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光線干涉現象論文

文章摘要：對于光的本性的認識，幾個世紀以來始終存在著激烈的爭論，光的波粒二象性是兩種學說相互妥協的結果。在解釋一些現象如干涉和衍射時，人們就用波動說去解釋，而對另一些現象如光電效應就用微粒說去說明。這種既是微粒又是波的存在在觀念上確實叫人們不容易接受，其原因是到現在為止還沒有一種理論能很好地把波動和微粒統一在一個模式下。本文正是從這樣一種出發點來探討光的本性。

假設有一個光源S1，在S1前放置一塊屏幕，從S1發出的光（光子）會將整個屏幕均勻的照亮。我們知道，屏幕的亮度是與落在屏幕上面的光子數的多少有關的。嚴格地說，屏幕的亮度是以垂直于屏幕的光線與屏幕的交點為中心向四周逐漸變暗的。但這種變化決不是幾率問題。證明如下：把S1放在一個半徑為R1的球的中心，假設S1在單位時間里發射出N個光子，則單位球面積上所接受的光子數等于光子數N除以球的總面積4πR12，如果把球的半徑由R1變為R2（R2＞R1），則在單位球面積上所接受的光子數就變為N除以4πR22，由于R2大于R1，所以半徑為R1的球在單位球面積上接受的光子數大于R2球單位面積上的光子數。這就是為什么屏幕上的亮度是由明到暗逐漸變化的原因。當屏幕距光源的距離很大且屏幕的面積又很小時，就可以近似的認為屏幕上的光子是均勻分布的。

現在把另一個相干光源S2放在靠近S1的地方，情況有了變化。在垂直兩個光源的平面上出現了明暗相間的圓環，而在平行兩個光源的平面上，則出現了明暗相間的條紋見圖一，這就是人們所說的光的干涉條紋。因為干涉現象是波動的最主要特征，所以這也就成了光具有波動性的最有力證據之一。我們知道機械波是振動在媒質中的傳播，當有兩列相干波源存在時，媒質中任意一點的振動是兩列波各自到達這一點時波的疊加。當到達這一點的兩列波的相位相同時，則在這一點上的振幅最大，如果兩列波的相位相差1800時，則振動的振幅相互抵消，這樣就形成了有規則的干涉條紋。經典光學正是套用機械波的方法證明光的干涉條紋的，而傳播光的媒質以太已被證明是根本不存在的，這樣用機械波的方法證明光的干涉條紋也就顯得比較牽強。量子力學在解釋干涉條紋時則采用的是幾率波的方法，認為亮的地方是光子出現幾率多的地方，暗的地方則是光子出現幾率少的地方。問題是當只有一個光源時，光子是均勻分布在屏幕上的，而當存在另一個相干光源時，按照量子理論光子就會集中出現在一些地方而不去另一些地方，幾率的解釋是不能使人心悅誠服地接受的。愛因斯坦曾用上帝不擲骰子來表達他對用幾率描述單個粒子行為的厭惡。這就是目前對于光的干涉現象的兩種正統解釋方法。我們對于光本性的認識是否還存在其它我們沒有考慮到的因素，是否還存在其它的證明方法來統一光的波粒二象性即用一種理論解釋來解釋波動性和粒子性呢？

為了找到這種新的理論，在此我們不得不在現有光量子理論基礎上進行一些必要的修正即單個光量子的能量是變化的，光子的能量和質量是相互轉化的，轉化的頻率就是光的頻率。頻率快光子的能量大質量小，相反，頻率慢則光子的能量小質量大，這樣光子在空間所走的路程就形成了一條類波的軌跡。在論證光的干涉現象之前，我們先對光源進行定義。單頻率點光源---頻率單一且所有光子在離開光源時的狀態（相位）都相同。單頻率點光源具有這樣兩個特點，其一在距光源某一點的空間位置上，光子的狀態不隨時間變化。其二光子的狀態隨距點光源的距離作周期變化。光的波長指的是光子在一個周期的時間內在空間運行的距離。

