計算機3D技術方面的論文

　　3D成像是靠人兩眼的視覺差產生的，人的兩眼(瞳孔)之間一般會有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，使兩副畫面產生一定差距，也就是模擬實際人眼觀看時的情況。下面是學習啦小編為大家整理的計算機3D技術方面的論文，希望大家喜歡!

　　計算機3D技術方面的論文篇一

　　《淺析3D技術的應用》

　　摘 要：體育運動是人們業(yè)余生活主要內容之一，近年來隨著人們健康意識的提高參與體育運動的熱情也與日俱增，同時在運動過程中，也相應的暴露了一些問題。比如對運動損傷的認識不到位、運動過程中方法不科學等等。在此，將以運動過程中常見的踝關節(jié)外側韌帶扭傷為例，并結合當前炙手可熱的計算機3D技術，制作出虛擬解剖實驗室。提出一種新的多媒體教學方式，旨在維護參與體育運動的人們的身心健康。

　　關鍵詞：運動 3D 顯示平臺 踝關節(jié) 教學方式

　　一、緒論

　　1.論文的選題背景及意義

　　人們參與體育運動的激情很高漲，伴隨而來是一系列的運動損傷問題，就以踝關節(jié)扭傷為例，首先，我們得知道一些起碼的解剖知識，但是很多時候我們對踝關節(jié)扭傷認識不到位。過去包括現(xiàn)在對于一些踝關節(jié)外側扭傷的教學和學習，主要是老師講解和看一些相關教學視頻，條件允許的學校還可以做一些實物實驗。

　　針對上述問題，我們要把3D技術充分應用在踝關節(jié)外側扭傷原理的教學中。具體來說，3D技術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、聲音和手勢等比較自然的方式進行，實驗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技術在教學領域的應用及國內外發(fā)展動態(tài)

　　美國和歐洲一些國家在這方面的研究已經有近20年的歷史，研究成果頗豐。美國開發(fā)可供全國使用的虛擬校園、虛擬實驗室和虛擬演播室等大量虛擬現(xiàn)實方面的研究成果，如喬治梅森大學研制出一套動態(tài)虛擬環(huán)境中流體實時仿真系統(tǒng)，在一個分布式交互仿真系統(tǒng)中仿真真實世界復雜流體的物理特性[2]。

　　3D虛擬技術在教學中的應用研究國內和國外的差距很大，中國的3D虛擬仿真技術在教學領域的應用研究只有十年左右。最早在1996年，天津大學最早開發(fā)了虛擬校園算是開啟了虛擬仿真在我國教育領域的應用序幕。

　　二、 相關技術介紹

　　1.什么是3D技術

　　3D技術簡單的說就是虛擬三維技術。它是利用計算機的運算達到視覺、聽覺等方面立體效果的一種技術。從圖像學的角度來看三維不再是平面，而改為立體的。利用3D技術直接做出的是3D影像是非實體。3d技術的應用范圍極其廣泛。無論從軍事、教育、生產、娛樂、科研，還是醫(yī)學、航空、學術等等眾多領域都會涉及到3d技術。

　　1.1什么是3D動畫

　　3D動畫是近年來隨著計算機軟硬件技術的發(fā)展而產生的一新興技術。三維動畫軟件在計算機中首先建立一個虛擬的世界，設計師在這個虛擬的三維世界中按照要表現(xiàn)的對象的形狀尺寸建立模型以及場景，再根據要求設定模型的運動軌跡、虛擬攝影機的運動和其它動畫參數(shù)，最后按要求為模型賦上特定的材質，并打上燈光。當這一切完成后就可以讓計算機自動運算，生成最后的畫面。三維動畫技術模擬真實物體的方式使其成為一個有用的工具。由于3D技術的精確性、真實性和無限的可操作性，被廣泛應用于醫(yī)學、教育、軍事、娛樂等諸多領域。

　　1.2 什么是虛擬實驗室

　　虛擬實驗室是一種基于Web技術、虛擬仿真技術構建的開放式網絡化的虛擬實驗教學系統(tǒng)，是現(xiàn)有各種教學實驗室的數(shù)字化和虛擬化[3]。虛擬實驗室由虛擬實驗臺、虛擬器材庫和開放式實驗室管理系統(tǒng)組成。教師利用虛擬器材庫中的器材自由搭建任意合理的典型實驗，或實驗案例，這一點是虛擬實驗室有別于一般實驗教學課件的重要特征。在虛擬實驗室中，學生既可以在虛擬實驗臺上動手操作，又可自主設計實驗，有利于培養(yǎng)的操作能力、分析診斷能力、設計能力和創(chuàng)新意識。虛擬實驗室可以說是未來實驗室建設的發(fā)展方向。

