三维立体机房管理系统

三维立体机房管理系统（推荐8篇）

三维立体机房管理系统 篇1

曾经看过一部好莱坞科幻大片《异形》中，有这样的场景：在外星球上，勘探人员在进入未知洞穴之前，先释放一个可控制飞行状态的球状飞行器，飞入洞穴中，球状飞行器机体上有一圈的激光发射器，发射激光照射到洞穴内壁上，然后计算得知洞穴内壁的轮廓数据，无线传送至终端形成全息影像，供勘探队员了解分析其中的轮廓，用来避免其中的未知的危险。这其中就运用到了三维立体扫描技术。

三维立体扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，通过测量空间物体表面点的三维坐标值，得到物体表面的点云信息，并转化为计算机可以直接处理的三维模型，又称为“实景复制技术”。该项技术是集光，机，电和计算机于一体的一项高新技术。此技术作为获取空间数据的有效手段能够快速的获取反映客观事物实时动态变化，真实形态特性的信息。三维立体扫描仪就是针对三维信息领域的发展而研制开发的计算机输入信息的前端设备，只需对任意实际物体进行扫描就能在电脑上得到实物的三维图像和物体的真实色彩。三维扫描仪分为两大类：接触式与非接触式。接触式有三坐标测量机，铣削测量机；非接触式有激光扫描仪，照相式扫描仪，CT断层扫描仪。

三维立体扫描技术的发展历程：

第一代：

接触式测量又成为机械测量，这是目前应用为广泛的自由曲面三维模型数字化的方法之一。三坐标测量机是接触式测量仪中的典型代表，它是以精密机械为基础，综合运用了电子技术，计算机技术，光学技术和数控技术等先进技术。根据测量传感器的运动方式和触发信号的产生方式不同，一般将接触式测量方法分为单点触发式和连续扫描式两种。三坐标测量机的测量传感器的主要形式为各种不同直径和形状的探针，当探针沿着被测物体表面运动时，被测表面的反作用力使得探针发生形变，这种形变触发测量传感器将测出的信号反馈给测量控制系统，经过计算机进行相关的处理得到所测量点的三维坐标。其特点是：适用性强，精度高，不受物体光照和颜色的限制;适用于没有复杂型腔，外形尺寸较为简单的实体测量；由于采用接触式测量，可能会损伤探头和被测物表面，也不能对软质物体进行测量，应用范围受限制，切测量前需要规划测量路径，测量速度慢，效率低；目前还需要人工干预，不可实现全自动测量；接触式测量的扫描路径不可能遍及被测曲面的所有点，获取的只是关键特征点，因而测量结果往往不能反映整个零件的形状。三坐标测量机就是第一代三维立体扫描技术的典型代表，特点是逐点扫描，速度慢。

第二代：

第二代三维立体扫描技术的代表是三维激光扫描仪。二代技术的普遍特点逐线扫描，速度仍然比较慢。三维激光扫描仪是现代计算机技术和光电技术的发展使得基于光学原理，以计算机图像处理为主要手段的三维自由曲面非接触式测量技术得到了快速的发展，各种各样的新型测量方法不断产生，它们具有非接触，无损伤，高精度，高速度以及易于在计算机控制下实现自动化测量等一系列的特点，已经成为现代三维面形测量的重要途径和发展方向，而三维激光扫描仪在非接触式扫描中占据着非常重要的角色。三维激光扫描仪按照扫描成像方式的不同，激光扫描仪可分为单点扫描仪，线列扫描仪和三维扫描仪。而按照工作不同原理来分类，可分为脉冲测距法和三角测量法。脉冲测距法：激光扫描仪是由激光发射体向物体在时间t1发送一束激光，由于物体表面可以反射激光，所以扫描仪的接收器在时间t2接收到反射激光，有光速C，时间t1,t2计算出扫描仪与物体之间的距离d=(t1-t2)c/2。用该方式测量近距离物体的时候，就会产生很大的误差，所以相位法比较适合测量远距离物体，如地形扫描，但是不适合近景扫描。三角测量法：三角测量法的原理是，用一束激光以某一角度聚焦在被测物体表面，然后从另一角度对物体表面上的激光光斑进行成像，物体表面激光照射点的位置高度不同，所接受散射或者反射光线的角度也不同，用CCD光电探测器测出光斑像的位置，就可以计算出主光线的角度。然后结合已知激光光源与CCD之间的基线长度d，经过三角形几何关系推求出扫描仪与物体之间的距离L。三角测量法的特点：结构简单，测量距离大，抗干扰，测量点小，测量准确度高。但是会受到光学元件本身的精度，环境温度，激光束的光强和直径大小以及被测物体的表面的特征因素的影响。

三维激光扫描仪的特点： 1，非接触式测量

即对扫描目标物体无需进行任何的表面处理，直接采集物体表面的三维数据，可以用于解决危险目标，环境及人员难以企及的情况，具有传统测量方式难以完成的技术优势。

2，数据采样率高

目前，采用脉冲激光或者时间激光的三维激光扫描仪采样点速率可以达到数千点每秒，而采用相位激光方法测量的三维激光扫描仪甚至可以达到数十万点每秒。

3，主动发射扫描光源

即激光，通过探测本身发射的激光回波信号来获取目标物体的数据信息，因此在扫描过程中不受扫描环境的时空约束进行测量。

4，高分辨率，高精度

三维激光扫描技术可以快速，高精度的获取海量点云数据，可以对扫描目标进行高密度的三维数据采集，从而达到高分辨率的目的。

5，数字化采集，兼容性好

三维激光扫描技术所采集的数据是直接获取的数字信号，具有全数字特征，易于后期处理和输出。能够与其它常用软件进行数据交换及共享。

6，可以与外置数码相机，GPS系统配合使用

这些功能大大扩展了三维激光扫描技术的使用范围，使对信息的获取更加全面，准确。外置数码相机，可增强彩色信息的采集；结合GPS定位系统，可进一步提高测量数据的准确性。

第三代：

第三代扫描技术的典型代表是三维照相式扫描仪，具有面扫描和速度快的特点。三维光学扫描仪按照其原理分为两类，一种是“照相式”，一种是“激光式”，两者都是非接触式，也就是说，在扫描的时候，这两种设备均不需要与被测物体接触。“激光式”扫描仪属于较早的产品，由扫描仪发出一束激光光带，光带照射到被测物体上并在被测物体上移动时，就可以采集出物体的实际形状。“激光式”扫描仪一般要配备关节臂.“照相式”扫描仪是针对工业产品涉及领域的新一代扫描仪，与传统的激光扫描仪和三座标测量系统比较，其测量速度提高了数十倍。由于有效的控制了整合误差，整体测量精度也大大提高。其采用可见光将特定的光栅条纹投影到测量工作表面，借助两个高分辨率CCD数码相机对光栅干涉条纹进行拍照，利用光学拍照定位技术和光栅测量原理，可在极短时间内获得复杂工作表面的完整点云。其独特的流动式设计和不同视角点云的自动拼合技术使扫描不需要借助于机床的驱动，扫描范围可达12M，而扫描大型工件则变得高效、轻松和容易。其高质量的完美扫描点云可用于汽车制造业中的产品开发、逆向工程、快速成型、质量控制，甚至可实现直接加工。三维照相式扫描仪的工作原理：采用结构光技术，相位测量技术，计算机视觉技术的三维非接触式测量方式，测量时光栅装置投射数幅特定编码的结构光线到待测物体上，成一定夹角的两个或者多个摄像头同步采得相应图像，然后对图像进行相位和解码计算，并利用匹配技术，三角形测量原理，解算出两个或者多个工业相机公共视场内物体表面像素点的三维坐标。其特点是一次测量一个面，扫描速度极快，数秒内可得到100多万点 便携，可搬到现场进行测量，工件或测量头可随意调节成便于测量的姿势，大景深（可达300~500mm)，测量范围大，精度高，测量点分布非常规则，大型物体分块测量、自动拼合。

