万方数据影像，目前还不便于推广普及。

目前应用较广的立体成像，本质上就是把具有一定视差的两幅图像分别投影到双眼视网膜，最后根据双Ｅ１立体视差实现立体视觉，这就是根据双目视差的立体视觉原理实现立体成像。

分光法、补色法和场分割法是目前常用的立体成像技术。

（１１分光法即把视差两幅图像显示在计算机屏幕上的不同位置或豫个屏幕上，借助光学设备使左右眼分别只看到对应的图像，实现立体视觉成像，典型的应用是棱镜分光和立体头盔式显示器。

棱镜由于其采用光学分光而不便于控制立体视差范围；立体头盔式显示器由计算机输出的两幅视差图像分别显示在两块独立的液晶显示屏上，实现立体视觉，其优点是能方便控制视差图像、便携和便宜等优点，但由于与眼睛距离太近且容易沾上水蒸气而影响观察，且目前其分辨率很低。

（２）补色法到重要作用。

因而，虚拟现实系统要为声音定域装置提供头部的位置和方向信号。

三维空间跟踪定位器：用于空间跟踪定位的装置（见图１），用于识别虚拟三维空间的位移信息和运动跟踪捕捉，一般与其他ＶＲ设备结合使图１空间位置跟踪器用，如：数据头盔、立体眼镜、数据手套（见图２）等，使参与者在空间上能够自由移动、旋转，不局限于固定的空间位置，操作更加灵活、自如、随意。

根据需要可以有６个自由度和３个自由度之分。

所谓补色法，就是将视差图像用红绿等两种补色同时显示出来并用相应的补色观察，其原理与多倍仪立体观察一样。

该方法简便易行，除补色眼镜外无须其他硬件设备，但它影响彩色图像的立体观察。

（３）场分割法场（幅）分隔法，也称时分制法。

该方法是指将视差图像按场（幅）序交替显示，用场同步信号分别把视差图像投影到双眼视网膜。

根据其显示模式可以分为图２数据手套交错显示、画面交换、线遮蔽、画面同步倍频。

目前，由于传输带宽与分辨率之间的矛盾，该方法在改善画数据手套：是虚拟现实应用的主要交互设备，它质和消除闪烁等方面还有待改进。

当前常用的立体眼作为一只虚拟的手或控件用于３ＤＶＲ场景的模拟交镜正是基于这一技术。

；互，可进行物体抓取、移动、装配、操纵、控制，有有线和无线、左手和右手之分，可用于多种３ＤＶＲ或三、立体投影软硬件平台视景仿真软件环境中。

一般来讲数据手套通常须与６１、硬件平台自由度的位置跟踪设备结合使用，以识别三维空间的３Ｄ声音定域器：声音定域系统采集自然或合成声位移信息。

音信号并使用特殊处理技术在３６０。

球体内空间化这立体眼睛（见图３）：包含偏振光眼镜和同步眼镜，些信号。

例如，可以产生诸如时钟滴答的声音并将其放原理为利用左右眼分别观看同一物体的有错位的图置在虚拟现实的某个位置，参与者即使在头部运动时也像，形成立体视觉效果。

能感觉到这种声音保持在原处不变。

为了达到这种效头盔显示器（见图４）：提供一种观察虚拟现实的果，声音定域系统必须考虑参与者两个耳廓的频谱特手段。

通常，它必须支持两个显示源及一组光学器件。

性。

参与者头部的方向对于正确地空间化声音信号起这组光学器件将图像以预先确定的距离投影到参与者９万方数据冀ｌ科技综述Ｓｃｉｅ瞰ｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｋ：；ｇｖＳＬｉｖ｝Ｉｔ∞甜融，面前，并将图像放大以加宽视野。

头盔显示器还用于安装头部跟踪传感器，以便头的方向信息用于视野图像的产生。

此外，构建立体投影系统还需要包含高性能的图形工作站和相关投影设备，如立体投影仪、三维立体显示器和投影幕布等。

图３立体眼镜图４头盔显示器２．软件平台ＯｐｅｎＧＬ：开放式的三维高级图形开发平台，具有建模、变换、光线处理、色彩处理、动画、纹理映｝射、物体运动模糊效果和雾化效果等。

