專利名稱：基于稀疏攝像機(jī)陣列的集成成像微圖像陣列生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成成像技術(shù)，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及集成成像微圖像陣列生成技術(shù)。
背景技術(shù)：
集成成像是一種真三維立體顯示技術(shù)，能重建出三維場(chǎng)景的全真立體圖像。如附

圖1所示，重建出的立體圖像包含全真色彩以及連續(xù)的視差信息，觀看者無(wú)需佩戴輔助設(shè)備就可獲得觀看真實(shí)景物的感覺(jué)，且沒(méi)有立體觀看視疲勞。然而集成成像的片源即微圖像陣列包含豐富的立體信息，數(shù)據(jù)量極大，目前還沒(méi)有較為簡(jiǎn)單的獲取方法。從集成成像技術(shù)提出開(kāi)始，常采用純光學(xué)的方法來(lái)獲取微圖像陣列。在微透鏡陣列的焦平面上附上一層感光膠片，如附圖2所示。在記錄時(shí)，用漫射光照射三維場(chǎng)景，被三維場(chǎng)景反射的光線由微透鏡陣列折射，然后到達(dá)微透鏡陣列焦平面的感光膠片上，感光膠片就記錄下了微圖像陣列。該方法顯然比較繁瑣，并且由于透鏡元的像差和感光膠片的混濁，獲取的微圖像陣列的質(zhì)量通常非常差。隨著照相技術(shù)的發(fā)展，人們用超高分辨率的攝像機(jī)代替感光膠片來(lái)獲取微圖像陣列，如附圖3所示。采用攝像機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)視頻的實(shí)時(shí)記錄。但是這種方法仍然不能消除透鏡元的像差問(wèn)題，并且微圖像陣列的數(shù)據(jù)量巨大，滿足要求的超高分辨率攝像機(jī)成本太高， 且無(wú)法實(shí)現(xiàn)較大三維場(chǎng)景的記錄。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，衍生出了計(jì)算機(jī)獲取微圖像陣列的方法，用計(jì)算機(jī)建模軟件建立三維場(chǎng)景，然后用軟件建立攝像機(jī)陣列來(lái)模擬微透鏡陣列的成像過(guò)程，如附圖4所示。該方法在計(jì)算機(jī)中生成微圖像陣列，避免了前兩種光學(xué)記錄法中透鏡元像差和感光膠片混濁等導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降的問(wèn)題。但是一個(gè)攝像機(jī)代替一個(gè)透鏡元來(lái)獲取一個(gè)圖像元，需要的圖像元的分辨率一般是幾十乘以幾十，那就大大地浪費(fèi)了一個(gè)攝像機(jī)的記錄分辨率，并且需要數(shù)以萬(wàn)計(jì)的攝像機(jī)來(lái)代替透鏡元，計(jì)算機(jī)需要處理數(shù)以萬(wàn)計(jì)的攝像機(jī)及其圖像元，處理過(guò)程太過(guò)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出基于稀疏攝像機(jī)陣列的集成成像微圖像陣列生成方法，該方法包括稀疏攝像機(jī)陣列獲取視差圖像和視差圖像轉(zhuǎn)換為微圖像陣列兩個(gè)步驟。所述稀疏攝像機(jī)陣列獲取視差圖像，如附圖5所示，稀疏攝像機(jī)陣列由個(gè)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所需圖像元個(gè)數(shù)的攝像機(jī)組成二維陣列對(duì)三維場(chǎng)景進(jìn)行拍攝，獲取視差圖像。稀疏攝像機(jī)陣列包含個(gè)攝像機(jī)，各攝像機(jī)光軸互相平行，各攝像機(jī)平行等間距排列，相鄰攝像機(jī)的間距為^攝像機(jī)焦距為Λ。稀疏攝像機(jī)陣列中的每個(gè)攝像機(jī)都拍攝整個(gè)三維場(chǎng)景，得到幅視差圖像，每幅視差圖像的分辨率等于所需微圖像陣列的圖像元個(gè)數(shù) M' 。確定所需微圖像陣列包含iT ΧΛ/ζ個(gè)圖像元，圖像元的分辨率為rXr ；微透鏡陣列也包含iT W個(gè)透鏡元，透鏡元的焦距為/2，圖像元和透鏡元的節(jié)距相等，都為/7。在三維場(chǎng)景中選擇一個(gè)參考平面，該參考平面與稀疏攝像機(jī)陣列的距離為Z。根據(jù)所需的凹凸顯示效果來(lái)確定參考平面與稀疏攝像機(jī)陣列的距離Z，拍攝時(shí)，三維場(chǎng)景中與稀疏攝像機(jī)陣列的距離小于Z的物體，在顯示時(shí)將浮出顯示設(shè)備外；三維場(chǎng)景中與稀疏攝像機(jī)陣列的距離大于Z的物體，在顯示時(shí)將凹進(jìn)顯示設(shè)備里。優(yōu)選地，為了滿足稀疏攝像機(jī)陣列獲取的視差圖像包含集成成像微圖像陣列所需的全部信息，相鄰攝像機(jī)的間距d以及稀疏攝像機(jī)陣列包含的攝像機(jī)個(gè)數(shù)需滿足下式
