时间：2023-11-14 17:57:58
【关键词】摄影教学； 多媒体； 数码技术； 网络资源
【中图分类号】J4【文献标识码】B【文章编号】2095-3089(2012)03-0035-01
摄影是一门演示性和实践性非常强的课程，并和许多学科有关联，尤其是理论基础知识部分，与物理学、化学、数学、美学等均有关联，如照相机及曝光原理与物理学中的机械、电子、光学等都有关联：胶片及冲洗原理与化学中的药物性质和配方有关联。最然这些知识有各种各样的书籍和教材加以不同深浅的论述，但怎样将这些知识合理生动的运用于摄影教育中却是一个值得研究的课题。传统最佳的教学方式是口头讲述——幻灯演示——创作实践——分析讲评，这样的方式在一定阶段一定程度上有一定的教学效果，但其弊端也非常明显：其一，口头讲述过多，演示性不强，不利于学习者理解：其二，制作幻灯片(通常用反转片制作)的成本过高，时间过长，不能及时传播最新摄影成果：其三，从理论到实践到讲评教学周期过长 从而影响到学生学习的连贯性和知识总量的吸收。
本人在长期的摄影教学实践过程中，通过数码照相机、笔记本电脑、网络以及多媒体等新技术的参与，摸索出一套比较科学而事斗：功倍的摄影教学方法，现分别从理论教学、创作实践、实例讲评等几个方面加以论述。
一、多媒体和数码技术在摄影基础理论教学中的运用
1、多媒体幻灯演示照相机结构及工作原理
因为绝大多数人对照相机复杂的机械和光学结构缺乏认识，怎样简单而形象的将照相机复杂的物理结构和工作原理解剖出来便成了讲述这个问题的关键。于是，我们只需要做以下几个方面的工作就可以：
(1) 找一本照相机使用说明书(根据具体学习对象需要掌握的机种来选择，如广告
摄影的同学需要学习勃朗尼卡4X5或哈苏120：新闻摄影需要掌握自动聚焦的
照相机如尼康或佳能系列等。)并将其结构及工作原理制作成幻灯。
(2) 说明书不能表达清楚的地方需要自己绘制图纸并将其制作成幻灯。
(3) 用数码相机将需要讲述的照相机的各个重要工作部分拍摄下来并制作成幻灯。
采用数码像机拍摄或扫描仪来制作幻灯非常迅速且无须成本，有了这些幻灯的帮助，老师的讲授和学生的理解就变得容易多了。
2、数码相机拍摄实例照片表述“测光原理”
在摄影基础理论中，有一个原理十分难以表述，那就是电子测光的原理。其难度有两点：其一，一般人都认为，电子测光是十分精确的东西，所以说电子测光所取得的数据一定可以作为我们曝光的标准：其二，当被拍摄对象是很明亮的物体时候，一般是需要减少曝光量的，而当被摄对象是很暗的物体的时候，一般是需要增加曝光量的。基于这样的认识，在使用有内测光或自动曝光的照相机拍摄照片时，往往会得到适得其反的效果。这个道理其实十分简单，因为电子测光在测定所有被摄体的反射率时，都参照了统一的18％标准，也就是说，它把所有的被摄体都看成了反光率为18％的反光体，而我们在实际拍摄中，有很多情况并非如此，所以在实际拍摄中应根据被摄体的实际反光率加以调整，反光率很强的被摄体应增加曝光量，而反光率很弱的物体应减少曝光量。但这个原理很难让学生理解和正确运用，为此，我用数码相机现场拍摄了三组图片来表述这一原理运用的实际效果：
(1) 以测光表指示的数据拍摄一张反光率为18％的被射物体(如一组人像)，并以幻灯
的形式播放出来，图片质量显示可以获取一张曝光正确的照片。
(2) 以测光表指示的数据拍摄一张反光率很强的物体(如石膏像)，并以幻灯的形式播放
出来，图片显示这是一张曝光不足的照片，石膏像发灰，比实际被摄体暗。
(3) 以测光表指示的数据拍摄一张反光率很弱的物体(如黑板)，并以幻灯的形式播放出
来，图片显示这是一张曝光过度的照片，黑板面发灰，比实际被摄体亮。
通过以上三组图片的演示，同学们认识到不标准反光被摄体给电子测光所带来的误差。
所以正确的曝光方法是做一块标准反光的灰板作为测光依据或是根据被摄体的反光强弱而
作出曝光补偿调整。
3、通过数码实例照片演示解析摄影“景深原理”
在摄影的基础理论中，另一个很重要而又难以理解的知识点是“景深原理”。新式像机
大多都没有景深刻度表，即或有，讨初学者来讲也太过抽象。而通过照相机直接观察则只会
看到最大光圈时的景深，有些像机虽然有景深预测装置，但也会因为采光太暗而影响观察效
果。最简单的解决方法就是以实例照片的方式演示说明：
(1) 在焦距和物距相同的情况下，分别用大光圈和小光圈各拍摄一幅照片，以此说明光 圈大小对景深的影响、
（2) 在光圈和物距相同的情况下，分别沟长焦镜头和短矩镜头各拍摄一幅照片，以此说 明镜头焦县长短对景深的影响。
(3) 在镜头焦距和光圈大小相同的情况下，分别以远距离和近距离各拍摄一幅照片
此说明物距远近对景深的影响。
二、数码像机和笔记本电脑在创作实践中的运用
摄影是一门实践性很强的课程，怎样将摄影理论运刚于创作实践中，是检验学生是否掌握所学知识的重要环节，但初次拍摄实践的学生往往会觉得无从下手，其主要表现在以下两个方面：其一，不知道如何选择题材；其二，不知道怎样把握和表现题材。
初次拍摄创作的学生，对于拍摄主体的川光、角度、构图等皆缺乏清晰的认识。如有—节课是住校园内实习拍摄花卉．结果人多数同于拍摄的照片存在以下问题：
1、被摄主体小，背景杂乱无章：
2、顺光居多，看起来象标本照片：
3、构图拘谨呆板，主体与背景缺乏呼应。
为了解决这个问题，我做了以下两个方面的工作：其一，将同学们拍摄的有代表性问题 的照片用扫描仪制作成数码幻灯，用多媒体视屏播放出来分析解剖，这样同学们可以非常直观的认识到自己的问题所在；其二、自己用数码像机拍摄一套同样题材的示例照片并制作成 幻灯播放，通过比较发现问题和差距所在，从而更快的掌握创作拍摄的基本技巧。
参考文献
［1］周立夏，《使用多媒体授课优化课堂教学探讨》现代教育技术出皈，20 04。
[关键词]机器视觉：摄像机；投影光源；教学课件
[中图分类号]G40-057 [文献标识码]A [论文编号]1009-8097(2011)06-0126-03
一 机器视觉原理及发展概况
机器视觉是利用计算机和摄像机以及辅助装置完成的视觉检测领域，目前，已经广泛的应用到了工业生产中的在线检测，设计开发中的逆向工程等领域。从几微米的芯片刻画到几公里的建筑地理三维测量，都有不同类别的机器视觉系统在工作。目前，机器视觉系统的蓬勃发展已经使得高校在机器视觉领域必须进行更深入的教学，以适应工业技术的发展。