ＯｐｅｎＧＬ的这些能力为实现逼真的三维绘制效果，建立交互的三维场景提供了良好的条件。

Ｍｕｌｔｉｇｅｎｃｒｅａｔｏｒ：是ＭｕｌｔｉＧｅｎ—Ｐａｒａｄｉｇｍ公司的业界领先的软件工具，为实时应用生成实时的三维模型及地形的功能强大的专业三维建模软件。

该软件运行在所见即所得，三维实时的环境中。

它用在视景仿真、交互式游戏、城市仿真、军事仿真等许多领域，在满足实时性的前提下生成面向仿真的，逼真性好的大面积场景。

ＭｕｌｔｉＧｅｎＣｒｅａｔｏｒ与其他建模软件不同之处在于它首先是一个三维数据库系统，然后才是一个实时交互的三维建模软件。

其ＯｐｅｎＦｌｉｇｈｔ格式在实时三维领域成为最流行的图像格式，并成为仿真领域的行业标准。

在建模时数据库的组织格式对系统的运行质量影响很大，如在ＣＡＤ系统中，常用的数据格式如ＤＸＦ、ＩＧＥＳ等并不真正适合实时显示的要求，而Ｃｒｅａｔｏｒ采用ＯｐｅｎＦｌｉｇｈｔ数据格式为一种分层结构的景观描述数据库，所占内存相对较小，满足实时要求。

Ｖｅｇａ：是实时视景仿真模拟驱动软件，是一个跨平台的可视化仿真的实时工具包。

它提供了实时仿真和虚拟现实的高性能软件环境，为软件开发人员提供了开放式的软件控制及极大的灵活性。

它包括了一个图１０形用户界面Ｌｙｎｘ和一系列可调用的、用Ｃ语言实现的库文件、头文件。

Ｌｙｎｘ为定义和执行Ｖｅｇａ应用程序提供了图形用户界面。

一个实时的交互的仿真系统需要许多参数的初始化工作，比如：观察者的位置、场景中物体的属性和放置、物体在场景中的运动方式、环境和环境效果的参数以及硬件方面的考虑等。

Ｌｙｎｘ可以通过直观的图形用户界面的形式来设置这些众多的参数，使初始化工作变得比较方便。

Ｖｅｇａ在不同层次上进行抽象，并根据功能不同开发不同的模块，每个应用程序由多个模块组合而成。

Ｐｅｒｆｏｒｍｅｒ：是美国硅图公司开发的一个可扩展的高性能实时三维视景开发软件包。

它基于ＧＬ图形库，为用户提供了一组与标准Ｃ语言或Ｃ＋＋语言绑定的程序接口，并通过一个三维图形工具集提供高性能渲染能力。

它相对于ＯｐｅｎＧＬ而言功能更强大，又不失灵活性，而且可以在程序中调用ＯｐｅｎＧＬ的函数指令。

ＯｐｅｎＩｎｖｅｎｔｏｒ：是一个完全面向对象的基于ＯｐｅｎＧＬ图形标准的三维图形开发包。

它提供了一系列对象与方法用以开发交互式的三维图形程序，为ＯｐｅｎＧＬ程序提供了一个编程模型和用户接口。

ＯｐｅｎＩｎｖｅｎｔｏｒ使用图形对象库中的各种基本对象进行三维场景的构建，三维图形场景所有的信息都被完全的封装在对象之内，包括形状、大小、颜色、表面的纹理贴图以及在三维空间中的位置等，用户对各个对象的操作也与对象的属性封装在一起，例如对整个场景的渲染、对某个对象的选取、显示和编辑等。

在ＯｐｅｎＩｎｖｅｎｔｏｒ中，用户只需要关心与图形场景中对象相关的属性与方法，从而使整个三维图形程序开发的经济性和效率大大提高，而整个程序的结构和框架也因此变得更为清晰和容易理解。

ＶｉｓＭｏｃｋｕｐ：是ＥＤＳＴｅａｍｃｅｎｔｅｒＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ视觉软件组件中的一个插件，主要为企业产品提供三维立体视觉演示。

