　　虛擬實(shí)驗(yàn)室是一種基于Web技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建的開放式網(wǎng)絡(luò)化的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，是現(xiàn)有各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字化和虛擬化[3]。虛擬實(shí)驗(yàn)室由虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)、虛擬器材庫(kù)和開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)組成。教師利用虛擬器材庫(kù)中的器材自由搭建任意合理的典型實(shí)驗(yàn)，或?qū)嶒?yàn)案例，這一點(diǎn)是虛擬實(shí)驗(yàn)室有別于一般實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件的重要特征。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生既可以在虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)上動(dòng)手操作，又可自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)的操作能力、分析診斷能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)。虛擬實(shí)驗(yàn)室可以說是未來(lái)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的發(fā)展方向。

　　三、與傳統(tǒng)的教學(xué)方式對(duì)比

　　1 解剖學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

　　教學(xué)方法目前人體解剖學(xué)教學(xué)方式仍以板書、掛圖、標(biāo)本、模型為主，部分內(nèi)容輔助以幻燈、投影及錄像，雖然在一定程度上改進(jìn)了教學(xué)，但是由于人體結(jié)構(gòu)立體空間毗鄰關(guān)系的復(fù)雜性，平面、靜止的教學(xué)方法，學(xué)生難以理解和記憶有關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容[4]。同時(shí)每學(xué)期損壞和消耗許多模型、標(biāo)本及尸體材料，添置需耗時(shí)、耗力、耗經(jīng)費(fèi)，隨著招生規(guī)模的擴(kuò)大和尸體材料來(lái)源的匱乏，許多院校的局部解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)得不到保證，嚴(yán)重影響了教學(xué)質(zhì)量。

　　1.1傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的弊端

　　實(shí)驗(yàn)課一直被大家認(rèn)為是理論課的附屬品，因此重視不夠，雖然經(jīng)過很多年的改革，依然未徹底擺脫傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的束縛。實(shí)驗(yàn)多是單一性、演示性、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)不出實(shí)驗(yàn)的連貫性、系統(tǒng)性、綜合性、新穎性，難以激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，難以充分發(fā)揮學(xué)生的積極主動(dòng)性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新思維能力[5];總之一句話，學(xué)生處于被動(dòng)接受的地位，不能按照自己的設(shè)想進(jìn)行探索實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效果較差。另外，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備不能及時(shí)更新，信息技術(shù)的發(fā)展飛速，各種高科技信息設(shè)備更是層出不窮，而一般高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備老化陳舊，更新?lián)Q代周期又比較長(zhǎng)。

　　1.2傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理的問題

　　實(shí)驗(yàn)室都配有肌肉、血管、神經(jīng)及靜脈淋巴的全身大體標(biāo)本。平時(shí)存放于標(biāo)本箱內(nèi)，使用時(shí)抬出示教，課間用浸有尸體保存液的多層紗布和塑料布包裹好。在使用過程中注意保護(hù)血管、神經(jīng)，不過分牽拉，一旦損壞及時(shí)修補(bǔ)連接，保證大體標(biāo)本的完整性。同時(shí)不能頻繁的抬上抬下，這種損傷比教學(xué)時(shí)損傷更嚴(yán)重。對(duì)于散裝小件標(biāo)本要求按系統(tǒng)或部位用紗布包裹成一包放于標(biāo)本桶內(nèi)，用時(shí)整包拿出，即避免了小件標(biāo)本的丟失又避免了取標(biāo)本時(shí)牽拉標(biāo)本而使標(biāo)本損傷。

　　2. 虛擬實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)應(yīng)用

　　虛擬實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革。要想提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，必須從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法、考核等一系列問題進(jìn)行教學(xué)改革。在虛擬實(shí)驗(yàn)室里，儀器即軟件，可以根據(jù)需要隨意開發(fā)。由于儀器缺乏而無(wú)法開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可利用虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真，同樣能達(dá)到學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握。另外在現(xiàn)實(shí)生活中，有些系統(tǒng)并不存在，不可能在原型上做實(shí)驗(yàn)，或者即使實(shí)際中存在這些系統(tǒng)，往往在這些原型系統(tǒng)上做實(shí)驗(yàn)太昂貴、太危險(xiǎn)，或是可能發(fā)生嚴(yán)重的破壞，虛擬實(shí)驗(yàn)室能夠較好地解決這些現(xiàn)實(shí)中比較棘手的問題。

　　虛擬實(shí)驗(yàn)室將應(yīng)用于提高實(shí)驗(yàn)室的開放程度。開放實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)該是全方位的開放，包括儀器設(shè)備的開放、元器件的開放、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開放等，但由于種種客觀原因，高校實(shí)驗(yàn)室的開放程度還不夠，主要原因是學(xué)生對(duì)開放實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等均不是很清楚，因此興趣不是很大。將虛擬實(shí)驗(yàn)室和開放實(shí)驗(yàn)室有機(jī)結(jié)合在一起，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，提高實(shí)驗(yàn)室的利用率和實(shí)驗(yàn)效率[6]。

　　2.2.1 虛擬實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)