传统的机器视觉教学大多数基于书本和课件，并且只是对于一些平面图像进行了简单的处理，这种处理离真正的工业应用相差太远。另外，学生也无法从这种枯燥的图像处理算法中找到乐趣，因此，寻求一种新的图像处理和机器视觉的实验方法势在必行。
二 机器视觉教学系统
为了更好的进行机器视觉教学，经过调研，从天津世纪动力光电科学仪器有限公司采购了一种针对教学的高自由度机器视觉系统，该系统可以实现单目、双目、多目的系统组建，可以模拟激光扫描，面结构光，光栅，点光源扫描，具有丰富的图像处理算法模拟和实验系统搭建，还可以实现直线度、平面度、自由曲面多种测量系统的建立。
系统主要由以下部分构成：
1 机械支撑调节系统
机械支撑调节系统由自由度较高的铝型材构成基本支撑架构，采用球形云台作为主要的调节部件。系统整体结构如图1所示：
2 工业摄像机部分
为了能够实现单目、双目及多目视觉试验的模拟，系统采用了畸变率较小的工业摄像机和工业镜头。工业摄像机采用千兆以太网技术，通过TCP／IP技术完成图像的传输和采集。系统配备4个摄像机，通过直线和环形轨道可以模拟工业中最常用的几种单目和双目视觉检测系统。工业以太网相机的驱动程序基本开发平台为VC2008，根据目前的通用数字图像处理算法，本文提供了几种单目和多目系统的构架方案以及标定。学生可以很容易的了解双目系统的构成和原理，以及简易双目系统构建的方案。
3 投影光源
机器视觉系统分为主动视觉系统和被动视觉系统，大多数工业领域的应用的是主动视觉检测系统，即在有照明光源的条件下完成视觉检测。照明光源种类较多，分为以下几类：
(1)激光光源：通过激光器发射的点、线激光，对旋转或移动平台上的物体实现其形貌的检查；
(2)面结构光源：通过发射带有一定偏振信息或位置信息的面结构光条，实现对物体形貌的检测；
(3)透射光源：通过x射线、近红外光源等能够透过物体的光线实现的检测。
。
以上的光源种类繁多，原理各不相同，为了实现教学系统对各种图像的模拟，采用了一种新型光源，利用DLP技术的投影LED光源，可以有效解决问题。DLP技术是美国德州仪器公司的动态投射技术，通过一个色轮发射的不断变化的光不断投射到屏幕上，通过快速的三原色切换实现的实时投射。这一技术已经广泛应用到了各种商业投影仪上。但商业投影仪的光路很不自由，都带有一定的仰角和畸变修正，因此，需要学生自主来调整投影系统。
投影系统的结构大体如图2所示：
投影系统是利用DLP技术制作的中心光路投影设备，根据上位机的指令可以投射出点光源、线光源、网格状线光源、任意变化规律的光栅，辅助。
4 标定系统
任何一种机器视觉系统，都要标定摄像机的内外参数和空间变换矩阵。本文设计的系统采用了基于平板靶标的辅助标定。
标定的主要方法如图3所示。
为了实现多摄像机的匹配，本文采用了一种带有圆心定位和方向定位的靶标，没有使用棋盘靶标。使用靶标图案如
平板靶标可以用来进行圆心提取、边缘提取、阈值分割、图像二值化、滤波等操作，还可以用来进行双目及多目中摄像机的标定。
三 教学课件的搭建
根据搭建的教学平台可以组成多种教学课件，根据我们常用的实验方式，整个双目视觉系统构建按照如下步骤进行：
1 平面图像处理教学试验。
平面图像处理的教学试验主要针对带有各种带有边界的摄像机图像，指导学生完成摄像机实时采集、单幅采集、增益和曝光时间的确定等。
根据图像处理的基本算法，本文提供了一些模块，图5(a)和图5(b)是一些学生作业对靶标图像完成的不同处理效果
通过这种实际的上机教学，学生对于枯燥的图像处理算法普遍产生了兴趣，对图像的变换如二值化、阈值分割、拉普拉斯变化都有了较为深入的认识。
2 摄像机内参数标定试验。
任何摄像机都存在着畸变，主要分为径向畸变和切向畸变。因此，标定实际的光心畸变参数是建立正确的三维坐标关系的基础。
本文的教学系统中采用圆形靶标作为摄像机畸变的标定方法，学生采用过移动标定和旋转标定等各种方法，确定摄像机内参数。
以下数据是一个经过标定的矩阵，主要包括旋转矩阵R和平移矩阵T，还有摄像机的光心sx和sv，焦距为16mm镜头，经过标定后的像距为16.55mm。
焦距：16.558882
光心：716.658340 479.982758
旋转矩阵：0，952250，0.076489、-0.295582
0.017592，0.952757，0.303223
0.304811、-0.293944、0.905918
平移矩阵：-60.627362，-18.715668、426.976200
经过对摄像机的误差评定分析，4个班级96名选择模式识别和图像处理的学生采用了网络上搜索到的各种标定算法，并进行了试验，和标准仪器CPOSmini的结果对照，最好的成绩可以误差在0.04mm。
3 主动光源投射练习
在任何机器视觉系统中，都需要投射主动光源，本文采用的多用途投射光源可以给学生一个开发的空间。采用多用途投射光源，学生进行了多种光源的模拟，如图6所示。
四 结论
通过对主动光源投射，摄像机标定，靶标图像处理的练习，学生们对机器视觉领域和模式识别有了更直观的认识。在进行的摄像机标定算法试验中，一个班的学生查阅了多种公开文献中的算法，并最终得到了比较好的效果。
本实验系统不但可应用于本科教学过程中，也可应用到研究生和部分教师的科学实验中。
五 致谢
色彩科学应用于数字中间片色彩管理中的必要性
作为一种最终面向受众的视听艺术，电影的技术权限影响着创作者的“奇思妙想”，直接决定着画面的品质、色彩，也给观众带来了更大的互动感受。然而，值得注意的是，电影艺术的升华则决定了观众能否获得持久的心灵激荡，而色彩作为电影艺术视觉表现的重要元素则对观众起着直接的视觉接受刺激。然而，色彩管理与色彩表现在当今的数字中间片处理过程中却很少被工程师担心，因为整个处理流程贯穿在观看者的眼睛监看下，似乎一切色彩的数字形式再现应该“可信”。而事实上，缺乏色彩科学基础的从业者自信应该受到制作方、受众及艺术审美的严重质疑。
