從模擬人眼立體視覺功能的差異看3D影像技術(shù)的類別與未來

肖波　江西省萍鄉(xiāng)市人民醫(yī)院醫(yī)務科　（江西 萍鄉(xiāng)　337055）

從模擬人眼立體視覺功能的差異看3D影像技術(shù)的類別與未來

肖波江西省萍鄉(xiāng)市人民醫(yī)院醫(yī)務科（江西 萍鄉(xiāng)337055）

內(nèi)容提要： 3D影像技術(shù)已普遍運用于各種放映，為人們帶來新的視覺體驗，有著廣闊的發(fā)展前景。所謂3D影像技術(shù)主要是指對圖像信息的獲取以及量化過程，使得圖像更加具有立體感?；?D影像技術(shù)的各項優(yōu)點，已經(jīng)在電影、電視以及醫(yī)學領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛運用，在很大程度上促進了對應行業(yè)的發(fā)展。對其有關(guān)技術(shù)的研究一直是該領(lǐng)域研究的重點內(nèi)容。本文就主要從模擬人眼立體視覺功能的差異，對3D影像技術(shù)的類別與未來的發(fā)展趨勢進行探討，加深對3D技術(shù)的認識。

3D影像技術(shù)模擬人眼立體視覺功能的差異類別

處于使用中的3D影像技術(shù)主要包括兩個方面的內(nèi)容，即靜止影像和活動影像技術(shù)。通常我們將3D電視、3D電影和計算機顯示器等統(tǒng)稱為3D活動影像技術(shù)，任何3D影像技術(shù)都必須建立在模擬人眼立體視覺功能的層面上。所謂立體視覺是指人眼對三維空間的認識，對物體之間距離、物體的基本形狀以及方向等的判斷。當我們用眼睛對實物進行直接觀察時，各個視覺感知因素都可以起到自身的作用，而對于3D活動影像，卻由于部分技術(shù)的原因，存在畫面感失真的問題。

1.人眼視覺感知因素

人眼的視覺感知因素主要有兩種，即直觀深度感知因素與眼球運動產(chǎn)生的深度感知因素。

1.1直觀深度感知因素

該種感知因素進一步劃分，可分為單眼和雙眼因素。單眼因素中使用最為廣泛的是靜態(tài)因素，其借助光與陰影、材質(zhì)的紋理變化、空氣的透視以及輪廓遮擋等方式將普通的二維圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槿S影像。而單眼中的運動因素，主要是由人眼和實物的響度運動而產(chǎn)生。這一因素是人眼產(chǎn)生深度感的關(guān)鍵，針對靜態(tài)的實物，這一因素可以幫助我們做出有效的縱深估計。雙眼因素主要是因為人兩眼間存在一定的距離，使得物體在視網(wǎng)膜上的投影存在一定的差異，產(chǎn)生立體感［1］。

1.2眼球運動產(chǎn)生的深度感知因素

人眼主要借由“眼的近距離三要素”對較近的物體進行定位，即調(diào)節(jié)、定位和瞳孔收縮。通過三者的相互協(xié)調(diào)，產(chǎn)生立體視覺效果。

2.3D影像技術(shù)主要類別

由于立體投影的工作原理有很多種，采用不同的標準進行分類，自然會有不同的結(jié)果。根據(jù)模擬人眼立體視覺功能的差異，目前處于使用中的投影技術(shù)主要有五中：

（1）雙眼視差式立體顯示法。這種技術(shù)是使用歷史最為長遠的幾乎可以追溯到照相技術(shù)的起源。其主要的原理在于，對人兩眼的景物分別進行顯示得到兩個不同的透視圖，從而達到模擬眼睛立體視覺的目的。與之相對應的顯示視差影像的方式有：空間隔置型、時間順序型和像素重合型。

（2）多點式立體顯示方法。此種方式的原理與上個方式基本相同，主要的區(qū)別在于該種方式的每個畫格均有相應的透視圖對應。進而讓觀眾產(chǎn)生物體移動的效果。

（3）集成成像式立體顯示法。其主要的原理在于通過“復眼透鏡光柵”獲取不同角度的二維影像，再復合成三維影像。該種方式最大的優(yōu)點在于既確保人眼視差因素，又維持了較好的運動視差，實現(xiàn)了在放映時能從不同的角度觀看［2］。