權(quán)利要求
1.基于稀疏攝像機(jī)陣列的集成成像微圖像陣列生成方法，其特征在于，該方法包括稀疏攝像機(jī)陣列獲取視差圖像和視差圖像轉(zhuǎn)換為微圖像陣列兩個(gè)步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于稀疏攝像機(jī)陣列的集成成像微圖像陣列生成方法，其特征在于，稀疏攝像機(jī)陣列由個(gè)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所需圖像元個(gè)數(shù)的攝像機(jī)組成二維陣列對(duì)三維場(chǎng)景進(jìn)行拍攝，獲取視差圖像，稀疏攝像機(jī)陣列包含個(gè)攝像機(jī)，各攝像機(jī)光軸互相平行， 各攝像機(jī)平行等間距排列，相鄰攝像機(jī)的間距為 /，攝像機(jī)焦距為Λ，稀疏攝像機(jī)陣列中的每個(gè)攝像機(jī)都拍攝整個(gè)三維場(chǎng)景，得到幅視差圖像，每幅視差圖像的分辨率等于所需微圖像陣列的圖像元個(gè)數(shù)yjr，確定所需微圖像陣列包含iT X^個(gè)圖像元，圖像元的分辨率為r Xr ；微透鏡陣列也包含育個(gè)透鏡元，透鏡元的焦距為/2，圖像元和透鏡元的節(jié)距相等，都為/7，在三維場(chǎng)景中選擇一個(gè)參考平面，該參考平面與稀疏攝像機(jī)陣列的距離為Z，根據(jù)所需的凹凸顯示效果來(lái)確定參考平面與稀疏攝像機(jī)陣列的距離Z，拍攝時(shí)，三維場(chǎng)景中與稀疏攝像機(jī)陣列的距離小于Z的物體，在顯示時(shí)將浮出顯示設(shè)備外；三維場(chǎng)景中與稀疏攝像機(jī)陣列的距離大于Z的物體，在顯示時(shí)將凹進(jìn)顯示設(shè)備里。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于稀疏攝像機(jī)陣列的集成成像微圖像陣列生成方法， 其特征在于，為了滿足稀疏攝像機(jī)陣列獲取的視差圖像包含集成成像微圖像陣列所需的全部信息，相鄰攝像機(jī)的間距J以及稀疏攝像機(jī)陣列包含的攝像機(jī)個(gè)數(shù)iOOV需滿足，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于稀疏攝像機(jī)陣列的集成成像微圖像陣列生成方法，其特征在于，視差圖像轉(zhuǎn)換為微圖像陣列的原理如下，/fe，n)m, ’n,表示微圖像陣列中第 列第/7 行視差圖像上第 ,列第V行的像素，該像素映射到微圖像陣列的第列第V行圖像元上第i ζ列第行的像素位置上，由廣imf，η'表示，像素映射的數(shù)學(xué)關(guān)系
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于稀疏攝像機(jī)陣列的集成成像微圖像陣列生成方法，其特征在于，當(dāng)計(jì)算出的或J"值大于圖像元在一維方向上的分辨率r時(shí)，則舍棄該像素， 以避免相鄰圖像元間的串?dāng)_。
全文摘要
本發(fā)明提出基于稀疏攝像機(jī)陣列的集成成像微圖像陣列生成方法，該方法包括稀疏攝像機(jī)陣列獲取視差圖像和視差圖像轉(zhuǎn)換為微圖像陣列兩個(gè)步驟，稀疏攝像機(jī)陣列由個(gè)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所需圖像元個(gè)數(shù)的攝像機(jī)組成二維陣列對(duì)三維場(chǎng)景進(jìn)行拍攝，獲取視差圖像，像素映射將視差圖像上的像素映射到微圖像陣列上，獲取的微圖像陣列即可用于集成成像再現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04N13/00GK102300113SQ201110258498
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月3日
發(fā)明者王瓊?cè)A, 趙悟翔, 鄧歡 申請(qǐng)人:四川大學(xué)