　　多感知性：所謂多感知性就是說除一般計(jì)算機(jī)所具有的視覺感知外，還有聽覺感知、視覺感知、觸覺感知、運(yùn)動(dòng)感知、甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)就是應(yīng)該具有人所具有的感知功能。

　　交互性：交互性是指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實(shí)時(shí)性)。例如，用戶可以用手去直接抓取環(huán)境中的物體，這時(shí)手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視場(chǎng)中的物體也隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。

　　真實(shí)性：雖然物體是虛擬制作出來(lái)的，但是對(duì)現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)作用是真實(shí)可靠的。

　　2.3 虛擬實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)點(diǎn)

　　能夠完成實(shí)拍不能完成的鏡頭;制作不受天氣季節(jié)等因素影響;對(duì)制作人員的技術(shù)要求較高;可修改性較強(qiáng)，質(zhì)量要求更易受到控制;實(shí)拍成本過高的鏡頭可通過三維動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)以降低成本;實(shí)拍有危險(xiǎn)性的鏡頭可通過三維動(dòng)畫完成;無(wú)法重現(xiàn)的鏡頭可通過三維動(dòng)畫來(lái)模擬，能夠?qū)λ憩F(xiàn)的產(chǎn)品起到美化作用，畫面表現(xiàn)力沒有攝影設(shè)備的物理限制，可以將三維動(dòng)畫虛擬世界中的攝影機(jī)看作是理想的電影攝影機(jī)，而制作人員相當(dāng)于導(dǎo)演、攝影師、燈光師、美工、布景，其最終畫面效果的好壞與否僅取決于制作人員的水平、經(jīng)驗(yàn)和藝術(shù)修養(yǎng)，以及三維動(dòng)畫軟件及硬件的技術(shù)局限。

　　四、 結(jié)論

　　在一些課程的實(shí)際應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)基于軟件的虛擬實(shí)驗(yàn)室能夠很好滿足當(dāng)前課程的實(shí)驗(yàn)要求，對(duì)于課程中的實(shí)驗(yàn)都能起到很好的演示作用，可以做到將實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)時(shí)展示，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和老師的上課效率。在實(shí)驗(yàn)課，學(xué)生可以根據(jù)自己的思路，搭建設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過直觀的實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示，立刻能了解自己的設(shè)計(jì)是否正確。同時(shí)因?yàn)殡娐返慕M裝和拆卸都是通過軟件實(shí)現(xiàn)，學(xué)生可以不斷改變自己的設(shè)計(jì)思路，完善自己的設(shè)計(jì)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力以及創(chuàng)新能力大有裨益。

　　在當(dāng)今教學(xué)中，我們要不斷的探索新的解剖教學(xué)方式，充分的利用一些新的技術(shù)來(lái)提高我們的教學(xué)質(zhì)量，從而更好的為我們的教學(xué)服務(wù)，只有這我們才能更好的跟上時(shí)代的步伐，才能培養(yǎng)出更好的質(zhì)量更高的人才。

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　　計(jì)算機(jī)3D技術(shù)方面的論文篇二

　　《3D打印技術(shù)的發(fā)展前景》

　　摘 要：3D打印技術(shù)是加工制造業(yè)的一種創(chuàng)新技術(shù)，同時(shí)也是快速成型技術(shù)飛速發(fā)展的代表產(chǎn)物，它是一種先利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行3D建模，進(jìn)而構(gòu)建模型文件，運(yùn)用金屬材料或陶瓷材料等可用于3D打印的特殊材料，將3D模型文件分區(qū)分層，再將該文件劃分成截面，最后利用3D打印設(shè)備進(jìn)行打印出成品的過程。3D打印技術(shù)在汽車、航空航天、建筑業(yè)、醫(yī)學(xué)專業(yè)以及其他領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值都是十分廣泛的。

　　關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);打印過程;切片處理

　　1、3D打印技術(shù)過程

　　3D 打印技術(shù)是國(guó)內(nèi)稱之為快速成形的一種先進(jìn)制造方法。日常生活中最為常見的打印方式為普通的平面打印技術(shù)，然而3D打印設(shè)備與普通打印設(shè)備的工作方式大體相似，與普通打印設(shè)備不同的是三維打印設(shè)備內(nèi)裝有石蠟、金屬、高分子材料、砂等不同的“原材料”如圖1所示，利用三維打印機(jī)的“大腦”(計(jì)算機(jī))控制作用，能將“打印材料”一層一層進(jìn)行打印，最后將三維建轉(zhuǎn)化成真實(shí)成品。因與普通打印機(jī)的工作原理及噴墨打印工作方式相似，因而得名 “3D打印機(jī)”[1]。這項(xiàng)打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。

　　3D打印過程中具有諸多不盡相同的相關(guān)的技術(shù)。它們之間的區(qū)別在于所用的打印原材料的種類及打印方式，同時(shí)在分層和對(duì)截面構(gòu)建過程中以不同的方式創(chuàng)建部件。3D打印過程中所用的原材料通常是較易獲得的材料，例如常用原材料有金屬、陶瓷、塑料、砂等材料[2]。