当下，多数数字中间片乃至数字影像从业者是在看了十几二十年电影电视后才开始接触的影像摄制。而摄影机的VHF和监视器里影调细腻、色彩丰富的图像再现到家用有线电视系统或者网络终端是那么不同。相信越是从视觉艺术角度介入数字中间片的从业者越宽容这个不同。缺乏统一色彩科学理论学习的科班从业者，按艺术、技术优势区隔自己，回避影像获取及再现过程中色彩显示标准的混乱理解，并将问题推向对方。广电技术控把这称为技术局限性，艺术设计达人把这称为对色彩缺乏艺术理解力。
今天数字中间片架构下的颜色管理是为了在创作中被捕捉的影像数据在生产过程的任何环节能够被任何显示设备提取，因此，其视觉感受都被准确地控制在一个与观众观赏终端相统一的色彩模式中。这种控制使作为创作核心的艺术家或者制片者获得色彩调整的准确视觉参考，对于其发挥自身在艺术上的感性优势，并把“艺术感觉”与摄制的其他参与者进行沟通并贯彻过程中起到重要作用。人眼感受是需要色彩呈现的各个环节进行技术规范与平衡的，忽略这个过程，人眼作为创作依据就无法判断应该如何取舍和校正色彩信息。这就是色彩管理要做的事情。而掌握必要的色彩科学原理，对数字中间片的色彩管理来说是非常必要的。
色彩科学与基础色彩管理
色彩科学是一门实证科学，研究光线和不同物质之间有怎样的反应，以及为什么一些物质会自发光。现代色彩科学由经典艺术色彩学和数字色彩体系2部分构成。经典艺术色彩学以颜料、涂料、染料等物理色料为其显色系统的基础，研究光照反射在不同物体上所呈现出的色相。经典艺术色彩学中，以光的三原色红黄蓝为基础，使用色彩混合调色原理。数字色彩体系使用于计算机系统中，其构成基础是计算机色彩模型。由于计算机的色彩成像原理异于传统的光学混色呈现，数字色彩体系表现出独特的数字模式算法，即人们将数字世界中的各种色彩划分为若干分量并以数值显示。投影仪、显示器等颜色设备识别数字色彩体系中的RGB三原色显现系统，而打印机、印刷机等印刷设备则识别数字色彩体系中的CMY三原色显现系统。因此，色彩混合、RGB色彩以及CMY色彩三者共同构成了经典艺术色彩学与数字色彩体系的色彩管理基础。
1.色彩混合
色彩由加色法和减色法两种方式进行混合：加色法通过光的融合来创造颜色，减色法是在全光谱光源中滤除部分基本色来达到效果。二者的共性是都用到少数不能被“制造”出来的原色，以及用原色进行二次生成得到的“二级”基色进行更多色彩创造。
加色法模式使用红、绿、蓝基色光源发光物的光。以均等的量进行两种基本色混合产生青色、品红和黄色三个二级基本色。将红绿蓝三个基色均等混合，就会产生白色。调整三种基色的亮度，就会产生三种基色的色域。
减色法类似绘画颜色生成。物体表面呈现的颜色，是该物体表面对色谱中某一段特定电磁波长进行反射，使物体看上去呈现某一个颜色。将两种或两种以上的颜料进行混合，实质上看到的颜色变化是颜料通过吸收掉某一个波长的光而突出其他的光。
加色法和减色法的原理起点都是白光。各种物质颜料和光学滤镜能够调和颜色，都是因为它们分离了吸收和反射的电磁波光线。所以，当白光不纯粹时我们会产生错误的颜色感受，尽管人的视觉系统能够自动进行一定补偿。这一点会在色彩管理的色温校正中发挥作用。
2.RGB 色彩空间
RGB色彩空间包括在RGB色彩模式基础上，由加色法所产生的任意一种色彩空间。一个特定的色彩空间由红绿蓝三基色的色度值来定义形成，同时能对应产生CIE xy 色域图上任何色度坐标所定义的颜色。一套完整的RGB色彩空间也要求有白点色度的参照（不同的色彩空间的标准参考白是不一样的），同时也经常需要一个反应曲线（伽玛线校正）。不过，这个来描述RGB值和周围光线环境反应曲线，目前还没有统一的设定标准。而这可能会引发一些问题。比如表示Rec.709和sRGB色彩空间。
3.CMY色彩空间
CMY色彩模型使用三维笛卡尔坐标系来展示色彩，服务于打印机等印刷设备，其中的C（Cyan）为青色，M（Magenta）为品红色，Y（Yellow）为黄色。CMY色彩空间中的色彩立方体为减色模型，模型中的白色以坐标原点（0，0，0）表示，黑色则以坐标顶点（1，1，1）表示，青色、品红色和黄色则由坐标轴上的三个顶点分别表示，模型中的其他颜色则由CMY色彩空间的中的基础三原色调和而成。需要注意的是，由于吸收介质和原料成分化学属性等原因，CMY色彩空间中的青色、品红和黄色在打印机端输出时并不是真实的黑色而是视觉的深棕色。为弥补这一缺陷，我们在打印时要将黑色（Black）融入以还原真实色彩。因此，现实的计算机软件都是以CMYK色彩模型来替代CMY色彩模型的。
除了经典艺术色彩学中的色彩混合模式以及数字色彩体系中RGB、CMY色彩空间，数字色彩体系中还使用Lab、Hsv等色彩空间作为补充。
数字中间片色彩管理中色彩科学的应用
数字中间片色彩管理是利用色彩科学原理预测人眼对特定颜色和光线所产生的感觉，并通过一系列参数公式使其在颜色管理平台可视化呈现出来。在现代电影制作中，如何使色彩管理不仅呈现色彩的精确性，同时能呈现色彩的视觉美感和艺术感？如何借助有效的色彩管理使数字中间片在未来的影业帝国中得以持久应用？笔者认为应主要借助色彩管理、视觉管理以及现代DCI、sRGB和传统的Film胶片色彩优势使色彩科学达到最大程度的被发挥。
1.合理进行色彩管理与视觉管理
色彩管理是指在影像制作过程中，对所用数据和色彩空间实现正确的管理。以便在每个制作环节中，制作人员能正确掌握每一幅画面所包含的视频色彩信息。 色彩管理能让我们准确的模拟影像素材，在特定或某类器材上显示时产生怎样的视觉效果。这些器材（或媒介）包括胶片、监视器、电规机、数字投影，及在这里不做讨论的印刷设备。色彩管理是个客观的，以科学原理为基础的工作程序。不过它有主观性因素，因为毕竟需要通过人眼来完成视觉对比。经过正确色彩管理程序处理的画面不一定就是好看的，它只是能保证经过调整的画面最终能在显示器上正确的显示出来。
视觉管理是为了确保画面的视觉效果，而在制作过程中所进行艺术沟通的过程。“视觉管理”是一个完全主观的艺术创作过程，想做正确的“视觉管理”必须要有正确色彩管理为前提。
2. 积极使用现代DCI和sRGB标准
DCI是数字电影初始色彩空间标准。此标准以拱形高压水银蒸汽灯为标准光源，是由好莱坞代表性公司共同建立的开放性标准，此标准也定义了数字影院。DCI的色域比Rec.709的要大，虽然它不能完全复制胶片色域中所能体现的所有色彩，但是却能比Rec.709和其他类似“视频”类色彩空间复制衍生出更多的颜色。DCI色彩空间同时规定了一个伽玛值为2.6的光电转换函数。这个量级的伽玛值，能让图像素材在较暗环境中（影院）放映时，尽可能保持图像所有区域的细节，同时弱化那些来自人眼中相对不敏感区域的视觉数据。
