多视点自由立体成像系统中的色度替换方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多视点自由立体成像系统中的色度替换方法，属于多视点自由立体成像技术领域。该方法包括如下步骤：第一步，准备各视点图像的ＢＭＰ格式；第二步，将每个视点ＢＭＰ图像中的ＲＧＢ信息转换为４∶２∶０格式的ＹＵＶ图像信息；第三步，用多视点中的中间视点图像或接近中间的视点图像的色度信息来替换所有其它视点的色度信息；第四步，将替换后的各视点ＹＵＶ信息转换为ＲＧＢ信息，并保存为各视点的ＢＭＰ格式图像；第五步：将色度替换后的多视点ＢＭＰ图像合成为一幅多视点立体图像，用于立体显示。本发明专利技术在保证原始图像与变换后图像的成像效果变化肉眼不可察觉的前提下，可实现立体图象数据量的大幅压缩。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于多视点自由立体成像
，进一步涉及多视点自 由立体成像系统中的色度替换方法。
技术介绍
人类获取信息最有效的渠道是通过视觉。由于人的双眼看到的是 自然界中真实的三维景物，因此能够在屏幕上再现这种真实的三维景 物一直是人类梦寐以求的理想。随着二维图像压缩、传输、显示技术 的曰趋完善，人类追求再现真实自然景物的下一个目标就是再现景物的立体信息。可以预言立体信息再现技术一定会成为继语音、数据、 平面图像业务之后信息技术发展的下一个热点。立体成像技术就是基 于这样的需求逐步发展起来的，它可以记录、传输和显示立体彩色图 像，使观众能够产生身临其境的感觉，应用前景非常广泛，可以用于 科研、军事、教育、工业、医疗等诸多领域。立体拍摄所得的原始立体素材具有巨大的数据量，为了有效利用 传输带宽和存储空间，对立体图像进行压缩是非常必要的。已知常见 的一般图像在像素域存在三种主要图像冗余，包括编码冗余、像素 间冗余和心理视觉冗余。编码冗余通过重新编码源信息(如灰度级像素值)，以较少的比 特表示较常出现的信源值，从而减少描述图像所需的比特数，如包括 霍夫曼编码和算术编码的熵编码。像素间冗余可以利用像素间的相关性进行消除，这种相关性包 括帧内冗余(帧内的相邻像素间)、帧间冗余(连续帧间)和视图间冗 余(左、右视图间)。更值得关注的是心理视觉冗余，这种冗余是在观看中可以忽略的 图像信息。心理视觉研究表明，人眼对各种视觉信息的反应灵敏度是不同的，双目视觉的特性，如双目视差灵敏度、人眼色度灵敏度等特 性，都可用于判断立体图像对中的心理视觉冗余数据。特别地，就人眼对图像色度信号的灵敏度而言，已知人眼视觉系统(Human Visual System-HVS)中眼球的视网膜既有视杆细胞也有 视锥细胞，称为混合型视网膜。其中，视杆细胞对亮度敏感，视锥细 胞对色度敏感。视网膜上约有1. 2亿个视杆细胞和6百万个视锥细胞， 由于视杆细胞的数量远大于视推细胞的数量，所以眼睛对亮度的敏感 程度大于对色度的敏感程度。这种敏感度的差异直接反应为人眼对彩 色细节的分辨力远比对黑白细节的分辨力低。已有的实验表明，人眼对不同色调细节的分辨力也不相同。如果 眼睛对黑白细节的分辨力为100%,则实验测得人眼对各种彩色细节 的分辨力分别为表l中所列数值。从该表中数据说明，人眼分辨景物 彩色细节的能力很差。因此，常见的彩色电视系统在传送彩色图像时， 可以只传送一个粗线条(大面积)的彩色图像，并配以亮度细节。这称 为大面积着色原理。视频处理中常见的YUV4:2:0格式的视频表示方 法就是利用了人眼对色度不敏感的特征，将色度信号U和V的分辨率 降低为Y信号分辨率的1/4,而一般情况下人眼不能察觉到实际显示 出的图像质量色度信息的损失。表l人眼对彩色细节的分辨力<table>table see original document page 5</column></row><table>就人眼的生理视觉而言，Penam在1858年指出当人的双眼注 视一个外界对象时，另一远于或近于双眼单视界的物体，虽然没有刺 激到左、右眼视网膜的对应点上，但只要刺激在两个视网膜对应点附 近的一定范围内，也可以在大脑中产生单一的视觉。视网膜对应点附近这个很小的范围被叫做Penam融像区。如果几个物体刺激两个视网 膜上形成的物像视差异较大，便会出现复视，即不能把该物体在左、 右眼两个视网膜上形成的像在大脑中融合成单一的视觉。Penam融像 区说明并不是所有的在两个视网膜上形成的含有双眼视差异的图像 都能在大脑中形成单一的立体视觉，只有满足一定双眼视差异条件的 图像对才能被融合成单一的立体图像。因此为了获得最佳的立体图像 效果，必须控制全部景物的双眼视差异使其构成的两个图像能够在大 脑皮层中融合成单一的图像。上述原理称为立体融像原理，这种立体 融像原理对于人眼观测到的双视点图像的色度信息同样成立，处于 Penam融像区的色度信息也会发生融合作用。
技术实现思路