三维扫描技术国内外发展现状：

国外发展现状：

三维扫描技术国外起步较早，技术已经比较成熟。

1.1994年，M.levoy和他的小组利用三角原理的激光扫描仪和高分辨率的色彩图像获取并重建了Michelangelo的主要雕塑作品，并提出了一系列的相关技术。

2.1997年，加拿大NRC（National Research Council）的El-Hakim构建了自己的硬件平台，他们将激光扫描仪和CCD照相机固定在小车上，得到了一个数据采集和配准系统DCR，并与1998年在原有系统的基础上实现了一个室内场景的三维建模系统； 3.2001年，Y.YU等人在对室内场景建模的同时，将场景的一些实物提取出来，并对物体的三维模型提供了编辑和一定功能；

4.2002年，I.Stamos和P.K.Allen实现了一个完整的系统，该系统能同时获得室外大型建筑的深度图像和彩色图像，并最终会付出建筑物具有照片真实感的三维模型； 5.除此之外，Fruh等人使用2D激光扫描仪、数码照相机并同时借助航空图像和航空激光扫描数据恢复了建筑物屋顶带有色彩的集合模型，得到了更为完整的街区三维模型。

国内发展现状：

国内对于三维激光扫描重建技术的研究齐步比较晚，但是也在部分领域取得一定的成果。自2000年起至今，北京大学的三维视觉与机器人实验室使用具有不同扫描特性的激光扫描仪、全方位摄像系统与高分辨率照相机完成了建模对象几何与纹理的采集并通过这些数据的配准与无缝拼接完成了三维物体模型的建立；2005年，首都师范大学三维空间信息获取与地学应用教育部重点实验室给出了一种基于激光扫描数据的室外场景表面重建方法，该方法可以完成建筑物单一表面的重建。目前国内外对于三维激光扫描技术的研究均受到复杂场景的几何结构、未知物体表面反射特性、变化的光照条件、复杂的地形以及不规则的未知遮挡物等限制，因此如何快速而又精确的扫描出复杂的三维物体仍是研究该技术的关键。

三维激光扫描技术的应用：

三维激光扫描技术的应用面非常宽广。在诸多领域如：逆向工程、数据可视化、计算机辅助设计、虚拟现实环境、数字文物、数字博物馆、数字考古、地形勘测、犯罪现场检测、数字城市、城市规划、数字娱乐(游戏、动画、电影)等，均有广泛的应用。

（一）逆向工程

一、产生的背景

逆向工程思想是二战之后提出来的，进入九十年代，该技术引起了各国工业界的高度重视。作为一门比较新的技术，凭借其有效的缩短产品开发周期的特性和强大的成本优势，已逐渐被个领域所接受和推广。由于它和传统设计方式相比所具有的多方面优势，在汽车、冲压模具、注塑模具、航空等领域逐渐成为了产品开发的主流方法。

二、逆向工程的定义

逆向工程(Reverse Engineering，简称RE),也称反求工程，反向工程。起源于精密测量和质量检验，它是设计下游向设计上游反馈信息的回路。在一般工程技术人员的概念中，产品设计过程是一个“从无到有”的过程，即设计人员首先根据用户给定的性能要求确定方案，构思产品的整体外形和结构，然后确定大致的技术参数，再通过各种软件绘制产品的二维或三维CAD模型，最终将这个模型转入到制造流程中，从而完成整个产品的设计制造周期。我们称这样的产品设计过程为“正向设计”过程，它是由未知到已知，由想象到现实的过程。逆向工程的产品设计过程刚好与此相反，是一个“从有到无”的过程。首先从己有的实物或产品样件出发，通过先进的数字测量手段反向获取产品的外形数据，然后利用各种造型软件由点云数据重构出该产品的CAD模型，经过不断的修改后，形成图纸或可快速成形制造的CAD模型，最后转入加工制造或快速成形过程。逆向工程是对己有产品进行分析、改进和再创造的过程，是对已有设计的再设计。逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程，是从数据采集、数据处理到常规CAD/CAM系统应用的多系统的融合过程。

三、逆向工程的应用

① 飞机、汽车、摩托车、家用电器等产品开发，在产品的空气动力学性能和美学设计显得特别重要的领域。

② 由于工艺、美观、使用效果等方面的原因，经常要对已有的构件做局部修改的领域。

③ 在缺乏二维设计图样或原始设计参数情况下，需要将实物零件转化为计算机表达的产品数字化模型，以便充分利用现有的计算机辅助分析（CAE）、计算机辅助制造（CAM）等先进技术，进行产品创新设计。

④ 某些大型设备，如航空发动机、气轮机组等，经常因为某一零件的损坏而导致整机停止运行。通过逆向工程技术，可以快速生产这些零部件的替代零件，从而提高设备的利用率并延长使用受命。

⑤ 一些特殊领域，如艺术品、考古文物的复制、医学领域中人体骨骼及关节等的复制、假肢制造等。

四、国内外研究现状 在国内的科研领域里，上海交通大学、西安交通大学、华中理工大学、广东省机械研究所、天津大学等科研机构都对逆向工程技术进行了深入地研究。国内的一些专家学者对于逆向工程及形位误差检测的理论与实际应用进行了深入细致地探讨，研究了测量过程中测点的自适应分布、测量路径的优化；提出了基于点的ICP算法，解决了逆向工程中任意多视点云的拼合问题；提出了基于最小二乘法、牛顿迭代法和遗传算法等来解决检测问题中的采样测量点与设计模型的匹配问题；针对有序离散点，提出了二次的曲面重构方法；结合测量数据结构的异同，介绍了各种计算机建模技术，并且指出它们在工程中各自的适用范围。

逆向工程测量规划与重建技术领域内的研究，在国外已形成一定规模，并具有相当的深度。一些重要的国际与国内的学术会议都将逆向工程及相关技术讨论作为一个重要的会议专题。

1998年全球反求工程技术系统加工中心达到331个，拥有快速成型机660台套，同时有27个快速成型设备制造公司，12个大的材料供应商，15个专业软件公司，再加上从事该项目的51个教育和科研机构以及227个提供赞助的基金会以及大量的激光设备应用者和真空铸造机制造者，形成了一个强大的集成体。在经过了初期50%的高速增长后，世界快速制造业正步入稳定增长期，年增长率保持在17%左右

