三维运动图像的拍摄

计算机应用专业《三维图象处理》课程标准一、前言(一)课程定位本课程是全国中等职业学校计算机专业的专业基础课。

本课程的任务是使学生通过本课程的学习使学生掌握使用 3ds max 三维制作软件，实现三维模型与场景制作，毕业后可从事三维产品设计与制作、影视后期三维制作、城市规划、房地产公司、企事业单位的设计部门从事三维建模师、灯光渲染师、设计师等多个工作岗位。

(二)设计思路本课程的设计思路是结合理论与实践、兼顾技术与艺术，培养学生实际操作能力，使学生加深理解，使学生了解与掌握 3ds Max 理论知识；掌握三维模型、场景制作的技术技能；艺术原则与实际操作的方法与技巧，目标在于培养学生从事专业三维项目的模型制作、场景制作、影视后期等方面工作的基本职业能力。

本课程是一门以实际操作为主的课程，在教学过程中注重学生实际操作技能的培养，采用课题教学设计不同的活动，以理论知识与实际操作相结合的结构来展示教学内容。

每一个任务的学习都以任务为载体，以任务为中心整合所需相关知识，实现学中做，做中学的理实一体的教学，给学生提供更多的动手机会，提高基本技能。

本课程总学时为 102 课时。

学时分配方案建议见课程内容和要求表。

二、课程教学目标(一) 知识教学目标1．了解 3ds max 的操作页面。

2．掌握各种绘图工具与操作命令。

3．掌握创建二维图形的操作方法。

4．掌握三维图形的制作方法。

5．掌握三维动画的制作方法。

(二) 技能/能力培养目标1.熟练 3ds max 软件基础操作技能。

2.熟练操作 3ds max 制作三维模型与场景。

3.熟练操作 3ds max 制作模型材质、贴图。

4.熟练操作 3ds max 制作场景光影效果。

5.熟练使用 3ds max 渲染模型和场景效果图。

6.能够根据要求制作出用户满意的各类模型作品。

(三)情感态度培养目标1.热爱三维设计制作，对待工作精益求精，具有吃苦耐劳的精神。

2.具有较好的团队合作精神，严于律已，宽以待人，善于交流沟通。

三维重建综述
三维重建是利用二维图像重构出三维模型的一种技术，也称三维照相术，是运
动机器人、虚拟现实等技术的重要基础。

三维重建开发技术可以利用机器视觉技术、激光扫描技术以及计算机处理技术之间的结合来计算出单一或多个图像绘制出三维空间中对象的图形，如图像等。

机器视觉技术在三维重建中的应用非常普遍，其主要原理是基于摄像机实时拍
摄到的图像和知识信息之间的结合，根据图像的特征与物体形状之间的关系来构建三维空间模型。

激光扫描技术是三维重建中应用得比较广泛的技术之一，原理是通过精确测量
激光点来重建物体的三维模型，它的优势是能更准确的模拟出物体的实际形状，而且扫描比较快，效率高。

计算机处理技术是三维重建中的重要组成部分，一般是利用数字图像编辑技术
来构建三维模型，以软件运算和处理技术模拟出三维模型，再把这些数据通过算法来彻底处理和改善。

未来，随着技术发展，三维重建技术会朝着更为精准，更为高效的方向发展，
其在工业生产、虚拟现实、机器人研究以及医疗应用等方面的应用也会更加广泛，可以给人类带来更多的便利。