我們在x軸上設置兩個點光源S1和S2，如圖一所示。令P為垂直平面上的一點，從P點到S1和S2的光程差PS1-PS2為波長的某個正數倍ml（m=±1，2，3，…）。從S1和S2出發的兩列光子，將同相地達到P點，狀態相同。再令Q為垂直平面上的另一點，從Q到S1和S2的光程差也為ml。過P和Q點做一條曲線，使得這曲線上所有過XO的垂直平面內的點的軌跡都具有這樣的性質，即這條曲線上任意一點到S1和S2的距離之差為常數，根據解析幾何我們知道，這曲線是一條雙曲線。如果我們設想這一雙曲線以直線XO為軸旋轉，則它將掃出一個曲面，叫做雙曲面。我們看到，在這曲面上的任意一點，來自S1和S2的光子始終都是同相位的（相位差保持不變），光子在曲面上的每一點的狀態是一定的，沿曲面上的點的狀態是周期變化的。由于光的波長很短，光子沿曲面的這種周期變化是不容易被觀測到。

同理，我們令T為垂直平面上的另一點（圖中未畫出），從T點到S1和S2的光程差TS1-TS2為波長的l/2×（2m+1）倍（m=±1，2，3，…）。從S1和S2出發的兩列光子，將以1800的相位差達到T點。再令V為垂直平面上的另一點（圖中未畫出），從V到S1和S2的光程差也為道長l/2×（2m+1）倍。過T和V做一條曲線使這曲線上任一點到兩定點S1和S2的距離之差為常數，這曲線也是一條雙曲線，以XO為軸旋轉同樣將掃出一雙曲面。所不同的是來自S1和S2的光子到達這曲面上的任意一點的相位差始終為1800，疊加后的最終狀態是一個恒定的值。

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歷史文化紀錄片光線景觀研究

摘要：歷史文化紀錄片通過各類影像形態，重新探索對歷史的理解，不僅提供直觀意義上的影像形態，也通過創建視覺場景創構了集群化的獨特“景觀”。珍貴的影像記憶是紀錄片的價值所在，而光線構成是紀錄片影像創作的核心要素，通過光線呈現的“景觀”，觀眾從視網膜的生理場轉入形象思維的心理場。歷史文化紀錄片中的光線通過對時間、空間等維度的刻畫，與其他畫面造型元素一同將畫框中的風景轉化為含情的景語。

關鍵詞：歷史文化紀錄片；光線景觀；時空建構；意境

營造珍貴的影像記憶是紀錄片的價值所在。在國家大力發展文化產業而營造的有力氛圍與政策指引下，歷史文化紀錄片用當下的眼光來構建歷史、以史鑒今，通過對歷史遺跡、文化景觀等的表達，折射出當代人對民族歷史文化的反思，在觀照歷史的同時獲得新的體驗與感受。作為紀錄片影像創作的核心要素，光線能夠藉由創作者的靈思呈現出“景觀”，光線呈現的“景觀”是觀眾從視網膜的生理場轉入形象思維的心理場的建構過程。“昔人論詩，有景語情語之別，不知一切景語皆情語也。”在紀錄片制作流程逐步走向電影化的今天，光線早已不再僅僅承擔簡易的照度提升作用，通過時間、空間等維度的刻畫，光線與其他畫面造型元素一同將畫框中的風景轉化為含情的景語。