目前与逆向工程相关的主流软件有：

美国Imageware公司的Surfacer；

美国Raindrop Geomagic公司的Geomagic Studio；

DELCAM公司的 CopyCAD；

韩国INUS Technology公司的 Rapidform；

PTC公司的ICEMSurf。

五、逆向工程的发展趋势 1)发展面向逆向工程的专用测量系统，使之能高速、高精度地实现实物数字化，并能根据样件几何形状和后续应用选择测量方式及路径，能进行路径规划和自动测量。

2)研究适应不同的测量方法和后续用途的离散数据预处理技术。3)拟合曲面应能控制曲面的光顺性和进行光滑拼接

4)有效的特征识别和考虑约束的模型重建以及复杂组合曲面的识别和重建方法。5)发展基于集成的逆向工程技术，包括测量技术、基于特征和集成的模型重建技术，基于网络的协同设计和数字化制造技术等。

逆向工程与一般的设计制造过程相反，是先有实物后有模型。比如，现在需要快速而精确的复制一个机械零件。首先通过三维激光扫描，获取其表面点云的三维数据信息，并由此信息在计算机中建立该物体的三维几何模型，并对该模型进行修正改进，进而开发出同类产品。当需要对零件设计进行修改的时候，只需对计算机中已经建立的三维模型进行修改，就可以获得同样的效果，大大提高了工作效率，缩短了工期。

应用范围：量化实景对象、三维信息采集、逆向三维重构、逆向三维建模、空间数据反求、对象逆程设计、预研仿研仿制、虚拟现实应用、正向工程反证、逆向工程实施、概念设计仿真、逆向制图还原、结构特性分析、试验工程仿真、后数据测量、目标形变监测、电脑模拟实战、环境适应仿真、工程力学分析、对抗模拟推演、企业无纸操作、虚拟设计制造、科目效果测试、整合三维资源、创建三维流程、工装工艺规划、改进改造工程、历史资源修复、任务方案优化、对象加载仿真、设施维护维修等。

（二）测绘，检测技术 20 世纪 90 年代，随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面的提升及价格的逐步下降，它在测绘、检测领域成为研究的热点，应用领域不断扩展，逐步成为快速获取空间实体三维模型的主要方式之一。

（三）VRML

VRML 是虚拟现实造型语言（Virtual Reality Modeling Language）的简称，本质上是一种面向 web，面向对象的三维造型语言，而且它是一种解释性语言。VRML 的对象称为结点，子结点的集合可以构成复杂的景物。结点可以通过实例得到复用，对它们赋以名字，进行定义后，即可建立动态的 VR（虚拟世界）。现在流行于 Internet 的 VRML 技术如果没有足够的三维彩色模型，也只能是无米之炊，而三维扫描技术可提供这些系统所需要的大量的、与现实世界完全一致的三维模型数据。销售商可以利用三维扫描仪和 VRML 技术，将商品的三维彩色模型放在网页上，使顾客通过网络对商品进行直观的、交互式的浏览。想象一下，随着技术的发展，未来的在网络上挑选衣服的时候，用户可以下载商品的三维模型，并“试穿”到自己的三维模型上，这样就可以足不出户的挑选最适合自己的衣服，商家也可以通过这种方式为客户提供个性化的服务。当然这一切的前提是，客户和商家都用三维激光扫描仪扫描了自身和货品，并通过 VRML 建立了三维模型。

（四）文物保护

对于文物保护，三维扫描技术能以不损伤物体的手段，获得文物的外形尺寸和表面色彩、纹理，得到三维彩色拷贝。所记录的信息完整全面，而不是像照片那样仅仅是几个侧面的图像，且利用这些信息构建的模型便于长期保存、复制、再现、传输、查阅和交流，使研究者能够在不直接接触文物的情况下，甚至在千里之外，对其进行直观的研究，这些都是传统的照相等手段所无法比拟的。有了这些三维模型，也给文物复制带来很大的便利。

目前，许多国家己将三维激光扫描技术用于文物保护工作。美国斯坦福大学利用三维扫描技术实施“数字化米开朗基罗”项目，计划将文艺复兴时期的这位意大利著名雕塑家的作品数字化。

欧洲的四家公司、三所大学、两座博物馆联合实施 Archatour项目，其主要目标是以三维数字技术改进考古、旅游领域中的多媒体系统，而三维扫描重建是其中的关键一环。英国自然历史博物馆利用三维扫描仪对文物进行扫描，将其立体色彩数字模型送到虚拟现实系统中，建立了虚拟博物馆，令参观者犹如进入了远古时代。2001年10月，加拿大保护中国文物基金会也向我国文物局捐赠了一套Innovision公司生产的三维激光数字扫描仪，用于对正在建设的三峡水利工程的三峡库区的古建筑、遗址和出土文物进行立体扫描重建，大量记录文物和考古现场

三维立体扫描技术的发展趋势：

随着光、机、电及计算机等技术的进步，三维激光扫描仪必将向着扫描速度更快、精度更高、更轻便携带的方向发展。加之对所扫描对象没有限制的特性，三维扫描仪必将被应用于更广泛的领域。

测控技术与仪器1101班

1503110110 陈浩

三维立体机房管理系统 篇2

近几年, 机器视觉技术在自动控制系统和机器人领域中得到了广泛的应用。一方面由于摄像机、智能的图形图像处理单元等硬件的快速更新和精度水平的不断提高, 另一方面得益于软件算法的改进与更新。目前, 大多数软件和程序开发包都具有较完备的工具箱或函数库, 计算机可以直接对视觉图像进行处理, 它们潜在的功能正不断得到开发。

机器视觉技术和图像分析算法可以给人们提供大量的有用信息, 可作为传统传感器的补充。在某些应用场合, 甚至可以取代常规的传感器。例如, 快速发展的智能交通系统, 以及机器视觉技术在机器人领域中的广泛应用等[1,2]。利用视觉技术进行在线检测和质量控制也得到了快速的发展, 波兰某大学开发了在数控机床上利用视觉传感器来定位工件的技术[3]。本文针对定位工件的三维立体扫描系统进行研究, 利用摄影测量的原理对系统进行了设计, 该系统能配合多种传感器和其它装置来完成操作。

1 图像的获取和处理

为了获取被测对象三维形貌的全部数据, 将工件放置在一个小平台上, 同时使用三台摄像机和投影仪来完成扫描。每台摄像机都有合适的视场, 均能最大限度获取被测对象的轮廓信息。投影仪按类似的方式进行布置, 并保证被测对象的所有表面至少被一台投影仪的光线所覆盖, 实验系统装置如图1所示。

1.1 深度信息的获取

图像采集的关键是让摄像机获取被测目标上每个点的深度信息。常见的方法有照相测量法、描影法、激光扫描法等。若将照相测量法与立体视觉技术相结合, 利用相位差为120°的三幅连续图像来重建三维的形貌[4], 则可实现高精度的测量, 且该方法对形状规则的表面非常适用。

本文采用摄像机和投影仪相组合, 利用数字条纹投射法观察正弦曲线的移动。测量前预先对空桌子进行扫描, 当把被测物水平放置在桌子中央时, 再次进行扫描, 对两次扫描的结果进行分析比对, 利用背景估计和去除算法[5]提取出两幅图像之间的差异, 即可理解为被测物的特征信息。投射条纹之后的被测物如图2所示, 实验时由其中一台摄像机采集到的图像如图3所示。