三维旋转运动模糊图像的复原方法研究作者：李绍春初永玲王枚来源：《赤峰学院学报·自然科学版》 2012年第20期李绍春，初永玲，王枚（烟台职业学院，山东烟台 264003）摘要：针对相机在曝光过程中易受手持者无规则抖动而导致成像模糊降质的问题，分别利用混合高斯模型和混合指数模型拟合自然图像梯度与运动模糊核的先验信息，并基于变分贝叶斯理论得到三维旋转空间变化运动模糊核的估计值，进而在贝叶斯框架下构建了该空间变化运动模糊图像的改进复原模型.实验结果表明，文章提出的复原方法在有效去除因相机持有者抖动而产生的模糊现象时，能够保留图像中的边缘轮廓与纹理细节等结构信息，从而达到较好的复原效果.关键词：图像复原；空间变化；运动模糊；正则化中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2012）10-0022-031 引言随着便携式成像设备的日趋普及，运动模糊图像在日常生活中随处可见，使得有必要从软件角度来解决这一问题，以降低硬件成本并从模糊图像中获取有价值信息[1].Fergus等[2]基于变分贝叶斯估计和自然图像梯度的统计特性构建了模糊图像的盲复原算法[3].Shan等将文献[4]中的混合高斯模型(Gaussian Mixture Model, GMM)简化为一个分段函数来拟合自然图像的梯度分布，基于此构建了估计复杂运动模糊核与图像复原的最大后验概率(Maximum A Posteriori, MAP)方程.2009年Cho和Lee构建了运动模糊图像的快速复原算法，已初步加载于最新商用产品Photoshop CS6[5].这些方法针对空间不变运动(Space-invariant Motion)模糊图像均取得了很好的图像复原效果，但对于更具普遍性的空间变化运动(Space-variant Motion)情形却无能为力.作为两类特殊的空间变化运动模糊情形，旋转与径向运动模糊图像已得到令人满意的研究成果[6-8].对于一般情形下的空间变化运动模糊图像的复原已吸引了众多学者的关注.本文主要研究相机绕其三个轴旋转运动而产生的空间变化运动模糊情形，基于变分贝叶斯理论和自然图像的先验统计特性得到了三维(Three-Dimensional, 3D)旋转空间变化运动模糊图像的改进复原模型，在保留图像边缘和细节信息的同时，能够有效地降低振铃效应对图像复原质量的影响.2 三维旋转运动模糊核的构建数码相机的成像过程其实是真实环境中的三维场景（世界坐标系）到二维平面（数字化图像坐标系）的投影变换.此时，世界坐标系与数字化图像坐标间的对应关系为：根据文献[9]对数码相机成像质量主要影响因素的分析，在室外成像环境中，特别是对于较远距离下的景物成像，旋转运动是导致图像模糊的最主要影响因素.对于绝大多数的普通用户来说，相片拍摄均是在室外完成的，此时有tx,ty,tz≈0，则清晰图像f中的坐标点[uf,vf]T 与运动模糊图像g中对应坐标点[ug,vg]T间的函数关系可等效为：其中，Cijk为双线性插值矩阵中的插值系数.3 三维旋转运动模糊图像的复原算法3.1 三维旋转运动模糊核的估计针对运动模糊核所表现出的不同类型的稀疏特性，本文利用混合指数模型（EMM）来拟合运动模糊核的核元素分布.在对自然图像和运动模糊核的稀疏性作出假设后，采用变分贝叶斯理论来估计三维旋转空间变化运动模糊核.3.2 运动模糊图像的复原算法在估计三维旋转运动模糊核的基础上，我们在贝叶斯框架下构建图像复原的最大后验概率(MAP)方程.4 实验结果及分析为验证本文算法在三维旋转空间变化运动模糊图像复原中的有效性，现以“城堡”图像为例进行实验，并分别与2006年SIGGRAPH[2]和2010年CVPR[9]上两篇经典文献中的图像复原结果进行比较分析，具体的模糊图像复原结果如图1和表1所示.如图1所示，通过局部放大的“城堡”图像，可以观察到Fergus复原图像中存在明显的振铃效应，且复原效果不明显.Whyte的复原图像虽无明显的振铃现象，但未有效地复原出图像的边缘轮廓.而本文方法在有效抑制振铃现象的同时，能够有效地复原出图像的边缘轮廓.5 总结本文借助于变分贝叶斯理论估计得到三维旋转空间变化运动模糊核，同时在贝叶斯框架下构建了改进的空间变化运动模糊图像的复原模型.实验结果表明，本文算法在保证复原效果时，能够有效地抑制振铃效应的产生.但在复原空间变化运动模糊图像时，依然会面临计算复杂度很高的问题，因此在保证图像复原质量的前提下，如何有效地简化估计运动模糊核和复原模糊图像的数学模型将是值得我们思考的问题，以期能够真正地应用于模糊图像的在线实时盲复原.参考文献:〔1〕刘文.空间变化运动模糊图像的复原算法研究[D].武汉:武汉理工大学,2011.〔2〕Fergus R, Singh B, Hertzmann A, et al. Removing camera shake from a single photograph[J] . ACM Transactions on Graphics, 2006, 25(3): 787-794.〔3〕孙韶杰,吴琼,李国辉.基于变分贝叶斯估计的相机抖动模糊图像的盲复原算法[J].电子与信息学报,2010,32(11):2674-2679.〔4〕Shan Q, Jia J Y and Agarwala A. High-quality motion deblurring from asingle image[J]. ACM Transactions on Graphics, 2008, 27(3): 73:1-73:10.〔5〕Cho S and Lee S. Fast motion deblurring[J]. ACM Transactions on Graphics, 2009, 28(5): 1-8.〔6〕朱近,薛钗琨,陆宏伟,等.旋转运动模糊的盲复原[J].火力与指挥控制,2011,36(7):36-38.〔7〕刘文,吴传生,吕琪.含噪径向模糊图像的复原算法研究[J].武汉理工大学学报,2011,33(4):139-143.〔8〕Boracchi G, Foi A, Katkovanik V, et al. Deblurring noisy radial-blurred images: spatially adaptive filtering approach[C]//Proceedings of SPIE Electronic Imaging. San Joes: International Society for Optical Engineering. 2008: 6812D.1-6812D.12.〔9〕Whyte O, Sivic J, Zisserman A, et al. Non-uniform deblurring for shaken images[C]// Proceedings of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. San Francisco: IEEE Computer Society. 2010: 491-498.。