如附图l所示，本专利技术结合在平面图像和视频处理中广泛应用的 大面积着色原理以及立体视觉融像原理，对它们在立体图像处理中的 应用进行研究并将其推广至多视点立体图像的色度替换方法。本专利技术的目的是在不影响立体成像效果的前提下，从原始素材 的准备方面利用色度替换方法减少数据量，提高压缩效率。对于，包括以下步骤第一步将多视点图像都准备成各视点图像的BMP格式； 第二步通过RGB到YUV的转换矩阵，将每个视点BMP图像中的RGB信息转换为4: 2: 0格式的YUV图像信息，此时将各视点图像信息分离为亮度信息Y、色度信息U、 V;第三步通过中间视点色度替换处理，用多视点中的中间视点图像或接近中间的视点图像的色度信息来替换所有其它视点的色度信 自.巧、7第四步通过YUV到RGB的转换矩阵，将替换后的各视点YUV信 息转换为RGB信息，并保存为各视点的BMP格式图像；第五步对上述各视点的BMP图像进行多视点立体合成处理，将 色度替换后的多视点BMP图像合成为一幅多视点立体图像，用于立体显示。对于双视点自由立体成像系统中的色度替换方法，包括以下步第一步将双视点图像都准备成各视点图像的BMP格式；第二步将各个立体测试图像从BMP图像格式中的RGB颜色空间 变换到4: 2: 0的YUV颜色空间，此时将各视点图像信息分离为亮度信 息Y、色度信息U、 V;第三步左视图Y1、 Ul、 Vl各分量保持不变，右视图的U2、 V2 分量分别用Ul、 Vl代替；第四步通过YUV到RGB的转换矩阵，将替换后的各视点YUV信 息转换为RGB信息，并保存为各视点的BMP格式图像；第五步对上述双视点的鹿P图像进行双视点立体合成处理，将 色度替换后的双视点BMP图像合成为一幅双视点立体图像，用于立体 显示。本专利技术提出的立体成像系统中的色度替换方法对于立体图像 压缩具有重要意义(1)主观评测的结果表明U、 V分量具有较高的相似度，色度 替换后并没有影响立体图像的成像效果，原始图像与变换后图像的成 像效果变化肉眼不可察觉；(2 )对于双视点自由立体成像系统，在几乎不损失任何立体信 息的前提下，在未进行Y分量的视点间空间相关性压缩之前，已经将 数据量压缩至原始图像的约五分之二；(3)对于多视点自由立体成像系统(以九视点为例)，在几乎不 损失任何立体信息的前提下，在未进行Y分量的视点间空间相关性压 缩之前，已经将数据量压缩至原始图像的约三分之一。 附图说明图i色度替换方法所基于的人眼视觉的基本特性和原理；图2九视点自由立体成像系统中的色度替换方法的流程图。具体实施例方式下面以九视点图象为例说明本专利技术的具体实施过程。第一步将九视点图像都准备成各视点图像的BMP格式，获得9 个BMP格式文件；第二步通过RGB到YUV的转换矩阵，将每个视点BMP图像中的 RGB信息转换为4: 2: 0格式的YUV图像信息，此时将各视点图像信息 分离为亮度信息Y、色度信息U、 V; 9组YUV数据如下Yl、 Ul、 VI, Y2、 U2、 V2, Y3、 U3、 V3， Y4、 U4、 V4， Y5、 U5、 V5， Y6、 U6、 V6， Y本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多视点自由立体成像系统中的色度替换方法，包括以下步骤：第一步：将多视点图像都准备成各视点图像的ＢＭＰ格式；第二步：通过ＲＧＢ到ＹＵＶ的转换矩阵，将每个视点ＢＭＰ图像中的ＲＧＢ信息转换为４∶２∶０格式的ＹＵＶ图像信息，此时将各视点图像信息分离为亮度信息Ｙ、色度信息Ｕ、Ｖ；第三步：通过中间视点色度替换处理，用多视点中的中间视点图像或接近中间的视点图像的色度信息来替换所有其它视点的色度信息；第四步：通过ＹＵＶ到ＲＧＢ的转换矩阵，将替换后的各视点ＹＵＶ信息转换为ＲＧＢ信息，并保存为各视点的ＢＭＰ格式图像；第五步：对上述各视点的ＢＭＰ图像进行多视点立体合成处理，将色度替换后的多视点ＢＭＰ图像合成为一幅多视点立体图像，用于立体显示。

【技术特征摘要】
1、一种多视点自由立体成像系统中的色度替换方法，包括以下步骤第一步将多视点图像都准备成各视点图像的BMP格式；第二步通过RGB到YUV的转换矩阵，将每个视点BMP图像中的RGB信息转换为4:2:0格式的YUV图像信息，此时将各视点图像信息分离为亮度信息Y、色度信息U、V；第三步通过中间视点色度替换处理，用多视点中的中间视点图像或接近中间的视点图像的色度信息来替换所有其它视点的色度信息；第四步通过YUV到RGB的转换矩阵，将替换后的各视点YUV信息转换为RGB信息，并保存为各视点的BMP格式图像；第五步对上述各视点的BMP图像进行多视点立体合成处理，将色度替换后的多视点BMP图像合成为一幅多视点立体图像，用于立体显示。2、 如权利要求1所述一种多视点自由立体成像系统中的色度替 换方法，其特征在于所述多试点为双视点，替换方法包括以下步骤第一步将双视点图像都准备成各视点图像的BMP格式；第二步将各个立体测试图像从BMP图像格式中的RGB颜色空间 变换到4: 2: 0的YUV颜色空间，此时将各视点图像信息分离为亮度信 息Y、色度信息U、 V;第三步左视图Y1、 Ul、 Vl各分量保持不变，右视图的U2、 V2 分量分别用Ul、 Vl代替；第四步通过YUV到RGB的转换矩阵，将替换后的各视点YUV信 息转换为RGB信息，并保存为各视点的BMP格式图像；第五步对上述双视点的BMP图像进行双视点立体合成处理，将 色度替换...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯春萍，杨蕾，宋晓炜，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]