1.2 图像的分析和计算

扫描结果的准确程度依赖于对条纹图案进行合理的分析和计算, 其处理精度应达到亚像素级。为了提高系统的精度, 需要考虑摄像机和投影仪的光学畸变, 并对所得坐标值进行修正。

根据摄影的原理, 在摄像机采集到的图像中, 每个像素都与三维空间中的某个点相对应。如图4所示, 图像中的点P与空间中的P (X, Y, Z) 相对应[6]。

假设P1和P2是投影仪平面上具有相位ф的两个像素, 它们被投影到P1和P2点, 则:

其中, 矩阵Ap、Rp和Tp分别表示投影仪的内部参数矩阵、旋转矩阵和平移向量。

若规定向量N垂直于条纹投射平面, 且由向量VP1=[P1-Tp]和VP2=[P2-Tp]的笛卡尔积来确定, 那么, P点坐标可作如下计算:

其中, r是每个像素的方向矢量。矩阵Ac、Rc和Tc分别表示摄像机的内部参数矩阵、旋转矩阵和平移向量。

在实验中, 被测物经投影仪投射的条纹照亮, 图像中第m行n列的某个像素的强度Ik可计算为:

本文取nbits W=6, nbits H=4, 为了减小投影仪带来的误差, 将灰度控制在[55, 200]范围内, 其中间值约为128。所用投影仪的分辨率为1280×720像素, 即W=1280, H=720。

2 系统的校准

对摄像机和投影仪进行校准也是非常关键的。既要对系统的光学畸变进行修正, 又要定义摄像机和投影仪的光学中心, 并确定局部坐标与世界坐标之间的变换关系。由于三维模型通常是在局部坐标系中建立的, 需要找到每台设备的局部坐标系与世界坐标系统之间的变换关系, 才能将它们转换为数控机床的坐标系统。

本文分别对摄像机和投影仪进行了校准, 确定了它们内部与外部的参数。校准前摄像机和投影仪可以任意安装, 通过校准来确定它们在数控机床坐标系中的相对位置。

2.1 摄像机的校准

根据摄影的原理, 图像平面上每个像素的坐标可以通过旋转矩阵R、平移向量T以及摄像机的内部参数矩阵A来确定[7]。该映射关系可表示为:

其中,

内部参数α和β是摄像机参数矩阵中的焦距值, γ表示偏移系数, u0和v0是位于光轴上的坐标原点。实际的光学系统还会由于透镜的径向和切向的扭曲表现出非线性。假设r2=u2+v2, 径向扭曲模型可表示为:

其中, kc是扭曲系数向量。

校准时将摄像机放置在不同的位置进行观察, 采用棋盘模型利用亚像素角点检测算法来完成。部分参数也可以利用MATLAB中的摄像机标定工具箱或者Open CV视觉库来确定。

2.2 投影仪的校准和非线性校正

投影可看成是摄像的一个逆过程, 通过投影视角所观察到的图像可由虚拟的摄像机来获取, 即根据摄像机所拍摄图像按预先确定的相机内部参数来进行像素的逐点转换。若已经对摄像机进行了标定, 则每个像素都可以转换成投影视图。

大多数投影仪自身都具有校正系统, 可进行亮度和色彩的调节。投影仪亮度的非线性映射会使图像中各条纹的宽度产生差异, 同时还会引起深度值不准确。为了解决这个问题, 可分别采集投影仪在单色时亮度的两个极端值:最小值Imin与最大值Imax, 然后得到每个像素在不同情况下的模型。校正后图像的第m列映射关系可表示为:

其中, ф表示条纹相位从0到128π的变化, γ是去除非常暗或受噪声影响较大的点之外, 所有像素伽马系数的平均值。

2.3 外部参数的确定

若要该扫描系统能够在数控机床坐标系统中工作, 还需对摄像机和投影仪的外部参数进行标定。本系统利用棋盘的投影图像进行了实验验证, 如图5所示。把棋盘、摄像机和投影仪均固定好, 让摄像机采集图像, 并将其转换成投影视角, 计算出旋转矩阵和平移矩阵, 从而决定每台摄像机和投影仪在公共坐标空间中的位置和方向。

3 实验与分析

本文利用上述三维视觉扫描系统获得了代表被测目标形貌的点云分布图, 分别用三种不同颜色表示, 如图6 (a) 所示。为了进行比较, 另外采用了一台像素分辨率更高的摄像机和投影仪组成的商业用扫描系统进行实验, 获得的结果如图6 (b) 所示。

由图6可知, 两种不同方法获取的点云分布图非常相近。

当采用一台摄像机和投影仪的组合时, 需要使用图像融合算法[8], 以处理从不同角度采集到的数据。若对本系统得到的三个点云进行数据融合, 需要额外提取不同摄像机采集的图像上相同的部分, 但执行该算法能提高系统的扫描精度。本系统经过适当的校准之后, 测量误差远低于1mm, 具有较高的实用价值, 不足之处是摄像机和投影仪的位置相对比较固定。

4 结束语

本文设计的三维视觉扫描系统与单个的摄像机-投影仪组合相比, 采用的是一种更通用的工件定位方法, 适合在数控机床上使用。当通过校准确定了摄像机和投影仪的内部、外部参数之后, 不需要移动摄像机和投影仪就可以对工件完成360度的扫描。今后可以采用更高精度的图像分析算法, 进一步提高系统的扫描精度, 并努力开发新型的多功能彩色三维扫描系统。

参考文献

[1]Kapach K, Barnea E, Mairon R, at al.Computer vision for fruit harvesting robots state of the art and challenges ahead[J].International Journal of Computational Vision and Robotics, 2012, 3:4-34.

[2]郑克强.基于三维激光测距的非结构化场景建模与重构[D].大连:大连理工大学, 2009.

[3]Krzysztof Okarma, Marek Grudzinski.The 3D scanning system for the machine vision based positioning of workpieces on the CNC machine tools[C].The 17th International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics, Poland, 2012, 8:85-90.

[4]Karpinsky N, Zhang S.High-resolution real-time 3D imaging with fringe analysis[J].Journal of Real-Time Image Processing, 2011, 7 (1) :55-66.

[5]Hamad A, Tsumura N.Background subtraction based on timeseries clustering and statistical modeling[J].Optical Review, 2012, 19 (2) :110-120.

[6]王敏霞, 刘锦高.三维立体显示控制器研究[J].信息技术, 2013, 1:96-99.

[7]颜轲.数字图像三维立体显示算法研究与实现[D].长沙:国防科学技术大学, 2010.