具有３Ｄ视觉显示效果、动态装配分析、组合工具等功能，也能通过通用接口访问复杂的视频数据库和２Ｄ图形。

四、立体投影技术应用１。

项目背景以上海仪表机床厂设计开发的新产品ＣＫ６８２０数　万方数据控仪表车床为例，阐述立体投影技术在其零部件、整机装配过程中，可以非常直观地进行三维动态虚拟装配及各种干涉和碰撞试验，能够及早修改设计中存在的各种错误，因而可以提高设计效率，节约设计成本。

２．技术路线由于本项目立体投影软件平台为ＶｉｓＭｏｃｋｕｐ，而ＣＫ６８２０数控仪表车床大部分采用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ设计，因而必须进行平台转换。

我们采用如下方法进行转换工作，即把ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ设计的大部分ＣＫ６８２０零件装配图（缺外罩）转换到３ＤＭＡＸ中，并在３ＤＭＡＸ中把颜色信息重新调整好，与在３ＤＭＡＸ中事先设计好的ＣＫ６８２０数控仪表车床的罩壳对接上，最后再通过ｗｒｌ格式转换到ＶｉｓＭｏｃｋｕｐ环境中进行三维立体装配软件开发。

３．技术要点由于ＶｉｓＭｏｃｋｕｐ软件设计的是交互式虚拟现实场景，它不同于３ＤＭＡＸ等软件设计出来的动画，前者是动态实时渲染，而后者是静态渲染。

动态渲染是运行时进行实时渲染，而静态渲染是事先把场景一帧帧渲染好，在播放时一帧帧调出来。

它不占运行时的时间，但它最致命的弱点是不能进行交互操作，这也是虚拟现实和动画最主要的区别之一。

由于要进行动态渲染，ＶｉｓＭｏｃｋｕｐ软件对计算机硬件有较高要求，特别是对显卡、内存、主频等都有相当要求，所以一般都需要高性能的图形工作站；又因为是要进行立体显示，它相当于同样的一幅画面需要表示为有一定重影的两幅画面，这样计算量就增加了一倍。

从两个方面来解决此问题：一是提高计算机性能，如增加内存，更换高性能显卡等，本文采用图形功能优秀的野猫图形工作站作为主开发计算机；另一方面就是对模型进行适当简化，比如在视点比较远时，可以把一部分零部件从内存中暂时移到硬盘上，待需要时再从硬盘中调到内存里，或者在ＣＫ６８２０数控仪表车床的罩壳安装完毕后直接从内存中删除里面看不到的一部分零部件等。

这样做的好处是，整个虚拟装配实时性较好，动作连贯，因而视觉效果较好。

４．效果演示考虑到上述各种因素后，在野猫图形工作站上利用ＶｉｓＭｏｃｋｕｐ软件进行了ＣＫ６８２０仪表数控车床的三图５ＣＫ６８２０整机装配图６ＣＫ６８２０整机模型维虚拟装配的开发，并在Ｂａｒｃ０８００三维立体投影仪上进行了演示，带上立体眼镜，可以看到逼真的三维立体装配视觉效果，见图７ＣＫ６８２０主轴箱装配图５～图８。

图８虚拟现实演示厅五、结束语本文运用ＶｉｓＭｏｃｋｕｐ软件平台，成功开发了ＣＫ６８２０仪表数控车床的三维立体虚拟装配软件，取得较满意的演示效果，这是三维立体投影技术在装备制造业上的一个有益尝试。

可以预见随着三维ＣＡＤ设计技术的推广和应用，三维立体投影技术的发展也将很快进入到各行各业中，其应用前景也必将更加宽广。

虽然目前三维立体软件和相关硬件价格较贵，其主要原因是这些软硬件的关键技术都掌握在国外大公司手中，随着国内相关科研院所加快三维立体技术的科研投入，相信在不远的将来，必将打破国外公司的垄断，取得三维立体技术的重大突破。

　万方数据三维立体投影技术及其在装备工业中的应用作者：王振滨， 王颖， 童刚， 邵玉珍， Wang Zhengbin， Wang Ying， Tong Gang， Shao Yuzhen作者单位：上海电气集团股份有限公司中央研究院,200070刊名：装备机械英文刊名：THE MAGAZINE ON EQUIPMENT MACHINERY年，卷(期)：2008(4)本文链接：/Periodical_zbjx200804003.aspx。