一种全视差全息立体图的打印方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种全视差全息立体图的打印方法及系统。所述打印方法包括：首先，获取目标相机帧上点与相机的连线在全息平面上的投影关系；然后，根据所述投影关系，将采用目标相机法获取的目标相机图像转化为中心相机图像，最后，对中心相机图像进行打印，克服了采用目标相机法获取的全息立体图直接用于全息体视图打印会形成畸变的技术缺陷，提高了打印的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种全视差全息立体图的打印方法及系统
本专利技术涉及全息提示图记录领域，特别涉及一种全视差全息立体图的打印方法及系统。
技术介绍
要进行全息体视图记录，通常是通过在采样场景正对平面设置相机的轨道，这种获取采样图像的方法称为简单相机法，如图1所示，将全息干板放置在简单相机的焦平面上以记录场景，记为全息平面。而对于简单相机法而言，要获取场景图像往往需要较大的视场，而实际上视场中只有很小一部分图像可以被利用，而绝大部分图像都被浪费掉了，针对于限制视场角的小幅面全息图，简单相机法十分有效，而要获取大幅面的、对视场角要求较大的全息图，简单相机法的不利就显现出来。要解决这个问题，可以采用采用目标相机法，如图2所示，通过设定目标点正对物体中心，使得相机在平移时，镜头始终正对目标点，使相机采样的图像始终正对物体，并且视场角也更小。然而目标相机法在全息图记录时由于采样图像的平面和全息图进行记录时的平面不同直接用于全息体视图打印会形成畸变。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种全视差全息立体图的打印方法及系统，以克服采用目标相机法获取的全息立体图直接用于全息体视图打印会形成畸变的技术缺陷，提高打印的精度。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种全视差全息立体图的打印方法，所述打印方法包括如下步骤：采用目标相机法获取目标相机图像；获取目标相机帧上点与相机的连线在全息平面上的投影关系；根据所述投影关系，将所述目标相机图像转化为中心相机图像；对所述中心相机图像进行打印。可选的，所述获取目标相机帧上的点与目标相机的连接在全息平面上的投影关系，具体包括：以所述全息平面的中心为原点建立世界坐标系；利用所述世界坐标系表示所述相机到所述全息平面上点的向量k，得到所述向量的世界坐标系表示：其中，k表示相机到全息平面上点的向量，)和)分别表示全息平面坐标系的点(x2，y2)在世界坐标系的x轴坐标和y轴坐标，Dx和Dy分别为全息平面的长度和宽度；)和)分别表示相机平面坐标系的点(ξ,η)在世界坐标系下的x轴坐标和y轴坐标，W和V分别为相机平面的长度和宽度；和世界坐标系下x轴的单位向量、y轴的单位向量和z轴的单位向量，h表示全息平面与相机平面的距离；利用所述世界坐标系表示所述目标相机帧上点，得到所述目标相机帧上点的世界坐标系表示：其中，P(x1,y1)表示目标相机帧上点P在目标相机帧坐标系的坐标，表示目标相机帧起点在目标相机帧坐标系的坐标，和分别表示目标相机的水平方向视角和垂直方向视角，ex和ey分别表示目标相机帧坐标系上x轴的单位向量和y轴的单位向量，l表示相机平面上点到原点的距离，θH表示绕世界坐标系的y轴旋转的角度,θC表示绕世界坐标系的x轴旋转的角度；建立目标相机帧上点与相机的连线在全息平面上的投影方程P(x1,y1)+λk＝Q(x2,y2)，其中，Q(x2,y2)表示全息平面上点Q在全息平面坐标系的坐标，λ表示投影参数；将所述向量的世界坐标系表示和所述目标相机帧上点的世界坐标系表示代入所述投影方程进行求解，获得目标相机帧上点与相机的连线在全息平面上的投影关系：其中，h表示全息平面与目标相机平面的距离。可选的，所述利用所述世界坐标系表示所述相机到所述全息平面上点的向量k，得到所述向量的世界坐标系表示，具体包括：利用所述世界坐标系表示所述全息平面上的点，得到全息平面上点的世界坐标：)和)；利用所述世界坐标系表示所述相机的位置，得到所述相机的位置的世界坐标：根据所述全息平面上点的世界坐标和所述相机的位置的世界坐标，确定所述相机与所述全息平面上点的向量的世界坐标系表示。