sRGB系统是专门针对计算机和互联网系统而设立的，能够并存于电视模拟信号和计算机数字信号的数字化色彩系统。其使用ITU-Rec.709为高清电规信号播放所指定的基准色和白点数值。sRGB对监视器输出信号是特定的，因此它产生的反应曲线也是严格定义的。该曲线和 Rec.709 的曲线不同，曲线每个不同部分都是不同两个等式组成。这就意味着该曲线不是完全意义的伽玛曲线，而为该空间的素材在设定监视器规时，需要参照“Look Up Table”（LUT）。sRGB色彩空间标准常用于动画长片或者CGI元素占主体的影视产品制作中。
3.有效借鉴传统Film胶片色彩优势
相对以上介绍的色彩空间，胶片是一个特殊的环境。它没有严格的数值作为定义。这是可以从胶片获得色彩的流程理解的。一卷胶片从曝光到冲洗，可以说没有完全一样的色彩呈现可以控制。只能从一般意义上寻找胶片的色彩共性。今天的数字影像所表现的色域范围已经公认为超越了胶片（就技术而言）。但是胶片色彩所具有的一些特点却是数字影像一直希望模拟和继承的。比如胶片反映出的冷暖关系、光线的质感、色彩密度等。胶片所建立的色彩空间与人眼感受是一种自然形态的置换。而“数字”是人类为了描述这种感受而发明的一个“算法”罢了。
结论
与数字影像的其他技术模块相比，色彩科学常被误解为“边缘学科”。一些从业者认为色彩科学太简单，无外是色彩敏感的人善于运用眼睛作为标准而已。另一些人认为色彩科学太深奥，应用的是神经科学与矩阵数学。事实上掌握色彩科学的某个部分其实并不困难也十分必要。使用色彩科学可以让我们实施有效的色彩比对，并更有效的使用基于色彩科学产生的插件，让有物理限制的不同视频终端均显示某一特定色彩。随着受众审美需求的不断提升，数字中间片不应只关注某种特定的技术及工艺发展，更应面向当前与未来发展色彩管理等艺术审美空间。
（作者单位：吉林艺术学院新媒体学院）
作者简介：徐强（1976-），吉林艺术学院新媒体学院，数字影像专业，研究方向：影像艺术研究。
1、 背投显示技术
背投(Rear Projector)的定义是相对于传统的前投(Front Projector)而言的。二者的主要区别在于图像光线的来源方式。前投系统中，观察者和投影机位于反射屏幕的同一侧，投影机投射出的光线照射到屏幕后，再经过反射到达观察者；而背投系统中，观察者和投影机位于显示屏幕的两侧，从投影机发出的光线照射到半透明的显示屏幕上，部分透过后形成图像，所以观察者看到的是透射出来的光，其原理如图1：
图1：背投原理图
通常人们提到的多媒体投影机主要是指前投影机，与它们相比背投影的优势在于背投系统中投影机和屏幕是一个整体，用户使用时无需进行光学调整，像使用普通电视机一样简单。此外背投系统中光学投影机封闭在一个箱体内，投射到屏幕上的光线不会受到外界光线影响，因此在较暗或较亮的环境下都可以完好地显示图像。正是基于这些原理产生了背投电视，由于采用的不同的投影机种类，背投技术可以分为CRT(阴极射线管)、LCD(液晶)、LCOS(硅基液晶)、DLP(数字光处理)等几种。到目前为止，CRT背投电视的技术最为成熟，生产规模较大，性价比高，依然是国内背投电视市场的主流产品。但CRT背投是靠荧光粉发光，很难提升亮度，容易使显像管老化，时间长了，画面会变暗，清晰度降低。鉴于此，随着其他三种技术的逐渐成熟，市场必将重新分割，谁将占据未来市场的主流呢？下面我将分别介绍一下LCD、DLP 、LCOS三种背投电视投影技术。
2、 LCD背投技术
LCD(Liquid Crystal Display)背投的成像方式为穿透式，成像器件为液晶板，是一种被动式的投影方式。它利用外光源（金属卤素灯或UHP灯），因此只要提高灯泡的功率就可以提升亮度。它利用比较成熟的液晶投影技术，色彩还原性好，亮度和对比度都优于CRT背投。随着技术的不断发展，目前困扰业界的灯泡寿命问题，也将得到较好的解决。目前LCD背投没有成为市场主流的原因主要在于其高成本。此外LCD背投，限于其工作原理上的原因，它的开机预热和关机后散热都需要时间，不能做到CRT背投那样随开随关。
LCD 投影机按照液晶板的片数分为三片式和单片式。目前，三片式投影机是液晶板投影机的主要机种，其原理示意图如下：
三片式LCD板投影机原理是光学系统把光源发射的强光通过分光镜形成R、G、B三束光，分别透射过R、G、B三色液晶板；控制信号源经过A/D转换调制后，加到液晶板上，通过控制液晶单元的开启、闭合，从而控制R、G、B三色光路的通断，然后三色光经过合色光路，在合色棱镜中汇聚，最后经透镜投射后，在屏幕上形成彩色图像。
3、 DLP背投技术
DLP（Digital Light Processing）指数字光处理技术，这种技术要先把影像讯号经过数字处理后再投影出来，其投影显示质量很好。与LCD背投的透射式成像不同，DLP为反射方式。其系统核心是TI（德州仪器）公司开发的数字微镜器件—DMD（Digital Micro mirror Device），DMD是显示数字可视信息的最终环节，它是在CMOS的标准半导体制程上，加上一个可调变反射面的旋转机构形成的器件。通常DMD 芯片有约130万个铰接安装的微镜，一个微镜对应一个像素。DLP背投的原理是用一个积分器（Integrator）将光源均匀化，通过一个有色彩三原色的色环（Color Wheel），将光分成R、G、B三色，微镜向光源倾斜时，光反射到镜头上，相当于光开关的“开”状态。微镜向光源反方向倾斜时，光反射不到镜头上，相当于光开关的“关”状态。其灰度等级由每秒钟光开关，开关次数比来决定。因此采用同步信号的方法，处理数字旋转镜片的电信号，将连续光转为灰阶，配合R、G、B三种颜色而将色彩表现出来，最后投影成像，便可以产生高品质、高灰度等级的图像。