三维扫描 立体解读 篇3

一、图示曲线型,考查思维的敏锐性

新课标要求教学中要重视学科间的联系,增加跨学科内容。人类社会在文明化的进程中,面临着人口、环境、能源、资源、健康等问题的挑战。这些问题仅靠某一学科是很难解决的,需要多学科的协同努力。命题者加强化学与物理学、生物学和地理学的联系。例如2010年浙江中考科学试题如下:下图是菜豆种子萌发成幼苗的各阶段示意图,下列哪一项能正确表示菜豆种子在萌发成幼苗过程中体内有机物含量的变化情况。

《新课标》要求学生初步学会运用观察、实验等方法获取信息,能用文字、图表和化学语言表述有关的信息,初步学会运用比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工。

二、文字曲线型,考查思维的深刻性

《新课标》要求教师在教学中使学生形成能用变化与联系的观点分析化学现象,解决一些简单的化学问题。因此,把中和反应作为坐标曲线的命题题材,也是近年来中考的亮点。如2010年临沂中考试题:酸与碱作用生成盐和水的反应,叫中和反应。在用盐酸和氢氧化钠溶液进行中和反应的实验时,反应过程溶液的pH的变化曲线如图所示:

要得到此变化曲线,所进行的操作是______(填序号)。

①将稀盐酸滴加到氢氧化钠溶液中

②将氢氧化钠溶液滴加到稀盐酸中

该题考查的核心知识是中和反应,重点是把握酸性溶液的pH小于7,碱性溶液的pH大于7,操作中只有将将氢氧化钠溶液滴加到稀盐酸中才有此效果。

三、实验探究型,考查思维的整体性

科学探究是一种重要的学习方式,也是义务教育阶段化学课程的重要内容,对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。《新课标》要求学生能对事实与证据进行简单的加工与整理,初步判断事实证据与假设之间的关系。同时能在教师的指导下或与他人讨论对所获得的事实与证据进行归纳,得出正确的结论。如:2010年兰州中考试题:下面是对四个实验绘制的图形,其中实验结果与图形对应准确的是()

A.图①是pH=13的NaOH溶液中加水稀释

B.图②是用适量的KClO3和MnO2混合物加热制O2

C.图③是向一定量的稀盐酸和氯化钙的混合溶液中不断滴入碳酸钠溶液至过量

D.图④向一定质量的稀盐酸中加入铁粉至过量

学会通过比较、分类、归纳、概括等方法认识知识之间的联系,形成合理的认知结构。解此类习题重点是抓住三点即:始点、交点和拐点,即可顺利解答。

四、信息给予型,考查思维的创造性

溶解度曲线是新课标要求利用溶解性表或溶解度曲线,查阅有关物质的溶解性或溶解度,依据给定的数据绘制溶解度曲线,这些内容是中考的传统题型,而近年来命题者也进行了翻新和改进,现列举2010年山东省中考化学试题如下:

NaNO2(亚硝酸钠)、NaCl和物质M(不含结晶水)的溶解度曲线如图1所示,请根据图像和有关信息回答下列问题:

(1)t2℃时,NaNO2、NaCl和物质M的溶解度由大到小的顺序是____

________________。

(2)如图2所示,当往试管中加入5mL稀盐酸时,试管内立刻产生大量气泡,同时放热使烧杯中饱和溶液变浑浊(不考虑水分蒸发)。请判断该饱和溶液中溶质是NaNO2、NaCl和物质M中的_____________。

(3)分别将t2℃时NaNO2、NaCl和物质M的饱和溶液降温到t1℃,所得三种溶液中溶质的质量分数由大到小的顺序是________________。

此题信息量大,给学生解答带来困难,但只要理解溶解度曲线的意义,点点对应,进行比较,不难解答。在t2℃时,NaNO2在最高点,NaCl次之,M最小。镁条加入稀盐酸,放热,此时只有M的溶解度随温度升高而减小,是饱和溶液。当温度降到t1℃时,虽然M的溶解度(与NaCl等值)增大了,但没有继续溶解M,它的质量分数仍保持在t2℃状态时的数值。

三维立体科学技术观后感 篇4

科学技术的发展，是体现了人类的进步，科学技术的不断提高，造福了人类，同时也是对人类的一个挑战。

人类创造了科学技术，而科学技术又挑战了人类。因特网.电脑.电视.移动电话.卫星.天气预报.太空飞船.航空飞机，事实证明，这类现代化工具的出现，不仅证明科技迈入一个新的平台，也证明人类进入了一个崭新的时代。手脑并用是一款智力型游戏，顾名思义手脑并用就是手和脑的默契配合，协调一致。大脑必须要快速的思考手的下一个动作，给手快速地作指令。这个游戏机上面铺设了一条像赛道一样九曲十八弯的路线同时它有一个辅助设施，一个长条形的手柄前端是一小圆环，在游戏中你需要用它来走过这段艰难的路程。规则是小圆环不可以碰到路线。

球幕影院是充气式的.一个半圆形的小屋子，屋子中间有一个投影仪，按一下遥控器可以让投影仪的画面投射到整个球幕上，这时播放的是恐龙怎样灭绝的电影，恐龙最早出现在2亿3500万年前三叠纪晚期，一颗小行星经过逐渐的演变，变成一颗巨大的陨石撞向地球。6500万年前白垩季末期，恐龙遭到了天灾最后恐龙灭绝了。1千年前后地球变得生机勃勃进入了哺乳动物统治地球得新生代，工程师通过三维立体的科学技术，使画面更加生动、形象、逼真，来介绍恐龙的灭绝，犹如身临其境。太美妙.太真实了！

三维立体机房管理系统 篇5

三维立体式LED广告牌制作及调试方法

技术领域

本发明属于一种广告牌制作及调试方法，具体地说就是三维立体式LED广告牌制作及调试方法。背景技术

LED广告是一种新媒体广告,是新媒体技术与室内外广告发布形式的完美结合。LED广告是利用发光二极管拼成广告字样或者图片，通过控制半导体发光二极管的亮、灭来显示文字、图像，譬如我们平常在大街上看到的电子大屏幕广告或是一些路边带彩光的高亮的招牌。与传统的广告牌相比LED广告牌具有寿命长、光效高、无辐射、可显示彩色和动态画面、显示内容更换方便、低功耗等优点。但现行的LED广告牌也有明显的缺点：

1、仅能显示二维平面，且具有视觉局限性。目前使用的LED广告牌大多是由发光二极管组成的点阵块或直接用发光二极管组成一定长宽的显示屏，由于点阵块是平面的，组成的显示屏也只能是平面的，不能进行三维立体空间的显示。发光二极管发光强度是方向的分布函数，称为发光角度，发光角度越小发光强度越大，不同的LED其发光角度不一样，但都有一个阈值，超过阈值时，其发光强度仅为最大发光强度的10%以下，因此不同角度视觉上的感受不同，存在视觉上的局限性。

2、成本高，控制电路复杂。由于单个发光二极管或8×8的点阵块面积较小，要组成一定面积的显示屏，需要的发光二极管或8×8的点阵块数量就会很多，成本相对较高。LED显示屏的显示原理是将要显示的二维平面内容（文字或图形）按行或列进行分解，转化成相应的控制电压信号，然后将这些控制电压信号按时间先后顺序分别传送到固定的位置，使发光二极管按电压信号的要求亮或灭，由于人眼的视觉惰性，只要控制好传送的行或列信息的时间，就能让人感觉显示的是一张完整的画面。由于分解的行或列多，控制电路复杂。

3、功耗大。相对传统的霓虹灯广告牌，LED广告牌具有显著的节能效果，但就LED广告牌本身来说，由于使用的发光二极管或8×8的点阵块的数量巨大，其实际功耗也很大。发明内容

