一种集成成像三维显示中心深度平面的调节方法技术

本发明专利技术提出一种集成成像三维显示中心深度平面的调节方法，该方法利用集成成像拍摄获得的中心深度平面为z0的微图像阵列，实现中心深度平面为z1的集成成像三维显示，z0≠z1。该方法包括正交视差信息的提取、视差信息的调节和微图像阵列的合成三个过程。由于无需对三维场景重新拍摄就能实现不同中心深度平面的集成成像三维显示，提高了三维信息的利用率并节省了拍摄成本。

【技术实现步骤摘要】
一种集成成像三维显示中心深度平面的调节方法
本专利技术涉及集成成像技术，特别涉及一种集成成像三维显示中心深度平面的调节方法。
技术介绍
集成成像分拍摄和显示两个过程，拍摄时，利用摄像机阵列对三维场景不同角度的三维信息进行获取，在此过程中，摄像机阵列需要标定，确定拍摄的零视差平面，即集成成像拍摄中心深度平面；显示时，如附图1所示，将拍摄得到的三维信息合成微图像阵列，微图像阵列通过微透镜阵列的成像作用，根据光路可逆原理，在显示空间重建拍摄的三维场景。在传统的集成成像三维显示中，显示中心深度平面由拍摄中心深度平面确定，并与拍摄中心深度平面重合，位于拍摄中心深度平面前方的物体将凸出显示屏，位于拍摄中心深度平面后方的物体将凹进显示屏。在传统的集成成像三维显示中，显示中心深度平面无法调节，如果想要获取不同的集成成像三维显示中心深度平面，则需要对三维场景重新进行集成成像拍摄，重新标定摄像机阵列，确定新的集成成像拍摄中心深度平面。由于集成成像拍摄需要获取三维场景在水平和竖直两个方向的三维信息，因此拍摄代价大，限制了拍摄过程获取的三维信息的利用率。
技术实现思路
本专利技术提出一种集成成像三维显示中心深度平面的调节方法，该方法利用集成成像拍摄获得的中心深度平面为z0的微图像阵列，实现中心深度平面为z1的集成成像三维显示，z0≠z1，而无需对三维场景重新拍摄。该方法包括正交视差信息的提取、视差信息的调节和微图像阵列的合成三个过程，具体流程如附图2所示。正交视差信息的提取过程，根据集成成像拍摄原理，从集成成像拍摄获得的中心深度平面为z0的微图像阵列中提取正交视差信息；正交视差信息的调节过程，根据中心深度平面z1的需要，调节三维场景的正交视差信息；微图像阵列的合成过程，将调节后的正交视差信息合成为微图像阵列，用于中心深度平面为z1的集成成像三维显示。所述正交视差信息的提取过程，根据集成成像拍摄原理，从集成成像拍摄获得的中心深度平面为z0的微图像阵列的每个图像元中提取特定坐标的像素，合成正交视差信息。微图像阵列分辨率为H×V（其中水平方向包含的像素个数为H，垂直方向包含的像素个数为V），微透镜阵包含的透镜元的个数为M×N（其中水平方向包含的透镜元个数为M，垂直方向包含的透镜元个数为N），I(x,y)表示原有微图像阵列中第x列第y行的像素，Ip,q(i,j)表示第p列第q行正交视差信息上第i列第j行的像素，则I(x,y)和Ip,q(i,j)满足：(1)其中：(2)(3)其中，x={0,1,2,...,H-1}，y={0,1,2,...,V-1}，p={0,1,2,...,H/M-1}，q={0,1,2,...,V/N-1}，i={0,1,2,...,M-1}，j={0,1,2,...,N-1}。优选地，H/M和V/N取值应满足为正整数，以避免集成成像三维显示莫尔条纹的出现。所述正交视差信息的调节过程，如附图3所示，集成成像显示屏指向观看者一侧的法线方向为z轴正方向，不同角度的正交视差信息Ip,q(i,j)汇聚相交于中心深度平面z0，z>z0部分的三维物体在集成成像三维显示中突出显示屏，z<z0部分的三维物体在集成成像三维显示中凹进显示屏。集成成像三维显示中心深度平面z1与中心深度平面z0之间的间隔为Δd。如附图3所示，正交视差信息Ip,q(i,j)从中心深度平面z0传播到中心深度平面z1在x-y平面存在Δh(Δhp,q,Δvp,q)的偏移，其中x轴方向的偏移为Δhp,q，y轴方向的偏移为Δvp,q，Δhp,q和Δvp,q分别满足：(4)(5)其中D为摄像机阵列到拍摄中心深度平面的距离，Δc为摄像机阵列中相邻的两个摄像机之间的间距。假设I'p,q(i',j')表示第p列第q行调节后的正交视差信息上第i'列第j'行的像素，则Ip,q(i,j)和I'p,q(i',j')满足：(6)其中：(7)(8)其中，i'={0,1,2,...,M-1}，j'={0,1,2,...,N-1}。优选地，当根据公式（7）和（8）计算出的i值小于0，或j值小于0时，则舍弃该像素；当计算出来的i值大于M-1，或j值大于N-1时，则令I'p,q(i',j')=0，以避免溢出信息。所述微图像阵列的合成过程，将调节后的正交视差信息I'p,q(i',j')合成为微图像阵列，用于集成成像三维显示。假设I''(x,y)为合成的微图像阵列中第x列第y行的像素，则I''(x,y)和I'p,q(i',j')满足：(9)其中：(10)(11)(12)(13)将合成的微图像阵列I''(x,y)通过微透镜阵列，则可以得到中心深度平面为z1集成成像三维显示，如附图4所示。本专利技术通过对集成成像拍摄获得的中心深度平面为z0的微图像阵列进行正交视差信息的提取、正交视差信息的调节和微图像阵列的合成三个过程，实现中心深度平面为z1的集成成像三维显示，z0≠z1，而无需对三维场景重新拍摄，提高了拍摄过程获取的三维信息的利用率并节省了拍摄成本。附图说明图1为集成成像三维显示过程示意图图2为本专利技术提出的一种集成成像三维显示中心深度平面的调节方法流程图图3为正交视差信息的调节过程示意图图4为中心深度平面分别为（a）z1=z0-10cm（b）z1=z0（c）z1=z0+10cm的集成成像三维显示对应的微图像阵列上述附图中的图示标号为：1中心深度平面为z0的微图像阵列，2微透镜阵列，3中心深度平面z0，4正交视差信息，5重建三维场景，6调节后的正交视差信息，7中心深度平面z1。应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。具体实施方式下面详细说明本专利技术的一种集成成像三维显示中心深度平面的调节方法的一个典型实施例，对本专利技术进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本专利技术做进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本
技术实现思路
对本专利技术做出一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。正交视差信息的提取过程，根据集成成像拍摄原理，从集成成像拍摄获得的中心深度平面为z0的微图像阵列的每个图像元中提取特定坐标的像素，合成正交视差信息。微图像阵列分辨率为H×V=2560×1440（其中水平方向包含的像素个数为2560，垂直方向包含的像素个数为1440），微透镜阵包含的透镜元的个数为M×N=196×110（其中水平方向包含的透镜元个数为196，垂直方向包含的透镜元个数为110），I(x,y)表示原有微图像阵列中第x列第y行的像素，Ip,q(i,j)表示第p列第q行正交视差信息上第i列第j行的像素，则I(x,y)和Ip,q(i,j)满足：(1)其中：(2)(3)其中，x={0,1,2,...,2559}，y={0,1,2,...,1439}，p={0,1,2,...,12}，q={0,1,2,...,12}，i={0,1,2,...,195}，j={0,1,2,...,109}。优选地，H/M=12，V/N=12，为正整数，以避免集成成像三维显示莫尔条纹的出现。正交视差信息的调节过程，如附图3所示，集成成像显示屏指向观看者一侧的法线方向为z轴正方向，不同角度的正交视差信息Ip,q(i,j)汇聚相交于中心深度平面z0=0cm，z>z0部分的三维物体在集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成成像三维显示中心深度平面的调节方法，其特征在于，利用集成成像拍摄获得的中心深度平面为z0的微图像阵列，实现中心深度平面为z1的集成成像三维显示，z0 ≠ z1，该方法包括正交视差信息的提取、正交视差信息的调节和微图像阵列的合成三个过程：正交视差信息的提取过程，根据集成成像拍摄原理，从集成成像拍摄获得的中心深度平面为z0的微图像阵列中提取正交视差信息；正交视差信息的调节过程，根据中心深度平面为z1的需要，调节三维场景的正交视差信息；微图像阵列的合成过程，将调节后的正交视差信息合成为微图像阵列，用于中心深度平面为 z1的集成成像三维显示。