可选的，所述利用所述世界坐标系表示所述目标相机帧上点，得到所述目标相机帧上点的世界坐标系表示，具体包括：建立所述全息平面坐标系的点(x2,y2,z2)绕所述世界坐标系的y轴旋转的第一旋转方程(x',y',z')表示全息平面上点(x2,y2,z2)绕所述世界坐标系的y轴旋转的y轴旋转后坐标，θH表示绕世界坐标系的y轴旋转的角度，建立所述y轴旋转后坐标(x',y',z')绕所述世界坐标系的x轴旋转的第二旋转方程(x1,y1,z1)表示y轴旋转后坐标(x',y',z')绕所述世界坐标系的x轴旋转，得到目标相机帧上点的坐标，θC表示绕世界坐标系的x轴旋转的角度，将所述全息平面x轴法向量坐标(1,0,0)代入所述第一旋转方程和所述第二旋转方程，得到所述目标相机帧坐标系的x轴单位向量的世界坐标系表示将所述全息平面y轴法向量坐标(0，0，1)代入所述第一旋转方程和所述第二旋转方程，得到所述目标相机帧坐标系的y轴单位向量的世界坐标系表示根据所述目标相机帧坐标系的x轴单位向量的世界坐标系表示和所述目标相机帧坐标系的y轴单位向量的世界坐标系表示，得到所述目标相机帧上点的世界坐标系表示。可选的，所述根据所述投影关系，将所述目标相机帧转化为中心相机图像，具体包括：确定所述全息平面上像素点(i2，j2)与全息平面坐标(x2，y2)的对应关系，得到全息平面对应关系；其中，NI2表示全息平面的长度方向上像素点的数量，NJ2表示全息平面的宽度方向上像素点的数量；根据所述投影关系和所述全息平面对应关系，确定所述全息平面上像素点(i2，j2)对应的目标相机帧的点的坐标；确定所述目标相机帧上像素点(i1，j1)与目标相机帧坐标(x1，y1)的对应关系，得到目标相机帧对应关系；根据所述全息平面上像素点(i2，j2)对应的目标相机帧的点的坐标和所述目标相机帧对应关系，确定所述全息平面上像素点对应的目标相机帧上的像素点(i1，j1)；采用双线差值法，对所述全息平面上像素点对应的目标相机帧上的像素点(i1，j1)进行取整，得到取整后的像素点(i1'，j1')提取所述取整后的像素点(i1'，j1')的图像数据；利用所述图像数据对所述全息平面上的像素点(i2，j2)进行赋值，得到中心相机图像。一种全视差全息立体图的打印系统，所述打印系统包括：图像获取模块，用于采用目标相机法获取目标相机图像；投影关系获取模块，用于获取目标相机帧上点与相机的连线在全息平面上的投影关系；图像转化模块，用于根据所述投影关系，将所述目标相机图像转化为中心相机图像；打印模块，用于对所述中心相机图像进行打印。可选的，所述投影关系获取模块，具体包括：世界坐标系建立子模块，用于以所述全息平面的中心为原点建立世界坐标系；向量的世界坐标系表示获取子模块，用于利用所述世界坐标系表示所述相机到所述全息平面上点的向量k，得到所述向量的世界坐标系表示：其中，k表示相机到全息平面上点的向量，)和)分别表示全息平面坐标系的点(x2，y2)在世界坐标系的x轴坐标和y轴坐标，Dx和Dy分别为全息平面的长度和宽度；)和)分别表示相机平面坐标系的点(ξ,η)在世界坐标系下的x轴坐标和y轴坐标，W和V分别为相机平面的长度和宽度；和世界坐标系下x轴的单位向量、y轴的单位向量和z轴的单位向量，h表示全息平面与相机平面的距离；目标相机帧上点的世界坐标系表示获取子模块，用于利用所述世界坐标系表示所述目标相机帧上点，得到所述目标相机帧上点的世界坐标系表示：其中，P(x1,y1)表示目标相机帧上点P在目标相机帧坐标系的坐标，表示目标相机帧起点在目标相机帧坐标系的坐标，和分别表示目标相机的水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全视差全息立体图的打印方法，其特征在于，所述打印方法包括如下步骤：采用目标相机法获取目标相机图像；获取目标相机帧上点与相机的连线在全息平面上的投影关系；根据所述投影关系，将所述目标相机图像转化为中心相机图像；对所述中心相机图像进行打印。

【技术特征摘要】
1.一种全视差全息立体图的打印方法，其特征在于，所述打印方法包括如下步骤：采用目标相机法获取目标相机图像；获取目标相机帧上点与相机的连线在全息平面上的投影关系；根据所述投影关系，将所述目标相机图像转化为中心相机图像；对所述中心相机图像进行打印。2.