为了克服现有的LED广告牌不能进行三维立体显示，成本高，功耗大的不足，本发明提供一种能进行三维立体显示，成本低，功耗小的三维立体式LED广告牌以及使用时的调试方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用单个发光二极管组成直线状的LED长条，称为发光二极管点阵条，简称点阵条。这个点阵条作为三维立体式LED广告牌的发光源100002 2010.2

说明书 的基本单元，用不同的控制信号控制点阵条中的发光二极管，点阵条中发光二极管就形成不同的亮灭组合，三维立体式LED广告牌的宽度决定了点阵条中发光二极管的数量。这个点阵条作为基本单元可以平动，当点阵条沿某一直线平动时，点阵条经过的面就是平面，形成的就是通常的二维平面LED广告牌，当点阵条沿某一曲线平动时，点阵条经过的面就是曲面，形成的就是三维立体广告牌，曲线不同，形成的三维立体广告牌的形状不同，平动的距离是三维立体式LED广告牌的等效长度。广告牌显示的内容或称图案（表现形式为文字、图形）由点阵条中发光二极管亮灭组合构成，当点阵条在某一位置静止不动时，不同的控制信号使点阵条中发光二极管亮灭形成的图案是在同一位置顺序显示的，这时的图案还是条状的，当控制信号使发光二极管从一个显示图案变化到下一个显示图案的同时再让点阵条沿某一曲线平动，这时的发光二极管点阵条形成的条状图案就会被按时间先后，顺序地送到曲线中的各个位置，排列成一个曲面，即形成三维立体空间。虽然在某一时刻，发光二极管点阵条只在某个位置显示某个图案，这一时刻曲面上其他位置没有点阵条，也就是说实际上这个时刻三维立体空间只有一个点阵条显示图案，但由于人眼有视觉惰性以及LED存在余辉效应，只要点阵条在曲面上各个位置的时间足够短、位置变化的时间足够快，也就是点阵条沿曲线平动的速度足够快，即只要满足点阵条沿曲线平动一次的时间小于人眼的视觉惰性（0.2s），人眼看到的仍然是一幅连续、完整的画面，LED的这种显示技术称为动态显示技术。为了使三维立体式LED广告牌显示内容稳定、完整，要求加在点阵条发光二极管上的各控制信号的时间与点阵条到达曲线上相应位置的时间保持同步，加在点阵条发光二极管上的各控制信号的时间总和等于点阵条做曲线平动时的时间，且这个时间要小于人眼视觉惰性。根据上述原理，三维立体式LED广告牌由两部分组成：一部分是LED点阵条及LED控制电路，用于控制三维立体式LED广告牌的显示内容。为了能方便的更换三维立体式LED广告牌的显示内容，LED控制电路可用可编程控制器件构成的电路组成，如CPLD、单片机、ARM、DSP等。若显示的内容是文字，由于可编程控制器件的控制信号的字模是以字节为单位，则点阵条中发光二极管的个数一般取8的整数倍，如8，16，24，32等等；另一部分是LED点阵条曲线运动装置和运动的控制装置，用于控制点阵条沿某一曲线运动，并保证运动的位置与该位置显示的内容保持同步。

本发明的有益效果是，选择不同的曲线作为点阵条运动路径，点阵条经过的面就是曲面，实现了LED广告牌三维立体空间的显示，改变了现有的LED广告牌只能平面显示现状，扩大了LED广告牌的使用范围，提高了LED广告牌的使用效果。由于仅使用了单排发光二极管作为三维立体式LED广告牌的发光源的基本单元，LED的数量大幅度减少，因此成本大幅降低，100002 2010.2

说明书

功耗也大幅度减少。附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明的一个实施例的结构示意图。图2是这个实施例的LED控制器电路图

图中 1.电机转速调节器，2.两相电机，3.电机主轴，4.点阵条上固定杆，5.点阵条下固定杆，6.点阵条，7.发光二极管，8.LED控制器。具体实施方式

本实施例的点阵条（6）中使用了24个发光二极管（7），点阵条（6）上、下端分别装在点阵条的上固定杆（4）和下固定杆（5）之间，并由上、下固定杆固定在两相电机（2）的电机主轴（3）上，当电机（2）转动时带动点阵条（6）做圆周运动，点阵条（6）运动的曲线是一个圆，点阵条（6）经过的面是圆柱体侧表面，即形成的三维立体广告牌面是圆柱体侧表面，上固定杆（4）和下固定杆（5）是可以伸缩的杆，改变其长度就改变了圆的半径，也就改变了三维立体广告牌的有效显示面积。本实施例中LED控制器采用的是以AT89S52单片机为核心的控制电路，根据要显示的内容和LED余辉效应及人眼的视觉惰性，计算出各控制信号的传送时间，并编写好相应软件程序，烧录到AT89S52单片机的程序存储器，通电后进行显示内容的传送。为了使圆柱体侧表面上显示的内容稳定、完整，要求电机的转速与AT89S52单片机传送的控制信号保持同步，为此，系统中设计了一个电机转速调节器（1），采用调整电机的转速以匹配控制信号的传送，使两者保持同步，本实施例使用的电机转速调节器（1）实际上是一个吊扇的无极调速器。由于显示的内容是可以更新的，不同显示内容的控制信号的传送时间也是变化的，而且上下固定杆（4、5）的长度是可调的，圆柱体的侧面积是可变的，显示内容或显示面积不同时对电机的转速要进行调整，具体的调试方法是：将程序烧录到单片机程序存储器，单片机控制系统上电后，发光二极管开始闪烁，这时接通电机电源，将电机的转速从小逐渐增大，边调节边观察，直到显示内容稳定、完整，然后固定好电机调速器（1）的位置即可。

上述仅为本发明的一个实施例，并不仅限于发明附图中给定的结构内容。对于本领域的技术人员来说，在本发明技术理论范围内可以将点阵条的结构或发光二极管的类型以及点阵条的曲线平动的方式等进行各种变化和更改。凡是通过点阵条的曲线平动来获得三维立体空间LED广告牌效果的任何结构变动、等同替换和改进等均属于本发明专利的保护范围。

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注意事项

一、申请发明专利或者实用新型专利应当提交说明书，一式一份。

二、说明书应当打字或者印刷，字迹应当整齐清晰，呈黑色，符合制版要求，不得涂改，字高在3.5毫米至4.5毫米之间，行距在2.5毫米至3.5毫米之间。说明书首页用此页，续页可使用同样大小和质量相当的白纸。纸张应当纵向使用，只限使用正面，四周应当留有页边距：左侧和顶部各25毫米，右侧和底部各15毫米。

三、说明书第一页第一行应当写明发明创造名称，该名称应当与请求书中的名称一致，并左右居中。发明创造名称与说明书正文之间应当空一行。说明书格式上应当包括下列五个部分，并且在每一部分前面写明标题：

技术领域 背景技术 发明内容 附图说明 具体实施方式

说明书无附图的，说明书文字部分不包括附图说明及其相应的标题。说明书文字部分可以有化学式、数学式或者表格，但不得有插图。

四、涉及核苷酸或氨基酸的申请，应当将该序列表作为说明书的一个单独部分，并单独编写页码。申请人应当在申请的同时提交与该序列表相一致的光盘或软盘，该光盘或软盘应符合国家知识产权局的有关规定。