【技术特征摘要】
1.一种集成成像三维显示中心深度平面的调节方法，其特征在于，利用集成成像拍摄获得的中心深度平面为z0的微图像阵列，实现中心深度平面为z1的集成成像三维显示，z0≠z1，该方法包括正交视差信息的提取、正交视差信息的调节和微图像阵列的合成三个过程：正交视差信息的提取过程，根据集成成像拍摄原理，从集成成像拍摄获得的中心深度平面为z0的微图像阵列中提取正交视差信息；正交视差信息的调节过程，根据中心深度平面为z1的需要，调节三维场景的正交视差信息；微图像阵列的合成过程，将调节后的正交视差信息合成为微图像阵列，用于中心深度平面为z1的集成成像三维显示。2.根据权利要求1所述的一种集成成像三维显示中心深度平面的调节方法，其特征在于，正交视差信息的提取过程，根据集成成像拍摄原理，从集成成像拍摄获得的中心深度平面为z0的微图像阵列的每个图像元中提取特定坐标的像素，合成正交视差信息，微图像阵列分辨率为H×V，其中水平方向包含的像素个数为H，垂直方向包含的像素个数为V，微透镜阵列包含的透镜元的个数为M×N，其中水平方向包含的透镜元个数为M，垂直方向包含的透镜元个数为N，I(x,y)表示原有微图像阵列中第x列第y行的像素信息，Ip,q(i,j)表示第p列第q行正交视差信息上第i列第j行的像素信息，则I(x,y)和Ip,q(i,j)满足，其中，，其中，x={0,1,2,...,H-1}，y={0,1,2,...,V-1}，p={0,1,2,...,H/M-1}，q={0,1,2,...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琼华，熊召龙，邢妍，邓欢，张汉乐，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51