目前DLP的投影机主要有单片DMD机、双片DMD机和三片DMD机。根据各自不同的特点，有着不同的应用。其中单片式主要应用在便携式投影产品，双片式应用于大型拼接显示墙而三片式主要应用于超高亮度投影机。一般DLP背投电视有普通彩电4-5倍的清晰度，而且有着高亮度、高对比度的优势，可达到1000：1的对比度。此外，由于数字技术的采用，使图像灰度等级提高，图像噪声消失，画面质量更稳定。但是，德州仪器公司目前是全球DMD芯片的惟一制造商，造成投影机的供给领域薄弱，核心部件供应量不足，成品率较低，价格昂贵，因此在一定程度上限制着这一产品的发展,此外从长远看DLP投影技术在超高分辨率（2000线以上）方面受到制约。
4、 LCOS背投技术
LCOS（Liquid Crystal On Silicon）技术结合了半导体与LCD技术，其光学成像原理与DLP同为反射方式。与前述两种背投技术相比，优势在于高解析度、高亮度的特性，而且结构简单，成本降低潜力大。虽然在目前的背投应用方面，相对于流行的LCD技术及近期热门DLP投影技术而言，LCOS仍不能与其抗衡，短期内在这三大技术中暂时屈居第三，但是LCOS仍是相当被看好的、最具潜力的投影技术，随着其光学投影系统在重量、亮度上的不断改善，必将在背投电视市场占据显赫地位。此外，就我国高端背投彩电切入点来说，要建立自己的技术优势，LCOS技术是目前的首选。由显示面板来看，在LCD技术领域日、韩占据着相当大的优势，我国台湾地区也只是占据了部分中、低端市场，DLP技术更是由TI独家控制着其核心器件DMD。而LCOS技术尚未成熟，此时开发LCOS，将有机会摆脱在LCD、DLP投影技术上受制于人的情况，因此可以说LCOS是我国在高端彩电技术上取得领头地位的机会。目前我国台湾地区厂商在LCOS技术开发方面相当积极，联电所主导的LCOS联盟已经比较引人注目。HDTV的推广应用，必将加快LCOS产业化进程。
LCOS显示面板其中一面以CMOS芯片为基板，无法让光线直接穿过,因此采用穿透式成像方式，因此其背投光学系统和LCD背投影机便产生了区别。通常LCOS光学系统中需要利用偏极化分光镜（Polarization Beam Splitter: PBS）, 将入射LCOS面板的光线与反射的光线分开。PBS是由两个45度等腰直角棱镜底边粘合的而成的棱镜，当非线性偏极化光入射PBS时，PBS会反射入射光的S偏振光（垂直入射线平面），并且让P偏振光（平行入射线平面）通过。关于LCOS光学系统技术仍在起步阶段，所以IBM、ColorQuad、Philip、Hologram等多家厂商都开发了不同的LCOS光学引擎架构。但主要可分为单片式和三片式两大类，如下：
1）、单片式
单片式LCOS Color Wheel光学引擎示意图如下，R、G、B色环快速旋转将来自光源的白光分成循序的红、绿、蓝单色光。这三原色光与驱动程序产生的红、绿、蓝画面同步，便形成分色影像。频率足够快时，由于人眼视觉暂留的特性，观察者便可以看见彩色的投影画面。单片式光学引擎占用空间相对小，仅需一片面板，系统架构比较简单，因此在成本上具竞争优势。然而目前在技术上也面临一些困难，以Color Wheel而言，白光经过偏极化后，亮度明显降低，能量仅仅剩余1/3。此外，由于LC
OS面板要在红、蓝、绿画面快速的切换下合成影像，对面板反应速度的要求更高。目前类似的技术有：Displaytech的Field Sequential Color结构、Philip的Scrolling Color-Rotating Prism结构、以及JVC的Spatial Color –Hologram结构。
2）、三片式
三片式LCOS光学引擎是目前市场采取的主要方式。这里以笔者曾经调试的一套三片式LCOS光学引擎为例，介绍一下光路。以UHP灯泡为光源，光线首先经两重复眼透境使光线均一化，然后经过一层PBS棱镜和透镜，接下来经红、蓝、绿三色光的分光光路，再分别将光束投射入到三片LCOS面板，反射的三色影像经过合色系统形成彩色影像，投射到屏幕。此系统中，用到了4个方棱镜、4个PBS棱镜、以及两个复眼透镜、和几个反射镜。由此可见三片式LCOS光学引擎除了需要三片面板外，还需要结合多项的分色、合色光学系统，因此体积较大、成本也较高。但是可以达到较高的光学效率，LCOS投影技术中，其面板的下基板采用CMOS基板，其材质是单晶硅，拥有良好的电子移动率，而且单晶硅电路能做得很细，因此容易达到高解析度。此外，LCOS为反射式成像，不会像 LCD光学引擎因光线穿透面板而大幅降低光利用率，因此有很高的光利率，可以较少耗电产生较高的亮度。并且具备高画质的特性，因此主要是朝高阶的专业用途发展，目前，三片式光学引擎还有ColorLink采用的ColoRQuard架构、Philips的Prism架构等。
在此再简单介绍一下LCOS显示驱动的特点。LCOS显示技术中需要一块内建DRAM的图像控制芯片，主要包括脉冲时钟发生器、行驱动电路（移位寄存器和buffer）、列驱动电路（移位寄存器，buffer，锁存器）、D/A转换器和有源象素矩阵几部分。采用有源矩阵结构猪层写入数据，对于每个象素，其工作状态相当于静态驱动，这样对比度较高，几乎没有Cross-talk。而其灰度等级由所加的脉冲宽度决定。每一个象素对应一个开关，并且在驱动芯片中一般占用四层金属，其中下面两层金属用来走线，在上面实现行和列方向的驱动电路连接；上面两层金属用来做光屏蔽 和反射面电极。视频工作原理如下图：每个象素是由一个MOS管和一个存储电容组成。MOS管的宽长尺寸主要考虑馈通对电路逻辑性能的影响，存储电容（图中Cs）的容值由液晶的漏电常数和液晶自身电容值（图中Clc）决定。
驱动电压方面，采用了“逐场倒相”方式，把交互式电压加到液晶单元，防止在单方向电场作用下，液晶分子极性化，电场取向特性实效。具体操作过程是在第一场信号后，翻转数据线的脉冲波形，把正脉冲信号变为负脉冲信号，而保持扫描脉冲信号不变。对液晶及其存储电容进行充电时，为了省电我们在电路设计时选用了线性斜波的充电方式电。
驱动电路系统结构方面，有模拟和数字两种。模拟方式中列方向通过横向的移位寄存器控制与视频相连接，行方向逐行开启，象素矩阵通过垂直的移位寄存器控制与列线相连。数字方式结构中每一个象素使用一个DAC。为了解决DAC无法限制在较小的像素内问题，我们可以加入锁存电路从而每行使用一个DAC。
关键词：色彩模式；RGB；CMYK；HSB