　　三維造型軟件同3D打印設(shè)備之間互相兼容的文件格式是“STL”為后綴格式。一個(gè)相應(yīng)打印的文件用三角面來(lái)近似模擬物體的表面。三角面的面積越小打印后的產(chǎn)品表面的加工精度越高[3]。

　　切片處理是3D打印設(shè)備利用識(shí)別計(jì)算機(jī)模型的數(shù)據(jù)，用3D打印材料如金屬、陶瓷、塑料、砂等將數(shù)據(jù)信息分層地打印出來(lái)，然后將分層打印出來(lái)的片體用不用的形式粘結(jié)在一起，最后形成產(chǎn)品。

　　打印設(shè)備打印出的片體高度和平面方向內(nèi)的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米來(lái)計(jì)算的。三維打印設(shè)備在平面方向打印的分辨率能跟常見的激光打印機(jī)的分辨率相近。利用三維打印設(shè)備打印出來(lái)的“水滴”的半徑可以為0.03至0.05毫米[4]。同時(shí)加工時(shí)間還跟產(chǎn)品的尺寸大小和精度要求的高低有關(guān)。如果采用3D打印設(shè)備就能將時(shí)間大大縮短，也跟3D打印設(shè)備的打印精度、產(chǎn)品的大小和精度要求而定的。

　　對(duì)于加工精度要求較高的產(chǎn)品，如果打印的分辨率不夠，將不能滿足精度要求，可以通過以下的方法提高產(chǎn)品的加工精度：打印產(chǎn)品時(shí)，可以首先將產(chǎn)品打印的大一些，留有一定的精加工余量，然后通過打磨或者光整獲得滿足精度要求的產(chǎn)品[5]。

　　2、3D打印國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

　　3D打印技術(shù)實(shí)在上個(gè)世紀(jì)90年代開始在國(guó)內(nèi)發(fā)展起來(lái)的一種新型的制造技術(shù)，從3D打印機(jī)到打印材料研究與開發(fā)，以及3D 打印在航天、汽車行業(yè)發(fā)展前景廣闊[6]。目前，3D打印技術(shù)在原材料的節(jié)約、節(jié)約能源等特點(diǎn)與我國(guó)“十三五發(fā)展的戰(zhàn)略”高度一致。

　　2.1 科研機(jī)構(gòu)的研究

　　科技研究單位和高等學(xué)校對(duì)3D技術(shù)的研究較多，所取得的成果也很驕人，清華大學(xué)是國(guó)內(nèi)最早對(duì)技術(shù)對(duì)3D技術(shù)開始研究的，在三維打印技術(shù)的科學(xué)研究不斷發(fā)展進(jìn)程中，最先以理論研究為契機(jī)，然后考慮原料的特點(diǎn)、工藝特點(diǎn)及三維打印技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行研究。清華大學(xué)的研究成果是用LOM工藝用紙，較理想的解決了FDM工藝用蠟和ABS絲材的材料有機(jī)結(jié)合，同時(shí)研發(fā)出了制造該材料的工藝設(shè)備[7]。華中理工大學(xué)，在20世紀(jì)90年代跟新加坡KINERGY公司共同研發(fā)，研制出基于LOM快速成型技術(shù)的Zippy系列快速成形系統(tǒng)，同時(shí)，為該體系建立起了新的指標(biāo)加工工藝[8]。

　　2.2 應(yīng)用方面

　　3D 打印技術(shù)的發(fā)展的市場(chǎng)廣闊，國(guó)內(nèi)許多相關(guān)產(chǎn)業(yè)公司之間已經(jīng)合作共同研發(fā)，為3D產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也為三維設(shè)備的開發(fā)提供了雄厚的技術(shù)支持。依據(jù)對(duì)我國(guó)三維打印產(chǎn)業(yè)的具體調(diào)研可以分為三大類：第一類是主要以開發(fā)三維打印材料為主的研究公司，第二類是主要以研發(fā)三維打印設(shè)備和銷售的公司，第三類主要以銷售三維打印設(shè)備和服務(wù)的公司。

　　3、3D打印國(guó)外發(fā)展前景

　　20世紀(jì)80年代，麻省理工學(xué)院榮獲了3D印刷技術(shù)專利。1995年，美國(guó)ZCorp公司獲得唯一授權(quán)并開發(fā)三維打印機(jī)。2005年，ZCorp公司發(fā)明第一臺(tái)高分辨率多色三維打印機(jī)。2010年11月，世界上第一輛利用3D打印技術(shù)開發(fā)的汽車成功制造完成。同年，全球第一架3D打印的飛機(jī)問世。2012年3D打印機(jī)打印出人造肝臟組織。

　　3D打印技術(shù)是加工制造行業(yè)劃時(shí)代的標(biāo)志，大力發(fā)展3D打印技術(shù)，必將加快未來(lái)“全民設(shè)計(jì)”的步伐，帶動(dòng)工業(yè)、生活、經(jīng)濟(jì)的快速制造行業(yè)發(fā)展。

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