1、3D 成像：从生物视觉到现代应用的探索

3D 成像：从生物视觉到现代应用的探索

1. 3D 成像研究的背景与意义

在当今社会，图像无处不在，无论是绘画、数字照片还是视频，它们在我们的生活、经济和文化中都扮演着重要角色。而这一切的基础，是我们人类拥有的视觉能力。生物视觉系统的发展源远流长，早在寒武纪时期，生物就已经具备了感知光线的能力，例如伯吉斯页岩中三叶虫复眼的化石就是证据。对于人类和许多动物来说，眼 - 脑视觉系统是一种不可或缺的、富含信息的感官感知方式。

视觉系统的进化受到我们所处光学世界的影响。太阳是自然光源，空气透明使得环境能够被照亮，光的波长足够小，能被大多数表面散射，这让我们可以从不同视角收集反射光，并通过简单的凸透镜结构形成图像。视觉感知的优势明显，它能让我们以非接触的方式全面感知环境。进化生物学家认为，视觉的发展加剧了捕食行为，引发了捕食者和猎物之间的进化军备竞赛。

如今，视觉心理物理学领域有大量的研究。视觉错觉表明，人类在推断 3D 形状时，会对环境做出很多假设。对深度感知依赖于多种视觉和动眼线索的研究，也影响了现代 3D 成像技术的发展。同时，计算机视觉的研究成果也为人类视觉感知理论提供了灵感。

2. 视觉表示的发展历程

绘画和摄影是视觉表达和交流的重要形式。绘画有着悠久的历史，例如法国肖维洞穴的壁画已有超过 32000 年的历史。在人类历史中，绘画、绘图和自动捕捉的图像在文化方面有着重要意义。19 世纪早期摄影术的出现是一个重要的里程碑，它使得物体或场景反射的光线能够被持久记录。照片具有诸多优点，如能准确客观地呈现场景，且在图像捕捉方面具有高度自主性。

摄影诞生后不久，人们就意识到可以对拍摄的场景进行测量，例如通过气球拍摄的照片来绘制