色彩是人对光波的视觉反应。数字化处理图像图形中，对色彩的认识需要有一个基本标准，即所谓的色彩模式。视觉反应的色彩光波来自于发光体和反光体两种形式，典型的例子：前者是显示器屏幕上的荧光成像点（像素），后者是印刷品。在应用技术上对色彩模式，为发光(体)形式定义出RGB模式，为反光(体)形式定义出CMYK模式，为人的视觉形式定义出HSB模式。每种模式对应着独自的色彩概念，我们来讨论RGB模式的数值化定义形式，为理解软件中图像图形处理的众多概念奠定一个色彩认识的基础。
一、荧光像素颜色
显示器屏幕由称之为“像素”的可发光单位按行按列组成，像素的直径约0.35毫米或0.26毫米。其原理是一个像素由三个发光点构成，每个发光点（分别由经电子轰击可发出红绿蓝三种颜色之一的三种荧光粉制成）独立发出红绿蓝三种颜色之一，发光点可发出从低到高的多种强度等级(不妨设为256级，理论上每个发光点可发出更多等级的光，但制造技术难)的光，三个发光点各自发出不同等级的光组合后就是这个像素的发光颜色。三个发光点都发最低等级的光时像素显为黑色，三个发光点都发最高等级的光时像素显为白色，发光等级的从低到高产生了像素光色的从无到有。绿和蓝发光点发最低等级的光，红发光点发不同等级的光时，像素显示为不同等级的红色，同样道理像素可显示为不同等级的绿色和蓝色。屏幕上所有像素的颜色宏观上显示出“一幅图像”――屏幕上的视觉内容，像素颜色迅速地变化, 屏幕上的内容就动起来了。
每个像素能发出近1700万种颜色中的任意一种，虽然不及人的视觉色彩范围，但已经足以让人觉得色彩的丰富了。屏幕像素的发光原理定义出像素颜色的有限性，这样的发光特性决定了软件处理色彩的基本准则，即色彩模式。
二、RGB模式
定义称之为红（Red）绿(Green) 蓝(Blue)的三种基本颜色(三基色)，每种基本颜色定义成0至255的256个所谓强度等级，令r、g、b各自在红、绿、蓝的0至255的范围中取值，称有序三元数(r，g，b)的集合为色彩的RGB模式，即:
RGB模式={(r，g，b) |0≤r≤255, 0≤g≤255, 0≤b≤255}
这个模式共定义出256×256×256=16777216种颜色，每种颜色用形式(r，g，b)表示，谈及色彩的RGB模式就是谈及这16777216种颜色(人对自然界的色彩感觉远远多于这些种)，在数字化图像图形处理中谈到RGB模式下的一种颜色，就是在具体谈论一个三元数组(r，g，b)，反之亦然。
RGB模式中仅几种颜色能准确对应上日常言语中的名字，它们是：
红 (255， 0， 0)，绿 (0，255，0)，蓝 (0， 0，255)；
黑 (0， 0， 0)，白 (255，255，255)；
灰 (n， n， n)1≤n≤254;
黄 (255，255，0)，青 (0，255，255)，紫 (255， 0，255)。
对RGB模式应注意：
1. 灰色的特点是三元数组(r，g，b)中的值相等，值由小到大的254种灰色可简单分别称为暗灰色、中灰色、亮灰色。自然的可以认为灰色的极限是黑和白，或白和黑之间的过度是灰色。
2. 在RGB模式下没有颜色的饱和度、亮度的概念；红绿蓝是基本的色，黑灰白黄青紫是由基本色产生的颜色。
3. 取RGB模式的子集构成简单的色彩模式，如取黑白两种构成“位图”模式，取所有灰色及黑白构成“灰度”模式，任意取256种构成所谓的“索引”模式。
位图模式 = { (0，0，0)，(255，255，255) }
灰度模式 = { (n，n，n) |0≤n≤255 }
索引模式 = { ci |0≤i≤255, ci属于RGB }
三、CMYK和HSB模式
限于篇幅，我们不讨论原理和相关概念，仅给出CMYK模式和HSB模式的定义。
1.定义称之为青C（Cyan）紫M (Magenta) 黄Y (Yellow) 黑K(Back)的四种基本颜色，将每种基本颜色定义成0%至100%的101个“浓度”等级，令c、m、y、k各自在青、紫、黄、黑的0%至100%的范围中取值，称有序四元数(c、m、y、k)的集合为色彩的CMYK模式，即:
CMYK模式={( c，m，y，k) | 0%≤c≤100%, 0%≤m≤100%,0%≤y≤100%,0%≤k≤100% }
称( 0%，0%，0%，0%)为白色，称( 0%，0%，0%，100%)为黑色。
2.定义名为“白”和“黑”的两种所谓影响色，分色相H(Hue)成360种基本颜色，一种基本颜色中混有白影响色的程度称为饱和度S(Saturation)，混有黑影响色的程度称为亮度B(Bright)，令h在0至359间取值，s和b在0%至100%取值，称有序三元数(h、s、b)的集合为色彩的HSB模式，即:
HSB模式={( h，s，b) | 0≤h≤359, 0%≤s≤100%,0%≤b≤100% }
s接近100%，意味着基本颜色中混有白影响色少，称色相饱和度高；b接近100%，意味着基本颜色中混有黑影响色少，称色相亮度高。
四、色彩模式的运用
数字化的RGB模式，是根据荧光屏（人造设备）发光原理定义的，称之为“加色模式”，即RGB模式中的颜色是从无到有将基本色（电子轰击荧光粉发光）适量相加(混合)而得到的。RGB模式恰当地描述了显示器荧光屏像素的光色原理，为软件处理图像提供了颜色标准。有观点认为RGB模式适于描述发光物体的光线颜色，笔者认为应当说，RGB模式“仅适于在显示屏幕上”用“像素的发光原理”模拟描述物体的光线颜色。CMYK模式适于描述物体的反光颜色，特别是印刷品；HSB模式适于描述人的视觉对光的颜色反应。
三种模式中的颜色有同名的，但在各自模式中定义的同名颜色的本质（电磁波长及相混程度）是不同的，不能把一种模式下的颜色当成另一种模式下的同名颜色。CMYK和RGB模式中没有明确的补色、饱和度、亮度的概念。补色的概念产生于HSB模式中，意义在于调整它的相对颜色，而应用却是在CMYK模式中和RGB模式中。
数字化处理使用的显示器像素颜色“根深蒂固”地由RGB模式定义，在显示器上观看图像图形在CMYK模式下的效果，本质上是在观看图像图形在RGB模式下的颜色效果（或看到的是图像图形在CMYK模式下的近似效果）――能在RGB模式中对应的CMYK模式颜色表现出CMYK（也是RGB）颜色，不能在RGB模式中对应的CMYK模式颜色，用RGB模式中最近似的颜色代替。