一、景現畫中態：光線設計與時間表現

“我們在時間之中才能觀察對象、直觀對象，同時也在對象的觀察中查知時間的存在，感受不在場的時間。時間的秩序就是所有現象的秩序。”①歷史文化紀錄片借助于畫面的運動形成了它的時間，并在時間的流動中表現歷史。紀錄片畫面中的光線存在，豐富了歷史背景敘述的有序性，實現了紀錄片時間運動的先后過程變化。隨著時間的變幻和季節的更替，光的強度發生著變化，正是在不斷變幻之中，重新塑造著觀眾對歷史空間的理解，激發起受眾對當時歷史時空的無限遐想。（一）生命之源：光線品質與歷史觀照。光是人類生存的能量來源，影響著人們的生活習慣與發展方向，光源的發展與變革伴隨著人類日常生活需求而變換，影響著人們的作息習慣與生活方式。火的應用，在人類文明發展史上有著極其重要的意義。篝火、火把等自然火是人類在野外獲取溫暖、驅除恐懼的重要工具，也是久遠時空的時間表征。紀錄片《楚國八百年》中，創作者通過多個篝火、火盆、火把等火光源的前后映照，呈現出了三千六百多年以前，中國商代初期的時空畫面。歷史文化紀錄片通過光線品質形成歷史觀照，通過火把、油燈、蠟燭等光源將觀眾帶入到久遠的歷史時空。油燈、蠟燭等人工取火光源的出現促進了人類體制和社會的發展，也可以成為紀錄片中20世紀以前的時間表現。紀錄片《河西走廊》第七集《敦煌》中，李工在莫高窟里手持油燈小心翼翼地畫著壁畫，他的身旁放置著一個燭臺和另一盞油燈。畫面中微微顫動的油燈和蠟燭光，呈現出了一千多年前敦煌莫高窟里畫工精心繪畫的環境景觀，李工手中晃動的油燈與燭光表現出了彈指間滄海桑田、一霎那轉身千年的時間變換。在漫長的歷史長河中，照明方式經歷了由動植物油脂為原料的火光源，向由以電為能的人造光的轉變。在歷史文化紀錄片中，光源的存在與變化可以有效地呈現出歷史的時間演變及其隔離感，營造出別具特色的空間場景及氛圍。（二）時之刻度：光源選擇與時間表現。光源的選擇，無疑為紀錄片多樣化的呈現創造了條件。為了表現原始社會的久遠，畫面中離不開太陽光、篝火、火把等自然光的點綴。近代社會，隨著科學技術的發展，人工光源越來越明亮，樣式種類越來越多元化，夜晚的街道不再被黑暗所充斥，時間被人們自由掌控。光線在進一步豐富人們生活的同時，給予觀眾身臨其境的真實體驗感，增強了歷史文化紀錄片的歷史厚重感。陳曉卿導演的最新紀錄片《風味人間》，以全球視角探求中國美食的獨特性。紀錄片中浙江龍泉農村祈神廟中昏黃的鎢絲燈光與澳門西餐館中亮麗的熒光燈形成了鮮明的對比，兩種燈光樣式不同、屬性各異，既構成了不同地域空間的獨有風味，又帶來了不同的視覺影響。（三）感同身受：視覺體驗與時間變換。“影像敘述的時間意識有時候會給人帶來特殊的心理體驗。人們津津樂道于歷史的時候，往往是希望暫時逃離現實的緊張焦慮，而在歷史的時空獲得一番想象的快感。超越時空距離感的強調往往給人很濃的歷史感。”②歷史文化紀錄片中的光線可以放大歷史瞬間，實現時間觀念下的歷史強調，更加細膩地還原歷史情境和氛圍。紀錄片《河西走廊》第三集《驛站》中，為了表現各個沿途驛站對絲綢之路繁榮發展的重要作用，攝影師在拍攝駱駝城遺址、黑水城遺址、玉門關遺址、河倉城遺址、壽昌古城遺址、嘉峪關城遺址等這些溝通漢帝國與西域的重要橋梁時，采用了延時攝影的方式，畫面中的驛站遺址上，光線隨著天空中烏云的翻滾變化快速地明暗變換著。靜止的驛站遺址在運動光線的修飾下，仿佛穿越歷史的歲月長空回到兩千多年前的漢朝。

二、景含畫中情：光線造型與空間構造

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光線傳媒的動漫經營管理模式探究

摘要：光線傳媒全產業鏈覆蓋的特質，雖然擁有諸多動漫企業無法與之匹敵的優勢，如合作機制明確、版權有保障、市場細分明確等，但是也有其尚未解決的問題：投資的許多公司仍在成長期、以神話為背景的題材面臨著更多的挑戰、缺少行業內可借鑒的經驗、電影衍生品相對落后等。建議光線傳媒調整公司整體產業布局、持續追求差異化風格、提高財務資金管理能力、積極開發衍生品。

