自主智能无人系统（简称“无人系统”）是人工智能重要的可落地应用场景之一，领域涉及军民两用，是涉及包括系统科学、计算机科学、信息技术、控制技术、测量技术以及软件工程等多学科交叉应用系统。无人系统是国家参与全球竞争的战略要地，并已成为世界各国提升“国家经济智能化水平”、加快“再工业化”战略和“工业4.0”计划的重要标志。本文研究的内容主要是利用自主智能无人系统技术和智能软件平台革新三维扫描和3D内容制作中人工参与的部分，从而提高效率，以期推动3D打印、3D内容制作和裸眼3D显示等产业的快速发展。
1三维扫描机器人设计
本文设计的三维扫描机器人是通过高速激光雷达扫描测量技术，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维数据，完成物体的实景复制三维影像模型采集和生成。其核心关键是如何让机器人促使扫描设备实现对物体全方位的表面侦测。我们为机器人设计了扫描、定位、避障、导航和图像处理五大主要模块，各模块具体的组成和工作逻辑如下图1。
设计好的三维扫描机器人通过侦测、采集和分析现实世界中物体或环境的形状与外观数据，并将搜集到的尺寸、色彩、材质等各类数据进行三维重建计算，对物体或环境实现标志点拼接、特征拼接、纹理拼接、混合拼接等运算，在虚拟世界中创建数字模型。专业扫描精确度在0.05mm以上，体积精度在(0.05+0.1)mm/m。首先解决了针对实物还原类的3D内容制作前期依靠人工建模技术瓶颈的问题，提高效率并降低了成本，同时其高精确度还为3D打印创造了条件。
2三维模型自动渲染方法
渲染是建立好三维模型后对物体各项参数进行灯光材质精细和美化处理，简称为物体“化妆”，目前主要依靠人工操作，当三维模型复杂，呈现面过多或渲染参数要求高时，往往需要耗费几天甚至几十天才能完成，效率非常低，占用资源且成本高。因此，我们设计了一种三维模型的自动渲染方法，配合三维扫描机器人工作，实现从建模到渲染的无人系统。具体的逻辑流程如下图2。
采用本方案通过对初始模型进行透明贴图识别与拆分、模型拆分、贴图烘焙、贴图反贴、模型合并等步骤，不仅解决不支持光影通道的三维平台数据呈现效果差的问题，提升了大体积复杂三维模型的渲染效果；而且能够完全解放设计师在材质调试、灯光渲染、降噪、配色与排版等方面的巨大工作量。结合三维扫描机器人能够将3D内容制作产业带入一个保质保量的数字工业化时代。
3裸眼3D显示
裸眼3D显示是国家战略核心技术之一，我们是业内裸眼3D显示硬件技术的领跑者，拥有“渐变节距针孔阵列的集成成像3D显示装置”和“狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法”等多项发明专利和技术成果。已突破裸眼3D显示技术包括“莫尔条纹”、“可视区域小”和“串扰”等在内的诸多技术瓶颈，实现了最大限度的视觉优化。
利用上述三维扫描机器人和自动渲染方法，将能够快速建立庞大的“3D内容库”，与裸眼3D显示设备结合，形成一套“自主智能无人系统的三维扫描建模生成裸眼3D显示系统”，将极大的促进裸眼3D显示产业的规模化发展。
4总结
综上所述，“基于自主智能无人系统的三维建模生成裸眼3D显示技术”的开发、建设及推广将不仅革命性的解决了针对实物还原类的3D内容制作基本依靠人工建模、渲染和后期处理的技术瓶颈问题，大大提高效率并降低成本；将普遍应用于医疗、教育、文旅、政务、文博、泛家居、军警仿真、数字展销、商业服务、场馆、展览、影视娱乐和创意提升等千行百业。同时，高精度的影像还原还能为3D打印创造条件，实现3D打印、三维建模、裸眼3D显示等多产业的协同发展。
值得一提的是，针对当下“新冠肺炎”蔓延的现状，通过该系统的自主智能自动建模生成3D实景图像技术，对各类疫情防控设备与设施、器件与器械、药物与防护物质实现非接触式三维建模与实景呈现，为疫情防控教育的实时普及提供便利。
参考文献：
[1]吴德烽, 李爱国. 三维表面扫描机器人误差建模与补偿方法[J]. 机械工程学报, 2012, 48(13):7.
[2]管阳. 基于人工智能的图像自动渲染方法研究[J]. 电子设计工程, 2021.
[3]刘红, 罗亮, 秦迪,等. 一种狭缝光栅裸眼3D显示器的串扰定量估算方法:, CN111458897A[P]. 2020.
[4]刘红, 顾伟, 邹芳芳,等. 一种基于渐变节距针孔阵列的集成成像3D显示装置, CN105892082B[P]. 2018.
作者简介：
刘波，1980年02月，男，大学本科；籍贯：湖北安陆；研究方向：显示技术发展应用；