根据权利要求1所述的一种全视差全息立体图的打印方法，其特征在于，所述获取目标相机帧上的点与相机的连接在全息平面上的投影关系，具体包括：以所述全息平面的中心为原点建立世界坐标系；利用所述世界坐标系表示所述相机到所述全息平面上点的向量k，得到所述向量的世界坐标系表示：其中，k表示相机到全息平面上点的向量，和分别表示全息平面坐标系的点(x2，y2)在世界坐标系的x轴坐标和y轴坐标，Dx和Dy分别为全息平面的长度和宽度；和分别表示相机平面坐标系的点(ξ,η)在世界坐标系下的x轴坐标和y轴坐标，W和V分别为相机平面的长度和宽度；和世界坐标系下x轴的单位向量、y轴的单位向量和z轴的单位向量，h表示全息平面与相机平面的距离；利用所述世界坐标系表示所述目标相机帧上点，得到所述目标相机帧上点的世界坐标系表示：其中，P(x1,y1)表示目标相机帧上点P在目标相机帧坐标系的坐标，表示目标相机帧起点在目标相机帧坐标系的坐标，和分别表示目标相机的水平方向视角和垂直方向视角，ex和ey分别表示目标相机帧坐标系上x轴的单位向量和y轴的单位向量，l表示相机平面上点到原点的距离，θH表示绕世界坐标系的y轴旋转的角度,θC表示绕世界坐标系的x轴旋转的角度；建立目标相机帧上点与相机的连线在全息平面上的投影方程P(x1,y1)+λk＝Q(x2,y2)，其中，Q(x2,y2)表示全息平面上点Q在全息平面坐标系的坐标，λ表示投影参数；将所述向量的世界坐标系表示和所述目标相机帧上点的世界坐标系表示代入所述投影方程进行求解，获得目标相机帧上点与相机的连线在全息平面上的投影关系：其中，h表示全息平面与相机平面的距离。3.根据权利要求2所述的一种全视差全息立体图的打印方法，其特征在于，所述利用所述世界坐标系表示所述相机到所述全息平面上点的向量k，得到所述向量的世界坐标系表示，具体包括：利用所述世界坐标系表示所述全息平面上的点，得到全息平面上点的世界坐标：和利用所述世界坐标系表示所述相机的位置，得到所述相机的位置的世界坐标：根据所述全息平面上点的世界坐标和所述相机的位置的世界坐标，确定所述相机与所述全息平面上点的向量的世界坐标系表示。4.根据权利要求2所述的一种全视差全息立体图的打印方法，其特征在于，所述利用所述世界坐标系表示所述目标相机帧上点，得到所述目标相机帧上点的世界坐标系表示，具体包括：建立所述全息平面坐标系的点(x2,y2,z2)绕所述世界坐标系的y轴旋转的第一旋转方程(x',y',z')表示全息平面上点(x2,y2,z2)绕所述世界坐标系的y轴旋转的y轴旋转后坐标，θH表示绕世界坐标系的y轴旋转的角度，建立所述y轴旋转后坐标(x',y',z')绕所述世界坐标系的x轴旋转的第二旋转方程(x1,y1,z1)表示y轴旋转后坐标(x',y',z')绕所述世界坐标系的x轴旋转，得到目标相机帧上点的坐标，θC表示绕世界坐标系的x轴旋转的角度，将所述全息平面x轴法向量坐标(1,0,0)代入所述第一旋转方程和所述第二旋转方程，得到所述目标相机帧坐标系的x轴单位向量的世界坐标系表示将所述全息平面y轴法向量坐标(0，0，1)代入所述第一旋转方程和所述第二旋转方程，得到所述目标相机帧坐标系的y轴单位向量的世界坐标系表示根据所述目标相机帧坐标系的x轴单位向量的世界坐标系表示和所述目标相机帧坐标系的y轴单位向量的世界坐标系表示，得到所述目标相机帧上点的世界坐标系表示。5.根据权利要求2所述的一种全视差全息立体图的打印方法，其特征在于，所述根据所述投影关系，将所述目标相机帧转化为中心相机图像，具体包括：确定所述全息平面上像素点(i2，j2)与全息平面坐标(x2，y2)的对应关系，得到全息平面对应关系；其中，表示全息平面的长度方向上像素点的数量，表示全息平面的宽度方向上像素点的数量；根据所述投影关系和所述全息平面对应关系，确定所述全息平面上像素点(i2，j2)对应的目标相机帧的点的坐标；确定所述目标相机帧上像素点(i1，j1)与目标相机帧坐标(x1，y1)的对应关系，得到目标相机帧对应关系；根据所述全息平面上像素点(i2，j2)对应的目标相机帧的点的坐标和所述目标相机帧对应关系，确定所述全息平面上像素点对应的目标相机帧上的像素点(i1，j1)；采用双线差值法，对所述全息平面上像素点对应的目标相机帧上的像素点(i1，j1)进行取整，得到取整后的像素点(i1'，j1')提取所述取整后的像素点(i1'，j1')的图像数据；利用所述图像数据对所述全息平面上的像素点(i2，j2)进行赋值，得到中心相机图像。6.一种全视差全息立体图的打印系统，其特征在于，所述打印系统包括：图像获取模块，用于采用目标相机法获取目标相机图像；投影关系获取模块，用于获取目标相机帧上点与相机的连线在全息平面上的投影关系；图像转化模块，用于根据所述投影关系，将所述目标相机图像转化为中心相机图像；打印模...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫兴鹏，樊帆，蒋晓瑜，张腾，刘军辉，荆涛，陈卓，汪熙，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：北京,11