關鍵詞：光線傳媒；動漫；經營管理

一、引言

1926年，萬氏兄弟打造了我國第一部獨創黑白無聲10分鐘動畫短片《大鬧畫室》。之后，我國動漫產業沒有取得長足的進步，而是同國內跌宕起伏的經濟發展而變化。此番狀況一直持續到2013年，互聯網巨頭涌入動漫產業進行布局，網絡迅速普及。隨著互聯網文娛巨頭的資本進場，我國動漫產業再度得到了資本的青睞，并取得了突破性的發展。如今，針對動漫產業的政策扶持及技術升級，使其擁有了更廣闊的空間。我國動漫產業總產值在2018年突破1500億元大關，在線內容方面擁有近150億元的市場規模。由于動漫產業的特殊性，其巨大的產值能力主要得益于下游衍生開發的產值輸出。雖然近年來動漫產業在資本市場上的熱度日益冷卻，但毫無疑問的是，審慎理智的市場態度將會促進動漫產業建立更為穩定成熟的市場體系，并能使眾多動漫公司優勝劣汰。北京光線傳媒股份有限公司，簡稱光線傳媒（EN-LIGHTMEDIA），自2015年開啟彩條屋影業動漫集團后，便在動漫領域持續發力。雖然近幾年來少有爆款，但2019年夏天上映的《哪吒之魔童降世》（以下簡稱《哪吒》）票房和口碑俱佳，刷新了國內外多項歷史記錄，它不僅是我國影史票房最高的動畫電影，也是全球單一市場票房最高的動畫電影。多項榮譽加身的《哪吒》算得上是真正的“國漫之光”。耗時5年精心打造，光線傳媒到底在動漫產業鏈的經營管理上下了多少工夫，便是本研究的意義所在，也希望可為其他涉獵動漫的行業提供些許可借鑒的經驗。

