[发明专利]纸质3D立体地图

说明书

所属技术领域

本发明涉及地图编制，纸质3D立体地图处理与制作技术。

背景技术

纸质地图是利用数学法则，将地球的自然和人文现象，使用地图语言，通过制图综合，缩小反映在地图上，广泛服务于人们的规划管理和日常生活中，但这些地图都是二维的平面图。近三十年来随着仿真技术和信息技术的发展，表现手法更丰富的三维地图、城市建筑模型等多种三维电子地图产品不断涌现，给用户提供了全新视角感受；纸质地图尽管有上千年的历史，但由于受技术的限制，仍然只能反映地理要素空间位置的二维关系，是平面地图。目前市面上出现了一种纸质三维地图，是将三维场景的内容通过大小、光影、虚实等关系的对比表现的，但这并不是真正的3D立体地图，正如当我们观看大自然景物时，很自然可以看出真实的3D立体空间效果。可是，当景物被拍成照片或制成印刷品时，我们实际上只能看到二维的平面效果，真实的3D立体感觉已经没有了。

一幅精美的3D立体地图，地物要素或飘逸于图外，或深藏于图中，活灵活现，栩栩如生，就是一张精美绝伦的艺术品，它带给人们的视觉享受让平面地图望尘莫及。3D立体地图和视觉表现力决定了它具有广阔的市场和强大的生命力。在国内，一方面“数字城市”建设成果的大量涌现，各城市都完成了高程模型(DEM)和三维城市模型等基础数据建设，这为编制3D立体地图提供了坚实的数据支撑；另一方面，由于3D立体印刷技术的日益成熟，借助光栅材料的套合使用，在平面地图上呈现立体效果乃至虚拟实境地图提供了有力的技术支撑，人们无需借助任何工具，直接感受立体地图带来的奇妙乐趣，真正实现集传统地图的知识性、实用性和立体画的艺术性一体，具有很高的艺术欣赏价值。

3D立体印刷技术主要利用立体成像原理和光栅对光线的衍射和折射原理，模拟人眼间距可产生空间视差，将不同角度、不同层次的影像记录在同一个感光材料上，再借助光栅材料对光线的衍射和折射，使人的左右两眼同时观察到存在着像差的不同影像，从而形成3D立体影像的感觉。3D立体地图制作过程中用到的最重要的材料是光栅材料。光栅的作用，就是将画面中物体的左视图与右视图区分开来，使人眼看到立体成像，主要有柱镜、狭缝两种形式。

发明内容

本发明提出了一种纸质3D立体地图的制作方法：在三维软件系统中，打开地面高程模型(DEM)和三维城市模型等三维场景地图数据，依次输出一系列存在一定视差的三维地图场景图像；然后利用3D立体印刷技术，对三维地图场景图像进行立体化制作输出，并与光栅进行套合，使人的左右两眼同时观察到存在着像差的不同图像，经过人的大脑自动处理，实现3D立体地图再现的目的，满足用户对纸质3D立体地图的视角感受需要。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：在在三维软件系统中如ArcMap、SkyLine、3Dmax等，打开地面高程模型(DEM)和三维城市模型等三维场景地图数据，在系统中调整视角，依次输出一组存在一定视差的三维场景地图图像。在立体影像处理软件中，如数码3D之星，将以上导出的地图图像依次导入，制成立体地图图像，并输出为纸质地图，最后光栅与纸质地图进行套合，实现对光线的衍射和折射，使观察者的左右眼睛分别看到不同的图像，从而达到3D立体世界的再现。

本发明的有益效果是，利用高程模型(DEM)和三维城市模型等三维场景地图成果，结合三维软件和3D立体印刷技术，通过模拟人类视角原理，制作三维立体地图，再通过光栅的折射和衍射，使人们双眼分别看到存在视差的地图图像，大脑将这两个具有视差的图像合成后形成立体的感觉，地物要素既可以凸出于地图之外，也可以深藏其中，活灵活现，栩栩如生，给人们以很强的视觉冲击力，有力的提高了纸质地图的视觉享受。

附图说明

图1，3D立体成像原理

图2，三维场景地图数据

图3，存在视差的三维场景地图数据

图4，光栅折光图

具体实施方式

如图1，3D立体成像原理：人们在观察物体时，很自然地产生立体感，这是因为人用两只眼睛观察，两眼之间有一定的距离，与物体之间形成一定的夹角，左右两眼所看到物体就会产生差异视差，这种视差所构成的图像，反映到大脑，便产生了远近的空间和立体的感觉，这就是3D立体成像原理。要在二维的平面图像上，观察出三维的立体效果，就是要通过光栅的作用，将光线按特定的方向射入人的左眼与右眼，使两只眼睛分别看到存在一定视差的影像，通过人类的大脑，我们可以感到一个三维世界的深度立体变化。