　　三、與傳統(tǒng)的教學方式對比

　　1 解剖學教學現(xiàn)狀

　　教學方法目前人體解剖學教學方式仍以板書、掛圖、標本、模型為主，部分內容輔助以幻燈、投影及錄像，雖然在一定程度上改進了教學，但是由于人體結構立體空間毗鄰關系的復雜性，平面、靜止的教學方法，學生難以理解和記憶有關學習內容[4]。同時每學期損壞和消耗許多模型、標本及尸體材料，添置需耗時、耗力、耗經費，隨著招生規(guī)模的擴大和尸體材料來源的匱乏，許多院校的局部解剖學實驗得不到保證，嚴重影響了教學質量。

　　1.1傳統(tǒng)實驗教學模式的弊端

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

　　1.2傳統(tǒng)實驗室管理的問題

　　實驗室都配有肌肉、血管、神經及靜脈淋巴的全身大體標本。平時存放于標本箱內，使用時抬出示教，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血管、神經，不過分牽拉，一旦損壞及時修補連接，保證大體標本的完整性。同時不能頻繁的抬上抬下，這種損傷比教學時損傷更嚴重。對于散裝小件標本要求按系統(tǒng)或部位用紗布包裹成一包放于標本桶內，用時整包拿出，即避免了小件標本的丟失又避免了取標本時牽拉標本而使標本損傷。

　　2. 虛擬實驗室的教學應用

　　虛擬實驗室應用于實驗教學模式的改革。要想提高實驗教學質量，必須從實驗內容、方法、考核等一系列問題進行教學改革。在虛擬實驗室里，儀器即軟件，可以根據需要隨意開發(fā)。由于儀器缺乏而無法開設的實驗項目，可利用虛擬實驗室進行仿真，同樣能達到學生對相關知識的掌握。另外在現(xiàn)實生活中，有些系統(tǒng)并不存在，不可能在原型上做實驗，或者即使實際中存在這些系統(tǒng)，往往在這些原型系統(tǒng)上做實驗太昂貴、太危險，或是可能發(fā)生嚴重的破壞，虛擬實驗室能夠較好地解決這些現(xiàn)實中比較棘手的問題。

　　虛擬實驗室將應用于提高實驗室的開放程度。開放實驗室，應該是全方位的開放，包括儀器設備的開放、元器件的開放、實驗內容的開放等，但由于種種客觀原因，高校實驗室的開放程度還不夠，主要原因是學生對開放實驗室的儀器設備、實驗內容等均不是很清楚，因此興趣不是很大。將虛擬實驗室和開放實驗室有機結合在一起，可以調動學生主動學習的興趣，提高實驗室的利用率和實驗效率[6]。

　　2.2.1 虛擬實驗室的特點

　　多感知性：所謂多感知性就是說除一般計算機所具有的視覺感知外，還有聽覺感知、視覺感知、觸覺感知、運動感知、甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實就是應該具有人所具有的感知功能。

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

　　真實性：雖然物體是虛擬制作出來的，但是對現(xiàn)實的指導作用是真實可靠的。

　　2.3 虛擬實驗室的優(yōu)點

　　能夠完成實拍不能完成的鏡頭;制作不受天氣季節(jié)等因素影響;對制作人員的技術要求較高;可修改性較強，質量要求更易受到控制;實拍成本過高的鏡頭可通過三維動畫實現(xiàn)以降低成本;實拍有危險性的鏡頭可通過三維動畫完成;無法重現(xiàn)的鏡頭可通過三維動畫來模擬，能夠對所表現(xiàn)的產品起到美化作用，畫面表現(xiàn)力沒有攝影設備的物理限制，可以將三維動畫虛擬世界中的攝影機看作是理想的電影攝影機，而制作人員相當于導演、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、經驗和藝術修養(yǎng)，以及三維動畫軟件及硬件的技術局限。

　　四、 結論

　　在一些課程的實際應用，可以發(fā)現(xiàn)基于軟件的虛擬實驗室能夠很好滿足當前課程的實驗要求，對于課程中的實驗都能起到很好的演示作用，可以做到將實驗結果實時展示，提高了學生的學習興趣和老師的上課效率。在實驗課，學生可以根據自己的思路，搭建設計自己的實驗平臺，通過直觀的實驗結果展示，立刻能了解自己的設計是否正確。同時因為電路的組裝和拆卸都是通過軟件實現(xiàn)，學生可以不斷改變自己的設計思路，完善自己的設計，對于培養(yǎng)學生的動手能力以及創(chuàng)新能力大有裨益。

　　在當今教學中，我們要不斷的探索新的解剖教學方式，充分的利用一些新的技術來提高我們的教學質量，從而更好的為我們的教學服務，只有這我們才能更好的跟上時代的步伐，才能培養(yǎng)出更好的質量更高的人才。

　　參考文獻

　　[1]鄭和平，關夷，張發(fā)惠.人體解剖學多媒體課件輔助教學效果的初步評估 [J].中國高等醫(yī)學教育， 1999，11(1)：51-52.