二、光線傳媒經營管理模式分析

（一）光線傳媒公司簡介。光線傳媒成立于1998年，是我國最大的民營傳媒娛樂集團，主營業務包括電視節目制作與發行，電影投資、制作、宣發，電視劇投資、發行，藝人經紀，新媒體互聯網、游戲等。光線傳媒成立彩條屋計劃后，發行了《西游記之大圣歸來》《大魚海棠》《精靈王座》《哪吒》等動畫電影。公司的標志“E”惹人注目，不斷的改進和創新使其一直處于行業前沿。當前公司影視業務經營穩健，動畫電影業務崛起，成為公司重要收入來源之一。2020年1月9日，胡潤研究院《2019胡潤中國500強民營企業》，光線傳媒以市值290億元位列第254位。（二）光線傳媒動漫經營管理模式。1.資本聯姻模式通過時間梳理可以看出，光線傳媒近年來頻頻與資本聯姻，在2018年5月根據合同與阿里巴巴合作結束之前，提前采取措施與騰訊實現了深度綁定的合作關系。阿里巴巴最初想要與光線傳媒合作，無外乎看重了其影視發展，然而合作期間遭遇影視低谷，最終一拍兩散。后續和貓眼、微影、騰訊的合作，為光線傳媒的影視、動畫電影、動漫游戲、動畫衍生品接連鋪路。2018年的股權轉讓，甚至為光線傳媒儲備了不少資金以備動漫研發和宣傳。幾年來，光線傳媒投資和開發的動漫電影頗多，但少有爆款。2019年夏天，《哪吒》上映，無論是內容、質量還是表達的愛與情感都十分精良，資本聯姻的模式使得耗時5年的佳作沒有被辜負。光線傳媒近年與資本聯姻的情況，如圖1所示：2.個性化運作模式最能體現光線傳媒動漫經營管理模式的還是其個性化的運作模式，如表1所示：從表1可知，國內近年來知名且較為優質的各個動漫制作公司，均沒有將重心完全放在打造動漫產業上，而是存在許多其他方面的營收。此外，各公司旗下的經營范圍并不能保證完整的動漫制作過程，即各公司還需要外包公司或動畫投資公司協助其完成動漫制作。光線傳媒運作模式的個性化主要體現在以下幾個方面：（1）成立“彩條屋影業”動漫集團。彩條屋影業公司成立前是光線傳媒的動畫部，《哪吒》便是由彩條屋出品的動漫電影。2015年10月彩條屋的正式成立，向大眾傳達了光線傳媒將正式沖擊動漫領域。宣布成立彩條屋的同時，公司還宣布了22部動漫的拍攝計劃，其中便包含《哪吒》《姜子牙》。（2）投資動漫產業鏈。光線傳媒2019年年報顯示，彩條屋影業已經投資了20余個動漫產業鏈上下游公司，這些公司橫跨三維動畫、二維動畫、漫畫、游戲、國外版權等，覆蓋業內大部分主流的獨立動漫制作公司。如此完善的儲備，造就了光線傳媒從籌備設計到制作、調整、后期宣傳、衍生品維護、版權維護等一系列的活動皆可由自身消化，強大的業務布局，在國產動漫電影生產艱難的環境下為光線傳媒開出了一條光明大道。（3）吐故納新。光線傳媒自2013年便開始大幅度裁員，無論是老員工還是實習生都包含在內。同時，為了提升動漫制作的整體實力，不斷招賢納士，并投資關聯公司。通過吐故納新不斷更新換代，光線傳媒擁有了更具能力的員工和資質。光線傳媒2018年的年報顯示，動漫業務板塊已成為公司主要業務之一，橫向領域優勢最為明顯，也是最具潛力的板塊之一。3.掌控終端模式隨著傳媒產業的發展及傳媒競爭的白熱化，是否掌握傳播市場的終端客戶資源（廣告商、受眾等），便成為傳媒業經營中最為關鍵的制勝點。從光線傳媒制作和投資的動漫可以明顯看出，不同于《熊出沒》《喜羊羊》等低幼動畫，公司更傾向于覆蓋全年齡段的觀眾，這也為其動漫產業爭取了更大的受眾面，即掌控了更加全面的受眾終端。同時，像《哪吒》這樣口碑突出的影片，很容易受到B站這種聚集大量青年二次元群體的喜歡，消費者之間快速的擴散，加之光線傳媒自身的宣傳，在這個網絡便捷的時代，優質的資源很快就會傳遞到受眾端。這種掌控終端的經營管理模式，直接增加了受眾者，也就是增加了票房和收入。（三）光線傳媒動漫經營管理模式存在的問題。1.諸多投資的公司仍處于成長期光線傳媒看似在動漫領域開展工作可以省時省力，其實不然。雖然其投資了20多家與動漫相關的公司，但是面臨諸多公司仍處于成長期的問題，對于這些公司，光線傳媒需要花費大量時間、精力與耐心去培育好的IP作品。在這段時間里，公司的發展情況，以及環境的發展出現變數也未曾可知。即使光線傳媒投資了動漫產業鏈多家公司，這些公司未來的發展也是未知的，所以這樣的方式還是存在一定風險。除了光線傳媒的控制與決策，也要看動漫公司自身的經營和能力。2.動漫制作背景不夠突出現如今，國家各方面發展向好，國民物質生活有保障，于是對精神文化的追求愈發執著。由于國內的文化背景及國內外的文化差異，我國許多動漫電影都逃不過熟悉的神話背景。光線傳媒未來將打造的“封神宇宙”系列電影，便是依靠神話故事的情境而創作，若對比以往的影視資源沒有較為顯著的突破，從長遠來看，很容易給觀眾帶來審美疲勞。非原創題材的神話背景，通常是大眾所熟知的特定場景，因此很可能成為制作影片的劣勢。動漫的創作背景，還需要與我國文化背景相結合，堅持原創的背景與題材。3.缺少可借鑒的經驗目前，國內許多動漫公司逐漸把動漫全產業鏈作為自身的經營目標，然而，這些公司的經營業務繁雜，很難快速地實現該目標。雖然光線傳媒提前創立了這種綜合的模式，但是目前并沒有足夠可以借鑒的成功經驗。產業布局如此之大，使得公司管理上的難度增加。因此，還需要公司在未來的經營管理道路上不斷摸索，不斷部署對于動漫領域的發展方向和能力，嘗試借鑒國外的動漫經營模式，將經營管理模式不斷標準化、規模化。4.衍生品相對滯后早在2014年，光線傳媒總裁王長田就對外宣稱打造中國迪士尼。然而，迪士尼影片上映前半年就會推進衍生品開發。且不提光線傳媒其他影片衍生品有多落后，即使《哪吒》這部耗時超長的巨作，其衍生品僅在上映前不到兩個月內才想起建議彩條屋影業關注《哪吒》衍生品的開發和眾籌。這主要是因為片方資金回收的重點在票房，衍生授權相對滯后，項目啟動晚、打磨過程長，直接導致衍生品跟不上影片前進的步伐，未能及時創造原本可得的效益。