色彩模式相关概念比较：
应用色彩模式时要准确对应适当的对象，一般地，人们谈论色彩时使用着HSB模式，而不管色彩(光线)是来自于发光体还是反光体，比如人用明、暗、鲜艳（都是HSB模式中的概念）与否，从感觉上谈论屏幕图像或纸上的印刷品。
色彩模式是出于技术和艺术的需要，为模拟描述和理解颜色而设置的一种方法标准，每种模式有对应的描述对象（发光，反光，视觉），描述都有局限性。RGB模式用于描述基于屏幕像素发光的光线色彩，CMYK模式用于描述基于颜料、染料的反光色彩，HSB模式用于描述基于人的视觉的光线色彩。
电影的诞生有赖于人类掌握了用化学方法记录影像的技术手段，其基本原理就是将感光剂涂抹在片基之上，这样就形成了我们通常所说的胶片，胶片通过曝光和洗印就能够得到我们想要捕获的影像。感光剂和片基可以说是胶片最主要的组成部分。最早的电影胶片都是黑白的，感光剂一般是卤化银明胶乳剂，卤化银在光的作用下产生化学反应，这一过程被称为曝光，摄影机的重要功用之一就是控制曝光。经过曝光的胶片通过洗印就可以形成我们人眼可见的图像。拍电影时用的胶片是负片，它冲洗出来的图像与现实情况正好是相反的，比如说现实中黑色的头发在负片中就是白色的，而白色的雪在负片中则是黑色的。对于彩色胶片而言，实际物体的颜色与负片上的颜色为互补色，蓝、绿、红被称为三原色，而黄、品红、青分别为蓝、绿、红的补色，称为三补色。电影要想放印，必须将负片转为正片，也就是与实际物体颜色一致的胶片，电影拷贝的制作也要通过正片来完成。
胶片的片基最早用的是硝酸纤维酯，是一种透明的具有一定韧度的材料。但是这种材料和火棉的易燃程度差不多，而电影拍摄和放映的过程中由于胶片的运动会产生高温，很容易引起胶片的燃烧。所以，在电影诞生之初，片场和电影院都是火灾常发的地方。据说当年有人给慈禧拍摄的时候，就因为胶片着火惊了老佛爷的驾，也引得慈禧一段时间内对摄影师谈虎色变。1 923年，随着安全稳定的三乙酸纤维素片基研制成功，才使得拍电影和放电影从高危作业中解放出来，上世纪50年代以后的电影胶片基本上全部使用了三乙酸纤维素安全片基。
最早的胶片都是黑白胶片，从对于人眼可见光的敏感程度上又分为色盲片和全色片，拍摄黑白电影多用色盲片，而制作电影拷贝多用色盲片。为了获得有色彩的影像，人类经过了长期的不懈努力，从最早的给黑白胶片人工上色，到使用彩色滤镜，再到后来利用三原色原理制作出能够逼真的记录和还原现实的彩色胶片。电影也从单调的黑白灰时代步入了绚丽的彩色时代。这一过程中，有一家公司的名字名垂青史，这就是美国的伊斯曼柯达公司。世界上第一张感光彩色胶片就是柯达公司研制并生产的。之后，作为传统影像时代最大的胶片生产商，柯达的胶片成为很多电影制作者的首选，许多经典影片都是用柯达的胶片拍摄出来的。即使是在数码技术大行其道的今天，不少优秀的电影人仍然选择胶片来拍摄电影，毕竟，胶片这一传统的影像记录工具仍然能够呈现出具有独特质感的画面，相比于电子感光的数字影像技术，胶片这种依靠化学感光的呈像方式将会成为人类又一项古老却又无比精湛的技艺。
一、初中物理教学中生活物理社会教育原则
一是，以生为本原则。教师在教学活动组织设计过程中应始终坚持以生为本的原则，保障教学设计符合全体学生的学习需要，并在细节设计上突出教学的针对性，让不同层次学生的发展型需求得到满足，从而能够让学生在丰富的教学内容中根据自身的需求找到合适的学习内容，实现自我个性与自我能力的发展。
二是，开放性原则。目前大部分初中物理教师的教学设计都局限在教材内容上，从而限制了学生眼界的拓展，教师应系统的总结当前的教学资源，充分利用多种渠道丰富物理教学资源与教学信息。例如，在温度计这部分知识教学过程中，可以让学生通过网络详细了解热力学温标以及华氏温标的具体规定，丰富学生的知识储备，将知识延伸到课堂外的具体实践中，对学生展开更科学的引导[1]。
三是，综合性原则。为了实现生活物理社会教育更好的渗透，在教学过程中对于与物理学科相关的历史、生物、化学等知识都会有所涉及，教师应从综合性角度看待学生的发展以及物理的教学，实现学科精神、科学精神、人文精神三者的统一，在重视学生学科素养提升基础上，也重视学生道德素养、人文素养的培养，帮助学生树立正确的科学观、价值观。
二、初中物理教学中加强生活物理社会教育的策略
教学通常基于建构主义，将学科知识细化后由学生根据自己的理解重新构建知识体系，因此，其强调学生主动构建，在学习中发挥主观能动性。而实现学生正确构建知识体系的主要方式则是通过社会实践活动。基于生活物理社会教育教学观，教师可以将教材中与社会生活相关的内容有效结合在一起，为学生创造社会实践的机会，让学生主动感受、感知物理知识，实现学生主观能动性与积极性的充分发挥。文章以《光现象》这部分知识教学为例，探究了初中物理教学中加强生活物理社会教育的具体策略。生活物理社会教育实践设计如下：
在《光现象》这部分知识学习中通过对光的传播、反射、平面镜成像、折射、色散等知识有了深入的了解，也认识到光的重要性，其为人类社会带来了光明，让这个世界的绚烂多彩为人们带来更愉快与幸福的生活。从城市的发展来看，流光溢彩的华灯使整个城市的夜晚更加璀璨，明亮、整洁的玻璃幕墙实现了城市的亮化，但是这些设施在美化城市的基础上也产生了光污染，如掩盖了星辰、使人们身体受到不良影响等[2]。因此，教师可以组织学生基于所学知识对光污染现象产生原因、危害、防治展开具体的探究。
探究的主要目的为了解城市光污染的产生、对民众的影响，探究防治光污染的有效方法。探究可以以学习小组为单位，以学生自身所在城市或生活区域为探究对象，通过访谈、网上查询、实地考察等方式展开具体探究。从学生的探究结果来看，大部分同学都找到了光污染产生的主要原因，导致光污染的最主要原因是镜面反射，同时，通过查找资料学生发现当前国际社会已高度重视城市光污染问题，并对污染类型以及污染程度进行了划分。现阶段，光污染主要有人工白昼、白亮污染、彩光污染三种类型，其产生源头为室外建筑外墙污染；室内装修不良光色导致的污染；以及工业产品等帶来的局部污染。人长时间处于光污染环境中，会对正常的生活、休息以及身体健康造成影响，严重时会出现失眠、情绪低落、食欲下降等情况；在办公中如果受到光污染的影响会影响办公效率以及办公效果，而且在室外环境中强烈的光污染会对正常的交通造成干扰[3]。