　　[2]賀生，胡慶甫.多媒體在解剖教學中使用效果調查與分析[J]解剖學雜志，2004，12(1)：13-14

　　[3]張巍，張春仙.網絡虛擬實驗室的研究[J].計算機工程與計，2007，28(11) ：2717-2719.

　　[4]胡聲宇.運動解剖學[M].北京：人民體育出版社，2000，6

　　[5]楊武.構建基于網絡的解剖學實驗室新模式，培養(yǎng)創(chuàng)新醫(yī)學人才.四川解剖學雜志2003，11(4)：64-65.

　　[6]楊麗，顧邦軍，蔣雪明.基于WEB的多媒體計算機虛擬實驗室的架構與實現(xiàn)[J].《教育與職業(yè)》，2010，28-35.

　　計算機3D技術方面的論文篇二

　　《3D打印技術的發(fā)展前景》

　　摘 要：3D打印技術是加工制造業(yè)的一種創(chuàng)新技術，同時也是快速成型技術飛速發(fā)展的代表產物，它是一種先利用計算機進行3D建模，進而構建模型文件，運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打印設備進行打印出成品的過程。3D打印技術在汽車、航空航天、建筑業(yè)、醫(yī)學專業(yè)以及其他領域的應用價值都是十分廣泛的。

　　關鍵詞：3D打印技術;打印過程;切片處理

　　1、3D打印技術過程

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

　　3D打印過程中具有諸多不盡相同的相關的技術。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，同時在分層和對截面構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打印設備之間互相兼容的文件格式是“STL”為后綴格式。一個相應打印的文件用三角面來近似模擬物體的表面。三角面的面積越小打印后的產品表面的加工精度越高[3]。

　　切片處理是3D打印設備利用識別計算機模型的數(shù)據，用3D打印材料如金屬、陶瓷、塑料、砂等將數(shù)據信息分層地打印出來，然后將分層打印出來的片體用不用的形式粘結在一起，最后形成產品。

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

　　對于加工精度要求較高的產品，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品的加工精度：打印產品時，可以首先將產品打印的大一些，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品[5]。

　　2、3D打印國內發(fā)展狀況

　　3D打印技術實在上個世紀90年代開始在國內發(fā)展起來的一種新型的制造技術，從3D打印機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打印技術在原材料的節(jié)約、節(jié)約能源等特點與我國“十三五發(fā)展的戰(zhàn)略”高度一致。

　　2.1 科研機構的研究

　　科技研究單位和高等學校對3D技術的研究較多，所取得的成果也很驕人，清華大學是國內最早對技術對3D技術開始研究的，在三維打印技術的科學研究不斷發(fā)展進程中，最先以理論研究為契機，然后考慮原料的特點、工藝特點及三維打印技術的實際應用進行研究。清華大學的研究成果是用LOM工藝用紙，較理想的解決了FDM工藝用蠟和ABS絲材的材料有機結合，同時研發(fā)出了制造該材料的工藝設備[7]。華中理工大學，在20世紀90年代跟新加坡KINERGY公司共同研發(fā)，研制出基于LOM快速成型技術的Zippy系列快速成形系統(tǒng)，同時，為該體系建立起了新的指標加工工藝[8]。

　　2.2 應用方面

　　3D 打印技術的發(fā)展的市場廣闊，國內許多相關產業(yè)公司之間已經合作共同研發(fā)，為3D產業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎，同時也為三維設備的開發(fā)提供了雄厚的技術支持。依據對我國三維打印產業(yè)的具體調研可以分為三大類：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)三維打印設備和銷售的公司，第三類主要以銷售三維打印設備和服務的公司。

　　3、3D打印國外發(fā)展前景

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

　　3D打印技術是加工制造行業(yè)劃時代的標志，大力發(fā)展3D打印技術，必將加快未來“全民設計”的步伐，帶動工業(yè)、生活、經濟的快速制造行業(yè)發(fā)展。

　　參考文獻

　　[1]胡迪・利普森，梅爾芭庫曼.3D打?。簭南胂蟮浆F(xiàn)實[M].北京：中信出版社，2013(6).

　　[2]吳懷宇.打?。喝S智能數(shù)字化創(chuàng)造[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014(7).

　　[3]伊萬斯，程晨.解析3D打印機：打印機的科學與藝術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014(4).

　　[4]李佳桂.金屬粉末選擇性激光熔化成形模擬及試驗研究[D].華中科技大學，2007(5).

　　[5]劉曉輝.快速成型技術發(fā)展綜述[J].農業(yè)裝備與車輛工程，2008(2)：10-14.

　　[6]顏永年，張人佶，林峰.激光快速成形技術的新進展[J].新技術與新工藝，2006(9)：7-9.

　　[7]顏永年，張人佶.21世紀的重要先進制造技術-快速原型技術[J].快速原型制造，2001(2)：68-71.

　　[8]賈文鵬，湯慧萍，賀衛(wèi)衛(wèi)，等.電子束快速成形研究進展及關鍵問題分析[J].電加工與模具，2010(2)：41-44.