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室內光線環境設計管理論文

英國著名建筑師理查德·羅杰斯說:“建筑是捕捉光的容器,就如同樂器捕捉音樂一樣,光需要使其展示的建筑。”的確,光是建筑的靈魂,沒有光,視覺無從談起,建筑形式元素中的形態、色彩、質感依托光的能量,使我們體驗到建筑在四季中的變化及一天中早、午、晚的差異。光與影所渲染的建筑,提升了環境質量,使我們自然地融入光與建筑交織所凝結的意境之中。

建筑設計思維的發展促進了人們對光的認識,光的作用愈加從室外轉向室內、從功能轉向精神。觀念的轉變帶動建筑設計的進步,使建筑水平躍入新的層次。

以造型為手段塑造建筑而建立的古典建筑的思維模式代表了古人對建筑的評判標準,這種評判標準具有深厚的歷史淵源和廣泛的文化基礎,一直延續到上世紀初現代主義的誕生。這種造型主義的表現重點集中在建筑外部形式元素,如體現建筑的體量感、凹凸變化、比例尺度等審美意識,光的運用大多局限在室外造型方面以突現建筑本身的立體感及建筑立面的起伏效果。遺憾的是由于室外光是自然光,光不能為人隨心所用,這體現了建筑對光的無奈。隨著現代主義建筑的興起,建筑師意識到建筑內部空間是建筑的主體,外部形態是建筑室內空間機制的外顯,建筑的重心轉移到了內部空間的處理,同時人工光源的開發受到了極大推動,室內光環境得到了空前的發展。

光環境在室內發揮著舉足輕重的作用,內部空間的限定已由面體圍合的封閉狀態發展到半開放及開放的不同層次,其中光在創造空間中扮演著獨特的角色。光創造空間無需實體圍合,除利用自然光還利用各種人工光的形態及顏色塑造空間,開辟了空間性質的新領域。在連續空間序列中,光同樣顯示出自己的潛力。由于空間概念加入了時間因素,使人們不再從靜止的角度觀賞空間,建筑不再是凝固的音樂,而是可以體驗的流動空間序列。光由于可以限定空間,改變空間的性質,在創造空間序列時,通過控制亮與暗、大與小、虛與實、強與弱可獲得抑揚頓挫的空間連接起伏效果,構成復合的室內光空間序列。光在聚焦視覺重點,突出核心形態方面是其他手段所無法比擬的。視覺焦點能打破空間均質化所造成的單一形式的視覺現象,防止產生視覺疲勞。其手段是運用視覺感受的差異性原則制造等級偏差以強烈地吸引視覺的注意力,光集束于某一點,從而降低其他區域的亮度達到突顯目的,使主次輕重一目了然,空間重點得以強化。