五、说明书应当在每页下框线居中位置顺序编写页码。

三维立体机房管理系统 篇6

应用领域:家庭影院, 三维游戏, 互动教学, 医疗显示, 地理空间显示, 等对立图像和复杂数据显示效果要求较高的领域。

合作方式:商业融资, 技术入股

项目负责人简介:孙小卫, 1998年于香港科技大学博士毕业, 现任职于新加坡南洋理工大学电子与电机工程学院。主要研究项目包括氧化锌以及显示技术。并任南洋理工大学微电子中心副主任, 国际信息显示学会 (Society for Information Display) 新加坡/马来西亚分会主席。

关于三维立体水墨的读法与创作 篇7

几年前的一天，当我终于能读出图中的3D立体画时，神奇魔术般的图像深深地吸引了我。其实，在当今3D的时尚时代里有许多3D立体画的粉丝。你只要打开电脑网络搜“3D立体画”就会涌来许多这样的图案。到了2010年，使用电脑技术设计出像《异度空间》一书中的3D立体画易如反掌，你自己也可以设计一张3D立体画去喷绘或打印。而我一直在思考的是“中国的水墨画能表现出这种3D立体画吗？”

中国水墨画在生宣纸上作画，中国水墨艺术的受众习惯于“如锥画沙”、“屋漏痕”、“水墨韵味”、“水墨写意”……在不失这些中国水墨传统审美要素、保留“水墨符号”的前提下表现出3D立体水墨画并非易事。

为此，我坚持了好几年的探寻。采用“笔路”、“晕点”法，用毛笔在生宣纸上书写，如今我终于成功地画出了3D立体水墨作品。这也是我莫大的运气。像作品《符号A》，竟能在画面上立体地浮现出图像。手摸此画是平面的，但当你用3D立体技巧读画方法看着画面时，却能看到立体的另一图像—画面的前景是浮现突出的人民币“¥”符号，深邃的迷彩服图案是后景，景物逼真，“¥”符号有着侧正前后的立体感，它拥有钻石般的晶莹，就那样静静地伫立在一个立方水晶体之中。这种3D立体效果，令我自己百读不厌，就像被魔镜吸引着一般。

别以为我在说梦。只要你翻开本书中注明“3D立体水墨”字样的作品时，用解读3D立体图的技巧，如用视觉错位读法，静心专心、放松地读画，那么读出我作品中3D立体图就一点也不难。假如你还是看不出立体图像来，我也可以介绍一种十分简单有效的3D立体图读法：你把《南溪作品》画册翻到书上标有“3D立体水墨”的画面，放在离眼前3公分处，要接近你的鼻尖，此时画面是完全模糊的，略停顿几秒钟，让你的眼睛稍微习惯一下。然后，不要改变你眼睛的聚焦点，集中眼神的同时，力图透过画面到画面的背面，这时就会浮现出立体图像来。别急，习惯一下眼神，盯着背景图的某一点，把画面慢慢地以平行直线推移开至胳膊长度的尺寸处，眼神要跟着画面走，就能跳出奇妙的3D立体图像。若手持画面不平行或推移太快，3D立体图像就会立即消失。不用担心，重新开始，多试几次，那么你便可以很轻松地看到3D立体图了。

我自己读我的3D立体水墨作品时，感到比许多在电脑网络上已设计好的3D立体图案或《异度空间》书中的3D立体图案更美丽神奇，那些图案通常太繁细，那些设计的3D图案大多是为了3D的兴趣。我则在倾情表达作品画面的直观既有水墨韵味和艺术作品的气象外，加重展现了作品深一层的意涵。用3D立体水墨画去创作，我还在于改变架上绘画的展示方式与读画方式。

巧的是南溪的“南”字中有一个与人民币符号“¥”相近的部分。当今国际是人民币政治化、人民币外交化和人民币经济热的时期，而有一部分中国人也是“万众一心朝钱看”。我的3D水墨作品先以人民币符号创作开始，既是巧合也是艺术的创意所在。

三维立体地分析和应对群体性事件 篇8

关键词：群体性事件 主体因素 客观原因 背景环境

一、主体因素：易于参与群体性事件的特殊群体

对于群体的划分，社会学上有分门别类的具体划分标准，此处不再细述。笔者在本文中只是按照参与群体性事件，特别是群体性暴力事件行为的易发程度，将群体简单分为一般群体和特殊群体。一般群体指单就该群体自身的主观因素中并不存在易参与群体性事件的倾向，而这里的特殊群体就是指不管引发事件的客观因素如何，此類群体自身的特点就使他们比其他人更易参与群体性事件特别是群体暴力事件。“以人为本”是贯穿于构建社会主义和谐社会全过程的核心理念和根本价值取向，它所倡导的人本主义关怀要求关注人们所面临的生存困境，而易参与暴力事件的特殊群体所面临的生存困境更是尤为明显。

此类特殊群体若要细作划分，一般可以包括以下几类：

（一）年轻人

青年，这是按年龄为标准划分的群体。美国著名学者查尔斯·蒂利在《集体暴力的政治》一书中曾归纳出“牛仔互射”这一经典暴力场景，中国社会科学院社会学所单光鼐研究员也曾提出“县域青年”的概念。无论是互射的牛仔还是生长在县域的青年，都是指易冲动的年轻人。一般说来，年轻人往往欠理智，易冲动，喜欢聚集成众，也容易被人利用。当然，“牛仔”和“县域青年”除却年龄因素之外，还具备易参与群体性事件的其他因素，比如性别因素与个人生活状况等。像单身男青年参与暴力群体性事件的倾向就尤为明显，而这一群体确实也是中国犯罪率较高的群体，看来“婚姻制度有利于社会的稳定”并非戏谈。

（二）受教育程度低，缺乏法治观念的，生活在一个封闭空间内的人

这一特点在“牛仔互射”和“县域青年”这两种相似的典型描述中也均有表现。牛仔和县域青年的文化水平都不高，这使他们的言行处事偏于感性冲动，“县域”是一个视野不够开阔的区域，而时常发生互射行为的牛仔也都生活在较为封闭的空间内，封闭的空间使情绪受到压抑，没有及时健康的发泄渠道，也就更促进了情绪的破坏性爆发，因此近年来与自身利益无直接相关的“泄愤”者也越来越多地参与到群体性事件中，这是一个值得关注和担忧的现象。

（三）经济条件差，生活艰苦的人

所谓的特殊群体相较于一般群体而言，生存环境更为窘迫。他们经济条件差，生活艰苦，经济上的窘迫使他们心中不断累积着对社会不满的怨气，多多少少有着“唯恐天下不乱”的想法。而这样的怨气若不能得到及时的排解就可能演化为暴力行为，此时让他们参与群体暴力行为的导火索并非真正原因，它只是突然打开了一个缺口，提供了一个怨气宣泄的渠道而已。

（四）没有学校或工作单位管束到处游荡的失学青少年和无业游民，即无纪律约束，拥有大量空闲时间的人

“闲则生非”，大量的时间无从打发消磨绝对是肇事的一大诱因。辍学的农家子弟不愿干农活也没有稳定正当的职业，拥有大量的空闲时间。这些人大多也是年轻人，精力旺盛，情绪易烦躁，拥有大量空闲时间就会到处晃荡，加之既无学校管又无单位管，无纪律约束就容易聚众惹事生非。