（4）體積三維顯示法。通過空間體素點來表現(xiàn)三維點的亮度、顏色等基本特點。具體可分為兩種類型，即掃描型與多平面型。兩者均有不同的優(yōu)勢，能滿足不同放映條件的需求。

（5）全息立體顯示法。主要采用光的干涉原理。目前該行業(yè)內(nèi)將這種投影技術(shù)視為最佳的投影方式。

3.3D影像技術(shù)在醫(yī)學鄰域的運用

目前，醫(yī)院檢測中使用的CT是使用最為廣泛的影像技術(shù)，在醫(yī)療技術(shù)持續(xù)發(fā)展中，2維CT已經(jīng)發(fā)展成為3維，能夠?qū)崿F(xiàn)多層面對檢測對象進行重組，在3D顯示技術(shù)的作用下，使得檢測、診斷過程更加準確。

（1）3D影像在手術(shù)中作用。通過把3D影像和有關(guān)的人體結(jié)構(gòu)進行結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對手術(shù)部位的準確定位。幫助醫(yī)務人員更直觀的對患處以及器官進行觀察，對手術(shù)方式進行完善。通過將患者檢測的3D影像，包括CT、MRT等，利用投影技術(shù)顯示出料，可以幫助手術(shù)醫(yī)生在術(shù)中對3D坐標進行獲取，使用3D影像呈現(xiàn)手術(shù)進度。借助3D影像技術(shù)，醫(yī)生可以更加直觀的感觸到手術(shù)器材與患者各組織器官間的具體位置，避免對患者造成不必要損傷。該項手術(shù)方式，已經(jīng)在神經(jīng)外科、耳鼻喉科等相關(guān)科室得到廣泛運用，在很大程度上提升了手術(shù)的準確性。

（2）3D技術(shù)運用于手術(shù)教學。通過將3D技術(shù)和有關(guān)計算機技術(shù)相融合，可以創(chuàng)造虛擬的手術(shù)環(huán)境，使人產(chǎn)生真實感。同時將手術(shù)器材的對應位置以3D數(shù)據(jù)形式進行傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)對模擬手術(shù)精準度的準確把握。在3D影像技術(shù)的幫助下，能夠使得傳統(tǒng)醫(yī)學教學更具有實踐性，對醫(yī)護人員醫(yī)療操作能力的提高具有極為重要的作用。

（3）3D影像技術(shù)在普通手術(shù)中的作用。為確保手術(shù)的精準性，要求醫(yī)生必須對手術(shù)進展進行準確的拿捏。在3D影像技術(shù)的作用下，通過3D打印技術(shù)能夠?qū)⒒颊咝枰M行手術(shù)的部位進行模型化。就骨盆腫瘤手術(shù)而言，在3D影像技術(shù)為投入使用前，該類手術(shù)難度大，成功率低，治療效果無法得到充分保障。而通過將3D影像與3D打印技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)⒒颊吖桥鑳?nèi)部情況模型化，是手術(shù)方案更加完善。

（4）3D影像技術(shù)在整形手術(shù)中的運用。在以往手術(shù)過程中，僅能依靠醫(yī)生的直觀感覺進行，導致整形結(jié)果與患者預想存在一定差異。而在3D影像技術(shù)的幫助下，借助患者需整形部位的CT、MRT等影像檢測圖，能夠?qū)⒄谓Y(jié)果進行模擬，使患者于術(shù)前就能了解到手術(shù)效果，對于提升手術(shù)質(zhì)量以及改善醫(yī)患關(guān)系都具有非常重要的意義［3］。

（5）3D影像技術(shù)運用于骨骼移植。骨骼移植移植是醫(yī)療中的難點，通過3D影像技術(shù)，可以實現(xiàn)對任意部位骨骼情況的檢測，更能借助于3D打印技術(shù)對有關(guān)構(gòu)造進行制作，確保骨移植手術(shù)的準確性以及安全性，實現(xiàn)對術(shù)后并發(fā)癥的有效控制。有關(guān)報道表明，采用3D影像技術(shù)以及3D打印技術(shù)，可有效提升骨移植患者預后生活質(zhì)量。