現代建筑由于光科技的提高與普及,室內光環境具備了豐富的語匯,在提供普通功能照明的同時向精神層面發展,用藝術的照明手段體現照明內涵,催生室內不同空間的個性特征,使室內空間環境貼切地烘托出鮮明的空間氣氛。室內空間完成功能需要之后,最終要解決與人的情感交流,這種情感通過視覺及身體的體驗而轉換成空間性格知覺。不同的空間給人的感受不同,形成特定的空間性格,空間設計正是要追求空間性格的差異,追求特定精神需求的空間氣氛,滿足人們豐富的空間心理知覺感受。光具有令人感動的魅力,可激發自由、豐富、靈動的聯想,光通過強化、弱化、虛化、實化等特有的表現手段,可渲染特定的空間氛圍,塑造各種不同的空間性格,使室內空間這一物質存在上升到精神的高度。空間與光環境具有近似的一面,都具有體現精神化的特質,空間與光環境融合會提升其精神含量。美國建筑師路易斯·康深刻地揭示兩者之間的關系:“設計空間就是設計光”。

運用光語言

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醫學圖像三維重建設計分析

通過醫療設備獲取的圖像都是二維醫學斷層掃描圖像，但人體的結構是三維的，二維圖像不能看到人體內部的物體結構，并對人體器官的整體結構分析造成障礙。把二維圖像進行三維重建，重建后的圖像可以模擬人體結構，便于觀察和分析病情，因此本文通過面繪制和體繪制兩種方法對醫學圖像進行三維重建，本文主要介紹面繪制和體繪制三維重建的理論和具體實現過程。

1面繪制三維圖像重建

面繪制是三維物體在二維平面的投影，是一種基于體素的表面重建，即直接從體數據提取物體表面的方法。本文以人腦圖像為例，應用面繪制里的移動立方體法重建三維圖像，通過輪廓提取和等值面明暗顯示兩個步驟重建三維腦部圖像。1.1輪廓提取我們主要提取腦結構的表面形態，不考慮內部結構特征，因此叫輪廓提取。我們對表面輪廓進行采樣點提取，采樣點是由多個體素組成，一個體素又由8個頂點的多個立方體組成。首先，找到腦部的輪廓區域，計算每一個體素標量值的所有拓撲狀態，如果標量值大于輪廓線的標量值，把該體素記為屬于輪廓區域內的點，否則標記為輪廓區域外的點。然后，尋找頭表面和背景的邊界，去掉背景區域，計算頭表面的灰度閾值G，在頭表面內部的所有像素的灰度值都大于設定的閾值G，在頭表面的外部所有的灰度值都小于設定的閾值G。根據各頂點與設定的閾值的關系，把頂點分為2類，分別有黑、白兩色表示，遍歷立方體的每一個頂點，如果兩個頂點的顏色相同，該邊上不存在邊緣點，否則，在此邊上必然有一個邊緣點，用直線將遍歷后的所有小正方形的邊上邊緣點連接起來，并對公共邊合并，這些連接的線就構成了邊界的輪廓線，沿著邊界線將背景和頭表面區域分離開。處理完一個體素后，前后移動到另外一個體素，當所有的體素都遍歷完后，輪廓就繪制出來了。算法的步驟為：（1）選擇一個體素。（2）計算該體素中每一個小立方體頂點的內外狀態。（3）生成每個頂點的二進制編碼的索引值。（4）用該索引值創建樹型表，并計算標量值。（5）用樹型表計算每個點所連接的邊的位置。由于算法過程是對每一個體素單獨處理，一些頂點組成的邊緣可以會重復使用，在遍歷頂點的時候沿著相同的方向進行，通過程序消除重復使用的點即可。遍歷所有體素是輪廓提取的重點，本文用查表法遍歷每一個體素，將體素的八個頂點與閾值比較后產生一系列的邏輯值構成八位索引值，通過三維圖像的256種構型組成一個三角部分的查找表。通過查找表可以直接獲得輪廓區域的信息、索引號及指向三角部分的位置，最后找到所有三角部分的位置鑲嵌成表面輪廓。1.2等值面的明暗顯示為了真實的顯示物體表面的情況，使重構的三維圖像更直觀，本文對用三角片構成的物體表面設置光照效果，還要解決在特定的光照模型下的表面法向量的計算。首先，選擇光照模型，采用的光照模型為：I=Ia+(IS-Ia)cosθ，其中，I為物體表面光強度；Ia為環境的光強度；IS為光源的光強度；θ為入射光與表面法向量的夾角。然后，計算表面法向量，先用灰度差分法計算體素頂點上的灰度梯度值，再對八個頂點的法向量進行線性插值就可以得到每個頂點的法向量，把計算得到的法向量值代入光照模型公式，就可以計算出表面物體的光照強度。最后，將其投影在某個特定的二維平面上進行顯示，從而得到有光感效果的三維表面圖像，重建的輪廓及表面如圖1所示。