以上所述都是对主体自身特点，也就是对主观因素的分析。人是需要也是可以培养的，培养具有自由精神和政治责任的公民可以使群体性事件即便发生也朝着理性方向发展甚至纳入制度的轨道成为其一部分。但这是一项任重道远的任务，单靠思想上的宣传和教育是远远不够的，最重要的还是切实地改变相关群体的生存困境。关注这些特殊群体，解决他们的生活困难、缓解他们的生存困境比仅是通过镇压手段强制性地要求其遵纪守法，压抑其破坏性冲动要重要得多。

二、客观原因：直面事件爆发的深层因素

上述第一个侧面是对群体的分析，针对的是主体自身，是对主观因素的分析。那接下来第二个方面则是对客观原因的剖析。

由于互联网的普及，各类消息得以快速传播，其中当然包括关于各类群体性事件的消息。虽然网上的传播的消息常常会存在不同程度的失真，会带来一些消极的误导，但互联网快速传播信息有一个很重要的积极作用，那就是促使官方媒体在第一时间里对事件作出报道。应该说这些报道绝大多数是及时准确的，但同时又存在另一个问题，那就是报道往往侧重于描述事件本身的情形，如事件发生发展的过程，破坏的严重程度等等，却较少涉及引发事件的深层次原因。

深层次原因是根源，与浅层原因有区别，所谓浅层原因只是诱因，即引发事件的导火索。若是第一部分所分析的特殊群体，单是诱因就足以使其参与与自身利益并不直接相关的具体事件。但若参与者是不具有这些特殊性的一般人群，追寻某具体事件的深层次根源就尤为重要。深层次原因又表现在经济、政治、文化、心理等诸多方面，虽然原因错综复杂，但若要大致分为两大类，那一定是经济因素和宗教因素。从唯物主义立场出发，一切又以经济因素为基础。

（一）经济因素

阿尔弗雷德·马歇尔在其洪篇巨著《经济学原理》中明确指出，经济因素比宗教、艺术、尚武等任何因素都更直接地影响世界历史的构成和人类性格的形成。而经济因素在群体性事件中的基础性作用又可体现在以下三种情形：

其一，大多数群体性事件的形成原因就是明显可见的经济利益。

“村民袭击联合收割机和地主”是查尔斯·蒂利举出的第二个经典暴力场景。引发事件的原因就是联合收割机影响到村庄里穷人的收入。穷人原本就穷，收入减少对经济利益的损害、对生活的不利影响就显得尤为明显。

其二，既然从唯物主义的立场出发，经济利益是决定其它一系列因素的根源，那么就应该看到隐藏在其他利益背后的经济利益。

比如为维护或提升一个单位的名誉，该单位的职工可能会进行群体性的请愿活动，名誉虽然并非直接可见的经济利益，但它会对经济利益带来很大影响，以学校为例，学校名誉的提升不仅可以带来更多的财政支持也会吸引更多的生源，这就是隐藏在其他利益背后的经济利益。

其三，不仅非经济利益背后往往隐藏着经济利益，将这些非经济因素也称为利益，本身就表明它们也可作为某种使用价值用经济学进行分析。

比如在上一点中提到的名誉，除了隐藏在名誉背后的经济利益，名誉本身也是一项利益，它能给人带来心理上的愉悦，从经济学上讲，这种心理上的愉悦证明名誉本身就是一项具备某种用处的使用价值，在商品经济社会，得到某种使用价值就要付出价值，因而一些非经济利益常常也通过经济利益来衡量。

（二）宗教與宗族因素

能与经济力量相抗衡的另一股强大的力量就是最能控制人类意识的宗教力量。虽然以此为主的事件往往与民族问题、政权问题等密切相联，其中绝大多数已发展为敌我矛盾，已不能算严格意义上的群体性事件，但宗教势力的因素在群体性事件的表现中还是显而易见的，因为一切绝对的相信，狂热的追随从广义上来说都属于宗教的范畴。

说到宗教就不能不提到宗族，宗教和宗族虽是两个不同的概念，但两者都带有聚集人群的作用，人群的聚集不代表会发生群体性事件，但聚集本身确实是个潜在的问题，一旦有外在因素的激发，群体性行动可能很快就爆发。此外，典型的宗教事件虽大多已不属于人民内部矛盾，跨出了群体性事件的范畴，但宗族问题的影响却可以在很多备受关注的重大群体性事件中找到。

当然，人才是人的最终目的，对客观原因的分析最终还是为了改善主体自身的生存环境。

三、背景环境：孕育主体因素和客观原因的土壤

第三个方面要强调的则是孕育主体因素和客观原因的背景环境。因为无论是分析群体自身特点，还是探究引发事件的客观原因，都必须放在一个大背景下，这就如同对一句话的解读必须放在特定的语境中，不可断章取义一样。背景的重要程度，有一个直接的外在表现，那就是一段时期内群体性事件爆发的频率。毫不夸张地讲，偶发与频发的意味完全不同，两者存在着质的差别。虽然说在多长的一段时间内爆发多少起群体性事件才够得上频发并没有一个精确的数据，但这并不妨碍我们进行一个大致的把握。

其一，群体性事件若是偶然发生，从积极的一方面讲，可能是社会稳定，利益分配均匀；而从消极的一方面讲，则可能是社会比较专制，言论不畅，民众维权意识比较低。若是第一种情况，看待该事件基本可以就事论事，可以只观察分析导致事件爆发的原因，对时代背景的考虑并不十分重要；若是第二种情况，这样的氛围使得相关学术研究和讨论也不可能正常开展。

其二，群体性事件若是频频发生，除了要考虑导致该具体事件爆发的各种原因之外，对时代背景的剖析同样十分重要，这大致也可分为两种情况：

一是在社会转型时期，无论是经济体制转型还是政治体制转型。同样的，从积极的一面来看，社会转型促使社会进步，民众维权意识也随之增强；从消极一面看，社会转型过程中更易出现利益分配严重不公的情况。

二是在理想主义弥漫的非正常时期，此时整个社会都处在一种不理智的宗教式的狂热之中，虽然此种情形下的群体暴力是当权者暴虐而自负的执政理念引起的，与本文探讨的群体性事件存在很大差异，但极度不宽容的大氛围却也是导致群体性事件特别是暴力群体性事件频频爆发的背景因素。

总之，唯有将参与事件的主体特点、事件爆发的客观原因以及主体因素与客观原因所处的背景环境三方面综合考虑，三维立体地分析问题，才有可能制定出治标又治本，合理又有效的应对措施，促进社会主义和谐社会的发展。

参考文献：

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[2]唐靖.非正常时期理想主义与群体暴力的悖论[J].广州大学学报（社会科学版），2009（2）：93—96

[3]单光鼐.“县域青年”的认同困惑与整合不良 [EB/OL].社会学视野网http：//www.sociologyol.org/shehuibankuai/shehuipinglunliebiao/2012—05—01/14308.html，2012—5—1

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[5][美]查尔斯·蒂利，谢岳 译.集体暴力的政治[M].上海世纪出版集团 上海人民出版社，2006年版：1—5