CN105631805A - 一种高维视觉的产生方法 - Google Patents
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Abstract
一种高维视觉的产生方法。因为我们处于三维空间之内，我们所有接收到的空间信息都是三维的，我们的视觉也是三维的，我们的思维习惯也是三维的，习惯通过长宽高可以确定一个物体的坐标，这个确定的维度限制我们的想象力和观感。我们可以通过计算机来建模高维模型和高维世界，然后把高维世界投影成二维的，从而给我们展示一个高维的视觉。
Description
技术领域
本发明涉及视觉，高维建模，利用高维建模给人高维视觉观感。
背景技术
我们处于三维空间之内，我们所有接收到的空间信息都是三维的，我们的视觉也是三维的，我们的思维习惯也是三维的，我们习惯通过长宽高确定一个物体的坐标，这个确定的维度限制我们的想象力和观感；我们可以通过计算机来建模高维模型和高维世界，然后把高维世界投影成二维的，从而给人们展示一个高维的视觉。
发明内容
本发明的目的在于针对现实情况的不足，因为客观空间是三维的，导致我们的观感也是三维的；当前的显示技术也都是对现实世界的模拟，导致我们从未有过高维的观感，但从逻辑上说，是允许存在高维世界的，观感也可以是高维的。
在本文中数可以指各种数域中的数，不一定是实数。
本发明是这样实现的：建模一个高维的实体模型，然后把这些高维实体模型映射到世界坐标系内，再投影为二维图像，再把这个二维图像显示出来，具体步骤如下。
步骤一：建立高维的实体模型，这里的实体模型是一个高维流形，点用n维数组(x1,x2…,xn)来描述，用坐标方程f1(x1,x2…,xn,t)=0,f2(x1,x2…,xn,t)=0,..fm(x1,x2…,xn,t)=0来定义高维实体，用函数s1(x1,x2…,xn,t)来定义每个点的颜色，其中t是时间参数，后续说明中t都作为时间参数，这样构建的模型一般是n-m维的。
步骤二：定义一个k维世界坐标系D，点用k维数组（j1,j2…,jk）来描述，定义颜色函数yD(x1,x2…,xn,t)，定义透明度函数0<=tD(x1,x2…,xn,t)<=1，对各个实体s1,s2…,sv，定义映射y1,y2…,yv，yi:si->D，透明度函数hi:si->c，透明度函数取值范围为0到1的闭区间[0,1]；把各个实体模型映射到一个世界坐标系内，令yD0=yD(x1,x2…,xn,t)；对第i个yDi实体的映射如果存在p∈si使得(x1,x2…,xn,t)=yi(p,t)，yDi(x1,x2…,xn,t)=yDi-1(x1,x2…,xn,t)*tD(x1,x2…,xn,t)+si(p,t)*hi(p,t)，否则yDi(x1,x2…,xn,t)=yDi-1(x1,x2…,xn,t)；最后得到结果为yDv(x1,x2…,xn,t)，这个结果为世界图像，世界图像中每个点都有颜色和透明度。
步骤三：确定世界坐标系内的一个二维视平面(j1=t1(u,v,t),j2=t2(u,v,t)…,jk=tk(u,v,t))。
步骤四：确定世界坐标系内的一个点作为视点(j1=p1(t),j2=p2(t)…,jk=pk(t))。
步骤五：定义一个函数Z把一条直线上所有点的颜色和透明度的属性集合映射为点的颜色，把世界坐标系内的每个实体投影到视平面，具体方法是把世界坐标系内的每个像点w和视点e组成一条直线g，获得g上点的颜色和透明度属性集合x，使用Z(x)作为w的颜色，这样得到的平面叫做视图，在时间轴上每个点都可以得到一幅视图。
步骤六：选择视图上的一些点组成一个二维点阵，每个点都包含有颜色属性，这样可以得到适合在现有各种设备上显示的点阵，称为视图点阵，在时间轴上每个点都可以得到一幅视图点阵；一个具体选择的方法是：在视平面取一个区域S，一个点p，两个不平行的向量x，y；求得所有点p+m*x+n*y，且包含在区域S内的点的颜色，其中m和n取遍所有的整数；通过显示设备把含有时间轴的视图点阵连续的显示出来，就得到给人从不同角度和观察点观看高维实体的动态视觉。
附图1为上述步骤的流程图。
在上述步骤三和四，在时间轴上的每个点可以确定两个视平面和两个视点，一个视平面和一个视点组成一对，相应的在步骤五中对两对视平面和点进行投影，得到两个视图，然后在步骤六中对两个视图得到的两个视图点阵，这样在每个时刻就得到了两幅图像，通过分时原理或者使用光的偏振原理可以把这两幅图像分别显示给左右眼睛，这样可以得到两眼的不同的视觉效果。
上述步骤都可以在计算机上模拟实现，为了提高运算效率，可以用更加高效的算法，但原理不变；一个提高效率的算法是：从需要的显示点阵出发，反向求得每个点阵上每个点的颜色，这样可以省去不必要的计算量。
虽然这里描述的只有视觉，但是我们可以辅以听觉，触觉，嗅觉等，给人一种更加立体化的高维的感受。
以上内容是结合最佳实施方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明，本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求书限定的情况下，可以在细节上进行各种修改，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高维视觉产生方法，其特征在于包括以下步骤：
在下面说明中数不一定是实数，可以指各种数域中的数；