2體繪制三維圖像重建

表面繪制可以有效的繪制物體的三維表面，但缺乏內部信息的表達；體繪制可以直接由體素生成三維物體，能夠表達物體的內部信息，傳統的體繪制方法主要通過點、線和幾何多邊形繪制三維物體，但繪制后，圖像的真實感欠佳。比如：最大強度投影法重建后可以更直觀的觀察圖像，但是不能從圖像上看出沿著光線的最大值，即不能清晰的觀察到單個物體及相互之間的空間關系及具體位置。因此，本文提出按照圖像順序進行體繪制，該方法是發出一條光線通過像素進到場景中，然后用某一特定的為計算像素值的函數計算沿光線所遇到的數據，確定圖像平面中每個像素值。這樣可以清晰的分辨出圖像在空間域的具體位置，使繪制后的結果更真實。圖1重建的輪廓與表面按照圖像順序進行體繪制也叫做光線投射，先確定圖像上的一個像素值，調整好相機的參數后，從相機發出一條光線并穿透該像素，然后用一些設定好的函數計算光線所遇到的數據，得到具體的像素值。選定的函數不同，獲得的圖像也不同，可以從多個角度去觀察圖像，圖像觀察全面。光線投射是重建圖像的重要過程，本方法使用一個標準正投影柵格投影。光線具有互相平行的特點，并與視平面垂直，沿著每條光線的數據值是按照一個光線函數處理的，并將其轉換為灰級像素值。光線投射有兩個主要步驟：首先確定沿光線遇到那些數值，然后按一個光線函數處理這些數值。雖然在實現中這兩步典型地是結合在一起的，但這里我們單獨對待它們。由于需要按規定的光線函數來確定沿光線提取的數值，讓我們通過人腦圖像繪制的實例看看幾種不同的光線函數對顯示結果的影響。假設一條光線通過8位灰度體積數據時的數據值剖面，灰度數據值范圍為0~255。圖2是使用四個不同簡單光線函數轉化為灰級值的顯示結果。圖2四種不同光線函數繪制的結果前兩個光線函數，最大值及平均值，是對標量值本身的基本操作。第三個光線函數計算沿光線首次遇到等于標量值為30處的距離，第四個函數使用α合成技術，將沿光線的值看作按單位距離累積的阻光度樣本值。并非所有的體繪制方法都可分到按圖像順序繪制。例如，體繪制的錯切-變形法將三維視覺變換分解成三維錯切變換和二維的變形變換。體數據按照錯切變換矩陣進行錯切，投影到錯切空間形成一個中間圖像，然后再將中間圖像經變形生成最后的結果圖像。這種算法的最主要特點是按照主要的視線方向選擇切片數據集和投影數據。當視線的方向變化時，投影方向不一定變化。如果我們從體積的基平面投射光線做正交投影，則相當于使體積錯切，使光線變得與基平面垂直。如果所有光線都源自于基平面上體素中同一平面，那么，這些光線與該體積的每個后續平面上的體素相交在連貫的位置上。

3結論

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