三维激光扫描分类及工作操作规范一、分类根据激光扫描设备的类型和应用领域，三维激光扫描可以分为以下几类：1.接触式扫描：使用机械测头或探针直接接触被测物体，进行点云数据采集。

2.无接触式扫描：利用激光器发射激光束，通过传感器记录物体表面的反射光，生成点云数据。

3.多方位扫描：利用多个扫描仪或激光头进行协同扫描，以提高扫描效率和准确性。

4.动态扫描：对于运动物体，可以采用高速摄像机拍摄快速运动过程中的物体姿态变化，再通过图像处理技术恢复三维形态。

为了保证三维激光扫描的效果和安全性，需要遵循以下操作规范：1.安装设备：根据厂家提供的操作手册，正确安装设备，保证设备的稳定性和垂直度。

2.准备工作：在进行扫描之前，需要清理被测物体表面，确保没有遮挡物，以减少扫描误差。

3.参数设置：根据被测物体的特点和要求，设置合适的扫描参数，包括扫描分辨率、扫描速度、扫描范围等。

4.扫描操作：在开始扫描之前，需要预先选择扫描路径和扫描区域，以保证全面且高效地获取物体数据。

5.预处理：对于扫描得到的原始点云数据，可以进行噪声去除、数据滤波等预处理操作，以提高数据质量和准确性。

6.数据合并：如果需要拼接多个扫描区域的数据，可以利用配准算法对原始数据进行配准和合并，生成完整的模型。

7.后处理：根据应用需要，对于点云数据可以进行模型重建、表面拟合、体积计算、特征提取等后处理操作，得到理想的三维模型。

8.数据存储与备份：将处理完的数据进行存储，并定期备份，以防止数据丢失和损坏。

9.作业环境：在进行扫描工作时，应确保作业环境光线充足，避免干扰激光扫描仪工作。

10.安全操作：在使用激光器时，注意防护眼睛，避免直接照射激光束，以免造成眼睛损伤。

以上是三维激光扫描的分类及工作操作规范。

在实际工作中，严格按照规范进行操作，不仅可以提高扫描的准确性和效率，还能保证人员的安全。

同时，根据具体应用领域的需求，可以针对性地进行操作规范的调整和补充。

APAS三维影像解析系统对动作技术分析的基本方法作者：韩浩天来源：《搏击·武术科学》2015年第05期摘要：中国从乒乓外交到乒乓球强国，不仅是因为大众的喜爱而能持续下来，更离不开教练员们和运动学专家的努力。