步骤一：建立高维的实体模型，这里的实体模型是一个高维流形，点用n维数组(x1,x2…,xn)来描述，用坐标方程f1(x1,x2…,xn,t)=0,f2(x1,x2…,xn,t)=0,..fm(x1,x2…,xn,t)=0来定义高维实体，用函数s1(x1,x2…,xn,t)来定义每个点的颜色，其中t是时间参数，后续说明中t都作为时间参数，这样构建的模型一般是n-m维的；
步骤二：定义一个k维世界坐标系D，点用k维数组（j1,j2…,jk）来描述，定义颜色函数yD(x1,x2…,xn,t)，定义透明度函数0<=tD(x1,x2…,xn,t)<=1，对各个实体s1,s2…,sv，定义映射y1,y2…,yv，yi:si->D，透明度函数hi:si->c，透明度函数取值范围为0到1的闭区间[0,1]；把各个实体模型映射到一个世界坐标系内，令yD0=yD(x1,x2…,xn,t)；对第i个yDi实体的映射如果存在p∈si使得(x1,x2…,xn,t)=yi(p,t)，yDi(x1,x2…,xn,t)=yDi-1(x1,x2…,xn,t)*tD(x1,x2…,xn,t)+si(p,t)*hi(p,t)，否则yDi(x1,x2…,xn,t)=yDi-1(x1,x2…,xn,t)；最后得到结果为yDv(x1,x2…,xn,t)，这个结果为世界图像，世界图像中每个点都有颜色和透明度；
步骤三：确定世界坐标系内的一个二维视平面(j1=t1(u,v,t),j2=t2(u,v,t)…,jk=tk(u,v,t))；
步骤四：确定世界坐标系内的一个点作为视点(j1=p1(t),j2=p2(t)…,jk=pk(t))；
步骤五：定义一个函数Z把一条直线上所有点的颜色和透明度的属性集合映射为点的颜色，把世界坐标系内的每个实体投影到视平面，具体方法是把世界坐标系内的每个像点w和视点e组成一条直线g，获得g上点的颜色和透明度属性集合x，使用Z(x)作为w的颜色，这样得到的平面叫做视图，在时间轴上每个点都可以得到一幅视图；
步骤六：选择视图上的一些点组成一个二维点阵，每个点都包含有颜色属性，这样可以得到适合在现有各种设备上显示的点阵，称为视图点阵，在时间轴上每个点都可以得到一幅视图点阵；一个具体选择的方法是：在视平面取一个区域S，一个点p，两个不平行的向量x，y；求得所有点p+m*x+n*y，且包含在区域S内的点的颜色，其中m和n取遍所有的整数；通过显示设备把含有时间轴的视图点阵连续的显示出来，就得到给人从不同角度和观察点观看高维实体的动态视觉。
2.根据权利要求1的描述，具有特征：建模不同维度的实体模型，这里的维度可以是大于三的，用方程实体模型，实体模型有一个函数，用于描述实体的颜色，把不同维度的实体模型映射到一个世界坐标系内，这个世界坐标系是可以大于三维的。
3.根据权利要求1的描述，具有特征：在不同维度的实体模型映射世界坐标系内时可以包含时间轴，这样得到实体模型在世界坐标系内运动的效果。
4.根据权利要求1的描述，具有特征：确定二维视平面，确定零维视点，把世界坐标系的实体模型投影到视平面，具体方法是把每个实体的每个点和视点组成一条直线，这条直线和视平面的交点作为像点，像点的颜色由原点的颜色映射得到，在时间轴上的不同点，视平面和视点可以不同，从而产生从不同点和不同方向观看的视觉效果；视平面也可以用二维曲面代替，投影的方法是一样的，也是把每个实体的每个点和视点组成一条直线，这条直线和视二维曲面的交点作为像点，像点的颜色由原点的颜色映射得到。
5.根据权利要求1的描述，具有特征：选取视平面上一些点来形成一个点阵，且点都有颜色属性，这样可以得到一个适合在现有各种设备上显示的二维点阵。
6.根据权利要求1的描述，具有特征：在步骤三和四，在时间轴上的每个点可以确定两个视平面和两个视点，一个视平面和一个视点组成一对，相应的在步骤五中对两对视平面和点进行投影，得到两个视图，然后在步骤六中对两个视图得到的两个视图点阵，这样在每个时刻就得到了两幅图像，通过分时原理或者使用光的偏振原理可以把这两幅图像分别显示给左右眼睛，这样可以得到两眼的不同的视觉效果。
7.根据权利要求1的描述，本发明具有特征：建模大于三维的实体模型，组合到大于三维的坐标系内，利用一个视点把高维空间投影成二维的，并利用时间轴，形成让我们从不同点和不同角度去观察多个不同的高维实体组合形成的动态视觉，在各种设备上显示具备这样特征的动态画面都可以认为是对本专利的侵权。
8.本发明具有特征：可以辅以听觉，触觉，嗅觉等，给人一种更加立体化的高维的感受。
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| CN105160352A (zh) * | 2015-08-18 | 2015-12-16 | 中南大学 | 一种基于维度重构的高维数据子空间聚类投影效果优化方法 |
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| 不确定性可视化及分析方法研究: "陈海东", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
| 刘益萌: "基于平行坐标主维度的多变量体数据可视化方法研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
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