基于学生对光污染来源、产生原因、危害的了解，学生利用所学知识提出以下防治方法：争取政府的支持，在城市建设中对玻璃幕墙、反光材料的使用做出限制，并尽量减少光滑幕墙，通过增加幕墙褶皱，避免镜面反射；倡导城市建筑建设与装修中使用水性涂料，减少金属板、瓷砖等材料的应用；并建议重新对城市亮化进行规划与设计，适当的通过隔离带将居民区与商业区隔开。
结束语：
[关键字]激光扫描 空间三角网 建模 点云
[中图分类号] TS951.7+3 [文献码] B [文章编号]1000-405X（2013）-3-299-1
三维激光扫描技术能够在短时间内快速获取目标表面精确而密集的点集，是一种高效的数据获取模式，在很多领域都得到了应用[1]。而实际应用中由于处理的需要，例如：可视化、数据简化等，都需要将这些离散点进行三角化构成三角网。目前有多款软件可以进行三角网模型的建立，其中瑞士徕卡三维激光扫描软件Cyclone是最常用的软件之一。但是Cyclone软件的三维建模功能有些不足。有时会出现一个点与多点相连。而且拼接处会出现裂缝和狭长三角形，造成三角网的不连续。所以本文对单景点云数据网模型构建方法进行了研究。找到一种更加完善的三维建模方法，从而改进现在的不足，使拼接处也能够很好的连接，不产生裂缝等问题
1三维激光扫描概述
三维激光扫描测量技术是最近发展迅速的一种新技术，已成为空间数据获取的一种重要技术手段，特别是机载激光扫描系统发展得很快，基于地面的三维激光扫描系统可用于城市三维重建和局部区域空间信息获取，目前正引起广泛的关注，也是三维激光扫描技术发展的一个重要方向。
1.1 三维激光扫描仪的基本原理
地面三维激光扫描测量系统对物体进行扫描后采集到的物体表面各部分的空间位置信息是以其自身特定的坐标系统为基准的[2]，我们将这种特殊的坐标系统称为仪器坐标系统，其定义为：坐标原点位于激光束发射处；Z轴位于仪器的竖向扫描面内，向上为正；X轴位于仪器的横向扫描面内与Z轴垂直，且垂直于物体所在方向；Y轴位于仪器的横向扫描面内与X轴垂直，且与X轴、Y轴一起构成右手坐标系，同时Y轴正方向指向物体。
1.2 三维激光扫描应用
作为新的高科技产品，三维激光扫描仪已经成功的在文物保护、城市建筑测量、地形测绘、采矿业、变形监测、工厂、大型结构、管道设计、等领域里应用。这种能力是现行的三维建模软件所不可比拟的 。
2 激光扫描点云数据的预处理
2.1 三维激光数据获取
利用三维激光扫描仪获取点云数据[4]，首先进行设站，对于雕像，获取数据时可设三站，正面设一站，然后每隔120°设一站，这样就能够扫描到整个雕像表面，使得数据完整。站点与实际物体的距离要控制在50到100米之间。
然后，进行布设控制点，布设控制点必须遵循一条原则就是控制点所设的位置必须使三维激光扫描仪每两站扫描到的控制点至少要有三个是相同的。扫描后在Cyclone软件下获得的原始点云。
2.2 相邻扫描站的拼接
由于一幅扫描点云图无法获取实际物体的全貌，而不同扫描站获得的点云分别采用其各自的局部坐标系。因此需要将它们配准到一个统一坐标系下，来完成图像的拼接。
2.3 数据的去噪处理
在数据采集中，为保证精度，采用密集的采样方式[5]，所测量得到的点云数据可达到几十万到几百万个点，甚至更多；另一方面，由于测量采用光学原理，受光照条件、传感器的噪声等的影响，测量数据中会存在着大量无用的数据，即所谓的“噪声”点，这些数据的存在对曲面重构是十分有害的，应将其剔除。
2.4 数据的过滤处理
即进行数据的重采样过程。对于高密度“点云”[3]，由于存在大量的冗余数据不仅会使计算量加大，而且还会影响到曲面的光顺性，所以需要按一定要求减少测量点的数量。同样使用Cyclone软件中的过滤功能进行处理。
2.5 点云图像的导出
本文是在AUTOCAD下进行VBA开发来实现三角网模型的构建，所以要将Cyclone软件生成的.imp文件导出并转化成.dwg或.dxf格式。
3 基于单景点云的空间三角网实现
3.1 实现过程
（1）首先，创建窗体，方便选择待构网的图层，以及处理后图层的存储处。将所有图层添加到窗体组合框，同时返回选中的待处理图层名。
（2）将待处理图层中的所有离散点[6]的三维坐标记录到数组ElvPn（）中，以便于以后的使用，并定义初始球面，确定半径以及原点。
（3）求出各点在球面上的投影坐标。存到数组tydset（）中。
（4）构建第一个三角形，选择tydset （）数组中第一个元素作为初始三角形的第一个顶点，然后寻找与第一个点空间距离最近的点作为初始三角形的第二个点，同时记录该点在数组中的下标值
（5）取与第一个点和第二个点形成的角度最大的点作为初始三角形的第三个点，然后将第一个三角形存储到数组tri（）中，形成的三条边存储到zbianset（）数组中。
4 结论
本文主要根据获得的三维激光扫描数据，依据数据本身的特点，重点探讨建立空间表面模型的基本方法以及实际应用。主要讨论了三种建模方法：平面不规则三角构网，基于球面投影构网方法以及基于空间三角算法的构网方法。通过研究以上三种构网方法的优势与不足，考虑到单站地面激光扫描点云数据的特点，具体给出了空间三角网生长算法的模型。该算法的构网实现较为简单，但只适合于简单数据的构网，而且形成的三角网局部地区可能会出现三角形的叠加问题，也可能出现狭长三角形，并不能保证所有的三角形都符合Delauanay准则，所以需要对选点的约束条件进一步完善。但这些问题并不影响整体效果，用此法所构成的三角网效果较佳，能够很好的反应实际物体的表面。而且不会产生三角网的断裂，裂缝等现象。
参考文献
[1]郑顺义，苏国中，（等）.三维点集的自动表面重构算法[J].武汉大学学报，2005.
[2]刘鑫，严建华，（等）.基于3D栅格的点云三角网格模型重构研究[N].上海大学学报，2003.
[3]张帆，黄先锋，（等）.基于球面投影的单站地面激光扫描点云构网方法[N].测绘学报，2009.
[4]李清泉，杨必胜，（等）.三维空间数据的实时获取、建模与可视化[M].武汉大学出版社，2003.
[5]刘春，陆春（等）.三维激光扫描数据的压缩与地形采样[J].遥感信息，2005.