乒乓球是一项难度非常大的技术类项目，乒乓球在生物力学方面的研究离不开APAS三维影像解析系统，通过这一系统能够提供精确的量化数据，对人体运动进行矫正和评估处理。

关键词：APAS三围影像解析系统乒乓球正手拉弧圈球分析方法中图分类号：G847文献标识码：A文章编号：1004-5643（2015）05-0122-03乒乓球的变化博大精深，打法繁多，弧圈球技术作为当今的主流技术，深深的影响着乒坛的技术格局，弧圈球作为最基本的同时也是威胁性很强的进攻技术，有着研究的必要性。

本文从三维影像解析系统的基本模块、三维影像系统对乒乓球正手拉前冲弧圈球和高吊弧圈球技术分析的基本操作为例，介绍APAS三维影像解析系统的基本操作过程，从而为进行运动学分析的学者提供一定的参考。

1 APAS三维影像解析系统简介（1）APAS（Ariel performance analysis system）是由运动生物力学之父R.C.纳尔逊博士发明的，它是目前体育行业应用得最多的对运动技术进行运动学、动力学分析的软件。

它的基本原理是基于光学视频设想系统的三位运动分析，携带方便，能够提供精确的数据，对人体运动进行矫正和评估。

（2）APAS三维影像解析系统基本模块。

APAS三维影像解析系统的模块主要包括：CapDV视频采集；Trimmer视频剪辑；Digitize数字化；Transform三维转换；Filter过滤平滑；Display数据显示；APASview结果分析；Analog模拟信号分析；Vectors测力台相量。

2乒乓球接发动作三维影像解析系统的操作过程2.1影像采集过程三维影像解析系统的第一步是采集视频。

在拍摄进行前首先将辐射框架摆设在实验运动员的位置，根据框架调整两台摄像机的位置，要求两台摄像机能够看见至少21个框架球，调节摄像机高度、角度、焦距和拍摄频率。

摄像机轨迹运动画面大家都知道，数字技术运用于电影特技需要解决的基本问题之一是运动匹配，二维画面跟踪技术是目前广泛应用于画面跟踪领域以解决运动匹配问题的技术，但它只能针对被摄体进行跟踪，对于电影摄影的另一大主要运动——摄影机运动，就无能为力了。

近年来一种新兴的技术——摄影机运动轨迹反求技术，使得数字特技合成技术中的运动匹配功能趋于完整。

下文中，笔者将具体细致的阐述摄影机运动轨迹反求技术的诞生、原理、几个关键因素，以及与传统跟踪技术和MotionControl技术相比的优缺点。

电影摄制中的两种“运动”在电影摄影过程中有两种运动：一种是被摄体的运动，一种是摄影机自身的运动。

电影诞生的初期，卢米埃尔兄弟向世人展示“活动的照片”，这标志了电影的诞生，但当时他们并未意识到只有画面运动（被摄体运动），而没有摄影机运动，电影的魅力只被发掘了一小部分。

他们的后继者发现摄影机与演员同时运动产生的惊人效果后，电影的“运动性”才被真正展现在观众面前。

现代电影中“场面调度”和“机位调度”成了每位导演手中的一件利器，许多大受欢迎的影片正是很好的运用了这两点才使得电影有了无穷的魅力！电影摄影中这两种运动的结合可以在很大程度上帮助影片叙事的完成、风格的建立和人物的塑造。

在“演员动作”与“摄影机运动”的变化组合尝试中，电影人创造出许多新颖的手法，比如「拯救大兵瑞恩」中，摄影师将摄影机绑在减振器上拍摄模拟战场的惨烈和混乱；「重庆森林」中摄影机运动加抽帧的手法以体现迷幻与紧张的追逐；「罗拉快跑」、「有话好好说」这样的影片则直接将摄影机运动作为强化影片叙事、突出影片风格的主要手段。