（6）3D影像技術(shù)運用于血管制造。在醫(yī)療技術(shù)不斷發(fā)展下，人造器官已在醫(yī)療行業(yè)內(nèi)得到廣泛運用，而在部分大型器官的制造過程中卻一直處于研究狀態(tài)，其主要原因在于毛細血管的制作存在較大難度。在3D影響技術(shù)的幫助下，能夠?qū)崿F(xiàn)對各個器官血管構(gòu)造進行3維顯現(xiàn)，使人們對器官內(nèi)血管情況進一步了解。顯然，3D影響技術(shù)對于血管制造具有一定促進作用［4］。

（7）3D影像技術(shù)運用于胰腺外科治療。胰腺外科手術(shù)是當前臨床治療的難點之一，由于手術(shù)部位的結(jié)構(gòu)較為復雜，同時胰腺與鄰近組織器官存在較為密切的聯(lián)系，常規(guī)的2維影像根本無法實現(xiàn)對胰腺狀況的深入檢查，辨別其與其他部分的組成聯(lián)系，導致手術(shù)存在一定局限性與風險性。而在3D影像技術(shù)的作用下，能夠?qū)⒁认俨课桓鞣矫媲闆r進行數(shù)字化、立體化，可從根本上提升手術(shù)質(zhì)量。

4.3D影像技術(shù)的未來

從發(fā)展的角度上看，3D影像技術(shù)在未來必定將以全息投影的方式呈現(xiàn)，即從全息照片出發(fā)，將靜態(tài)以及動態(tài)進行瞬時記錄并在極短的時間里進行刷新。

4.1全息照片由于照相底片無法實現(xiàn)對光的振幅以及相位進行記錄，只能記錄簡單的光強，使得普通的照相設備只能進行二維影像的拍攝。當去掉透鏡以及針孔，并給以未調(diào)制的參考光源時，便能實現(xiàn)對兩者的同時記錄。在實物光源與參考光源的共同作用下，兩種光波相互迭合，就能在底片上形成由每個分辨源的參與的條紋。進而將物體的所有光學信息全部記錄在底片上。

4.2全息顯示的基礎其最主要的原理就是光的衍射，借助光的衍射能將光學信號更全面的進行轉(zhuǎn)變，達到更為逼真的投影效果。將全息投影的視覺效果更加與人眼形成的視覺效果貼近［5］。

4.3在醫(yī)學鄰域內(nèi)的進一步發(fā)展。從實際情況來看，3D影像技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)療行業(yè)內(nèi)得到廣泛運用，在很大程度上提升了治療、診斷、病癥預防等方面的效率。顯然在3D影像技術(shù)不斷完善的過程中，其在數(shù)據(jù)獲取、顯示等方面的功能將逐步完善，將靜脈的人體組織、器官影像動態(tài)化，使得醫(yī)療技術(shù)上升至新的水平。

5.總結(jié)

通過以上的分析可以發(fā)現(xiàn)，3D影像技術(shù)有著良好的發(fā)展前景，它能推動我國影視、醫(yī)療等行業(yè)的進一步發(fā)展，雖然在技術(shù)層面上還存在有部分缺陷，但只要不斷進行科技創(chuàng)新，這些技術(shù)均能被運用于實際，為該行業(yè)開辟新的發(fā)展領(lǐng)域。

［1］ 孫延祿.從模擬人眼立體視覺功能的差異看3D影像技術(shù)的類別與未來［J］.現(xiàn)代電影技術(shù)，2012，12（1）：13-23.

［2］ 方馳華，劉軍.醫(yī)學影像技術(shù)的進步對肝臟外科的影響［J］.肝膽外科雜志，2013，21（2）：89-93.

［3］ 何曉軍，張洪義.3D肝臟影像技術(shù)引導下的精準肝切除實施方案［J］.中國醫(yī)刊，2012，47（4）：20-21.

［4］ 毛崇梅，衣玲，李勝等.顱內(nèi)動脈瘤不同影像技術(shù)診療效果比較［J］.臨床醫(yī)學工程，2012，19（9）：1433-1436.

［5］ 孫延祿.從模擬人眼立體視覺功能的差異看3D影像技術(shù)的類別與未來［J］.現(xiàn)代電影技術(shù)，2012，7（1）：13-23.

1006-6586（2016）03-0122-03

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