在上海新國(guó)際博覽中心舉行的2010年中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)上，世博會(huì)徽標(biāo)、招手的海寶、迎客的茶壺……在一個(gè)高2.8米、直徑1.3米的圓柱體空間內(nèi)，一件件上海世博會(huì)標(biāo)志物栩栩如生地展現(xiàn)在人們眼前。沒有觀看角度的限制、無需佩戴特制眼鏡，人們驚喜地體驗(yàn)到360度全景觀看這些三維立體影像的璀璨感受。這是由華東師大信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授劉錦高課題組研發(fā)的“三維體掃描大型成像顯示器”。

　　據(jù)了解，在2010年上海世博會(huì)的閉幕式舞臺(tái)上，左、右分別矗立著三個(gè)立柱旋轉(zhuǎn)屏，在中國(guó)國(guó)家館的低碳展廳里也有若干圓柱旋轉(zhuǎn)屏，它們能在一、二層圓柱面上掃描，生成準(zhǔn)三維圖像，但它們同“體三維”掃描成像還是有明顯差別的。由華東師大研制的“三維體掃描大型成像顯示器”——這一精準(zhǔn)同步的光、機(jī)、電一體化高科技產(chǎn)品引領(lǐng)人們感受真正的三維立體效果。

　　首創(chuàng)旋轉(zhuǎn)真三維彩色顯示系統(tǒng)

　　真正的三維立體效果，是將物體的長(zhǎng)度、寬度、深度（厚度）直觀地進(jìn)行再現(xiàn)。由于條件限制，多數(shù)的三維立體效果在深度的展示上都有所變通，即使是觀看3D電影，有時(shí)還是會(huì)受觀察角度的限制，無法完全享受身臨其境之感。然而，華東師大研發(fā)的這套全新的體掃描三維電子系統(tǒng)的核心部件由數(shù)十枚32位CPU組成，它們的運(yùn)算能力遠(yuǎn)勝一般的多核計(jì)算機(jī)。它將立體對(duì)象提取出不同的切面、切片進(jìn)行顯示，利用掃描在三維空間的體像素構(gòu)成了立體圖像，展示了一個(gè)最接近真實(shí)物體的立體畫面。這套擁有水平與垂直視角的全角光場(chǎng)立體顯示器，滿足了水平視差與垂直視差的觀看要求，再現(xiàn)人們觀察世界的真實(shí)感受，并獲得高亮璀璨的顯示效果，從而帶給人們質(zhì)感的3D影像。

　　在研制大型體掃描顯示器的基礎(chǔ)上，劉錦高課題組經(jīng)過數(shù)月攻關(guān)，克服了一系列困難，將所有顯示電路、控制電路、數(shù)據(jù)傳輸電路和數(shù)據(jù)生成電路重新設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試，在振華港機(jī)寧波分廠和上海建橋?qū)W院的緊密配合下，終于研制出一臺(tái)全彩色旋轉(zhuǎn)屏真三維顯示系統(tǒng)。其體積比單色旋轉(zhuǎn)屏緊湊，但顯示分辨率進(jìn)一步提高。

　　彩色體掃描立體顯示器的首度公開亮相，標(biāo)志著一種全新的彩色立體顯示方式的誕生。它突破了以往裸視三維立體顯示技術(shù)（例如LCD、PDP技術(shù)等）需要借助二維平面來展現(xiàn)三維影像的瓶頸，通過對(duì)物體進(jìn)行體像素掃描，將圖像置于一個(gè)真實(shí)的立體空間，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的彩色三維立體顯示。劉錦高說，此套系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)的產(chǎn)品，屬世界首例，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

　　探索計(jì)算機(jī)圖形學(xué)新領(lǐng)域

　　“目前的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要基于平面光柵掃描理論，而這套新系統(tǒng)的研發(fā)為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)向三維體掃描方向的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。”劉錦高告訴記者，三維體掃描大型彩色成像顯示器的研制成功，突破了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論，為圖形掃描理論和技術(shù)的發(fā)展開辟了新的研究方向，并提供了有力的實(shí)例論證。

　　目前，體掃描計(jì)算機(jī)圖形學(xué)還處于探索階段，仍有許多問題需要進(jìn)一步細(xì)化研究。這又意味著一輪新的挑戰(zhàn)。

　　力拓技術(shù)應(yīng)用的嶄新境界

　　對(duì)于這套顯示系統(tǒng)的應(yīng)用前景，課題組作了大量的思考和調(diào)研。“在軍事訓(xùn)練、醫(yī)療診斷、數(shù)據(jù)可視化、工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)、景觀建筑、視頻游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體教學(xué)等方面都能用。”劉錦高告訴記者，“以醫(yī)療診斷來說，我們通過CT、核磁共振獲取的人體或器官掃描影像本來可以提供三維數(shù)據(jù)，但由于三維成像顯示技術(shù)尚未成熟，目前只能以膠片或其他介質(zhì)的二維形式來顯示，需要有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)學(xué)專家才能判讀，增加了診斷的難度。若將這些數(shù)據(jù)通過三維體掃描顯示器來再現(xiàn)，就會(huì)有超乎想象的突破；再如，航天飛機(jī)的設(shè)計(jì)方面，我們可以在任何部件的設(shè)計(jì)改進(jìn)之后，直接顯示其整體效果。”

　　目前的數(shù)套立體顯示系統(tǒng)的研制費(fèi)用不菲，劉錦高表示，隨著研制成本的不斷壓縮、批量生產(chǎn)的推進(jìn)和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的降低，這類系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)迅速拓展。