可以说摄影机运动和演员调度的丰富组合已经被电影制作者广泛运用。

对于一些特殊类型的影片，尤其动作类型电影，“运动”更是影片最重要的组成元素。

在这类影片中，既有动作本身的美感，又有摄影机运动带来的丰富变换的视角，当两者绝妙结合在一起时，“运动”就成了影片最大的亮点。

在Blender中制作动态摄像机镜头和拍摄效果Blender是一款功能强大的三维建模和动画软件，其强大的渲染引擎和动画工具使得用户可以制作出令人叹为观止的动态摄像机镜头和拍摄效果。

本文将介绍一些在Blender中制作动态摄像机镜头和拍摄效果的技巧。

首先，我们来介绍如何制作一个跟踪镜头效果。

跟踪镜头是指相机在场景中随着物体的移动而移动，以保持物体始终位于画面中心。

在Blender中，可以通过使用空对象（Empty）和约束（Constraint）实现这一效果。

首先，选择相机，然后按Shift+A选择添加一个Empty。

将Empty放置在物体的初始位置上方，并将其缩放适当大小以方便观察。

接下来，选择相机，然后按Shift选择Empty，点击Ctrl+T打开约束菜单。

选择“Track To”约束，并将目标设置为Empty。

这样，相机将始终指向Empty所在的位置。

现在，当物体移动时，相机也会跟随移动以保持物体位于视野中心。

可以使用关键帧（Keyframe）在时间轴中设置物体和相机的运动轨迹，从而制作出逼真的跟踪镜头效果。

接下来，我们来介绍如何制作一个运动模糊效果。

运动模糊是指在拍摄快速移动物体时，相机捕捉到的图像呈现出一定的模糊效果。

在Blender中，可以通过设置渲染选项来实现这一效果。

首先，选择相机，并在属性面板中找到“Depth of Field”选项。

将其打开，并将“Focus Object”设置为物体或空对象，以便相机将依据物体的位置对焦。

然后，在“Motion Blur”选项中，可以设置模糊的程度和采样数量。

增加采样数量可以提高模糊效果的质量，但也会增加渲染时间。

现在，在渲染设置中启用运动模糊，然后在时间轴中设置物体的动画运动。

渲染时，Blender会根据相机和物体的运动轨迹自动生成运动模糊效果。

可以调整参数和采样数量来优化模糊效果的呈现。

最后，我们来介绍如何制作一个视角切换效果。

视角切换是指相机从一个位置平滑移动到另一个位置，以改变拍摄的视角。

无人机航拍摄影与三维建模作业指导书第1章无人机航拍摄影基础 (4)1.1 无人机概述 (4)1.1.1 无人机类型 (4)1.1.2 功能指标 (4)1.1.3 我国相关法规 (5)1.2 航拍摄影设备选择 (5)1.2.1 无人机选择 (5)1.2.2 相机选择 (5)1.2.3 云台选择 (5)1.2.4 镜头选择 (5)1.3 航拍摄影技巧 (6)1.3.1 飞行路径规划 (6)1.3.2 拍摄角度选择 (6)1.3.3 相机参数设置 (6)第2章三维建模基本原理 (6)2.1 三维建模概念 (6)2.2 三维建模方法 (6)2.3 三维建模软件介绍 (7)第3章无人机航拍影像数据获取 (7)3.1 航线规划 (7)3.1.1 航线设计原则 (7)3.1.2 航线设计方法 (8)3.2 影像数据采集 (8)3.2.1 飞行前准备 (8)3.2.2 飞行过程控制 (8)3.2.3 数据传输与存储 (8)3.3 影像质量评估 (8)3.3.1 影像质量评价指标 (8)3.3.2 影像质量评估方法 (9)第4章影像预处理 (9)4.1 影像校正 (9)4.1.1 畸变校正 (9)4.1.2 地理校正 (9)4.2 影像配准 (9)4.2.1 特征提取 (9)4.2.2 特征匹配 (10)4.2.3 变换模型 (10)4.2.4 配准评估 (10)4.3 影像增强 (10)4.3.1 亮度调整 (10)4.3.2 对比度增强 (10)4.3.4 颜色校正 (10)第5章三维建模流程 (10)5.1 数据准备 (10)5.1.1 数据收集 (11)5.1.2 数据筛选 (11)5.1.3 数据预处理 (11)5.2 三维重建 (11)5.2.1 特征提取 (11)5.2.2 相机标定 (11)5.2.3 空间坐标计算 (11)5.2.4 网格 (11)5.2.5 纹理映射 (11)5.3 精度评估 (11)5.3.1 控制点精度评估 (11)5.3.2 重采样精度评估 (12)5.3.3 对比分析 (12)5.3.4 用户评估 (12)第6章三维模型优化与修饰 (12)6.1 模型优化 (12)6.1.1 优化目的 (12)6.1.2 优化方法 (12)6.2 模型纹理映射 (12)6.2.1 纹理映射原理 (12)6.2.2 纹理映射方法 (12)6.3 模型修饰与渲染 (13)6.3.1 模型修饰 (13)6.3.2 渲染输出 (13)第7章无人机航拍摄影在三维建模中的应用 (13)7.1 建筑物三维建模 (13)7.1.1 数据采集 (13)7.1.2 数据处理 (13)7.1.3 应用实例 (13)7.2 道路及地形三维建模 (13)7.2.1 数据采集 (14)7.2.2 数据处理 (14)7.2.3 应用实例 (14)7.3 其他领域应用 (14)7.3.1 水利工程 (14)7.3.2 矿产资源 (14)7.3.3 环境保护 (14)7.3.4 文化遗产保护 (14)7.3.5 农林业 (14)第8章三维模型可视化与交互 (14)8.1.1 三维模型数据结构 (15)8.1.2 三维模型渲染方法 (15)8.1.3 纹理映射与材质 (15)8.2 三维模型交互操作 (15)8.2.1 交互方式概述 (15)8.2.2 旋转、平移和缩放 (15)8.2.3 剖切与测量 (15)8.3 虚拟现实与增强现实应用 (15)8.3.1 虚拟现实技术概述 (15)8.3.2 增强现实技术概述 (15)8.3.3 三维模型在虚拟现实与增强现实中的应用 (15)第9章无人机航拍摄影与三维建模的安全与法规 (16)9.1 无人机飞行安全 (16)9.1.1 飞行前准备 (16)9.1.2 飞行操作 (16)9.1.3 应急处理 (16)9.2 数据安全与隐私保护 (16)9.2.1 数据存储与传输 (16)9.2.2 数据使用与管理 (16)9.3 相关法规与政策 (17)9.3.1 法律法规 (17)9.3.2 政策文件 (17)第10章无人机航拍摄影与三维建模实践案例 (17)10.1 案例一：城市建筑群三维建模 (17)10.1.1 无人机航拍摄影 (17)10.1.2 数据预处理 (17)10.1.3 三维建模 (17)10.1.4 模型质量控制 (18)10.2 案例二：考古遗址三维建模 (18)10.2.1 无人机航拍摄影 (18)10.2.2 数据预处理 (18)10.2.3 三维建模 (18)10.2.4 模型质量控制 (18)10.3 案例三：自然灾害监测与评估 (18)10.3.1 无人机航拍摄影 (18)10.3.2 数据预处理 (18)10.3.3 灾害评估 (18)10.3.4 三维模型应用 (18)10.4 案例四：大型工程三维监测与管理 (19)10.4.1 无人机航拍摄影 (19)10.4.2 数据预处理 (19)10.4.3 三维建模 (19)10.4.4 三维模型应用 (19)第1章无人机航拍摄影基础1.1 无人机概述无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）是一种不需要载人即可远程或自主控制飞行的航空器。