【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成成像技术，特别涉及一种基于最优体素空间分布的集成成像微图像阵列生成方法。
技术介绍
1、集成成像3d显示属于裸眼3d显示的一种，跟现有的眼镜式或头戴式3d显示相比，它不需要借助任何辅助设备，即可像观看普通电视或显示器一样看到凸出或凹陷于显示屏的3d图像。在结构上是通过在普通2d显示屏(如液晶屏(lcd)或投影屏)上贴附一块特殊设计的光学器件(微透镜阵列)，使两者精密耦合而成。
2、集成成像3d显示需要特有的3d片源，它通常是由多幅微小的图像通过像素的交错排列而成，也称为微图像阵列。集成成像通常只能使用其自身复杂的装置对3d场景进行拍摄，然后通过程序算法合成微图像阵列，这一过程也叫做3d片源生成过程。并且拍摄的时候对3d场景的深度范围也有一定限制，这是因为集成成像重建的3d图像只能凸出或凹陷于显示屏前后很小的范围，通常为几厘米到几十厘米。超出这个范围的图像将会变得模糊，甚至严重影响观看体验。而真实世界的3d场景可能有一个很大的深度范围，这就导致现有的集成成像技术很难实现对真实3d场景的拍摄和显示，从而使得集成成像面临着3d片源匮乏的挑战。目前用于学术研究或商业展示的集成成像3d片源大多是采用计算机软件进行3d建模，通过在计算机中设置虚拟的微透镜阵列或者虚拟相机阵列进行拍摄，然后再通过合图程序合成。
3、现有的集成成像3d片源生成方法通常采用相机阵列(可以是真实的，也可以是虚拟的)按照一定的排列规律从多个不同角度对3d场景进行拍摄，每个相机获取一幅特定视角的图像，然后在通过程序进行像素编码处
4、因此，本专利技术提出了一种多源化和通用化的集成成像微图像阵列的生成方法，以解决集成成像目前面临的微图像阵列(3d片源)匮乏，影响其应用推广的困难。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提出一种多源化和通用化的集成成像微图像阵列的生成方法，以解决集成成像目前面临的微图像阵列(3d片源)匮乏，影响其应用推广的困难。多源性体现在深度数据和纹理数据的获取不再依赖于集成成像显示系统自身的结构，而是可以通过深度相机、3ds max软件等已有的成熟技术和产品来获得一组常见的rgb-d图像；通用性体现在本专利技术所提方法可以通过最优体素空间对获取的深度数据和纹理数据的分辨率进行灵活地调整，以适应不同规格参数的集成成像3d显示器。
2、集成成像3d显示原理如图1所示，魔方代表集成成像显示装置重建出的虚拟3d图像，将其视为由一个个的体素单元构成的，根据集成成像的拍摄和显示过程光路互为可逆的原理，3d图像中的每个体素对应与微图像阵列中的一组像素点(称为同名点像素)，在3d显示过程中，一组同名点像素发出的光束经过各自前方的微透镜单元折射后的光束在空间中的某个位置会聚为一个像点，这个像点就是3d图像的一个体素。如果将每个像素的光束看成是一条主光线，将透镜单元当成针孔成像模型，则体素的空间位置即为发自多个同名点像素的主光线在空间中的交点。
3、本专利技术的技术方案如下：
4、一种基于最优体素空间分布的集成成像微图像阵列生成方法，所述方法包括步骤：
5、s1、获取3d场景的深度数据和纹理数据；
6、s2、选出最优体素空间：根据集成成像3d显示器的体素空间与3d显示性能之间的关系，从集成成像3d显示器的整个体素空间中选出符合3d显示性能要求的部分体素空间作为最优体素空间；
7、s3、合成微图像阵列：以获得的3d场景的深度数据和纹理数据为输入，根据选出的最优体素空间合成符合集成成像3d显示器显示性能要求的微图像阵列。
8、进一步地，选出最优体素空间的步骤包括：
9、s2-1、从集成成像3d显示器的整个体素空间中舍弃存在体素缺失的集成图像面；
10、s2-2、根据中心深度平面的位置粗选出体素空间分辨率相对较高的集成图像面；
11、s2-3、在步骤s2-2的基础上，根据集成成像3d显示器的3d景深要求和相邻体素间的重合度，选出符合性能要求的部分体素空间作为最优体素空间。
12、进一步地，合成微图像阵列的步骤包括：
13、s3-1、将获得的3d场景的深度数据变换到最优体素空间对应的深度范围内，并将获得的3d场景的深度数据分割为与最优体素空间对应的多个集成图像面；
14、s3-2、将获得的3d场景的纹理数据分割后贴到每个集成图像面上，并通过上采样或下采样的方式，把每个集成图像面上的3d场景的纹理数据的空间分辨率调整为对应集成图像面上的体素空间分辨率，即生成对应集成图像面上的纹理切片图；
15、s3-3、通过体素与同名点像素的映射关系，将每个集成图像面上的纹理切片图逐点映射到微图像阵列平面上，生成每个集成图像面对应的子微图像阵列；
16、s3-4、根据视差(以像素为单位)与深度的关系，将每个集成图像面对应的子微图像阵列向孔洞方向进行延展(以消除孔洞带来的图像质量下降)，将延展后的子微图像阵列进行融合生成一幅完整的微图像阵列。
17、进一步地，选出最优体素空间的步骤包括：
18、s2-1、从集成成像3d显示器的整个体素空间中舍弃存在体素缺失的集成图像面，具体包括：
19、以微透镜阵列平面的几何中心为原点建立世界坐标系，其中x-y平面与微透镜阵列平面重合，z轴垂直于微透镜阵列平面，设每个图像元包含r×r个像素(即水平和竖直方向上分别有r个像素)，则每个图像元将发出r×r根重构光线，且重构光线以相同的角度间隔在3d图像空间中传播，相邻重构光线的角度间隔为：
20、
21、其中，g为像素平面与微透镜阵列平面的间距，pd为2d显示屏上的像素尺寸；
22、在任一图像元中的一个像素发出的重构光线与来自其相邻图像元的每条重构光线两两相交，最多形成(r–1)2个体素，且体素分布在r-1个不同的深度位置上，因此承载全部体素的集成图像面总数为：
23、np＝r-1； (1-2)
24、设第k(1≤k≤np)个集成图像面为p(k)，其到微透镜阵列平面的距离z(k)表示为：
25、
26、其中，p表示透镜元的节本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于最优体素空间分布的集成成像微图像阵列生成方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
2.根据权利要求1所述的基于最优体素空间分布的集成成像微图像阵列生成方法，其特征在于，选出最优体素空间的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的基于最优体素空间分布的集成成像微图像阵列生成方法，其特征在于，合成微图像阵列的步骤包括：
4.根据权利要求2所述的基于最优体素空间分布的集成成像微图像阵列生成方法，其特征在于，选出最优体素空间的步骤包括：
5.根据权利要求1所述的基于最优体素空间分布的集成成像微图像阵列生成方法，其特征在于，所述体素与同名点像素的映射关系为：
6.根据权利要求1所述的基于最优体素空间分布的集成成像微图像阵列生成方法，其特征在于，获取3D场景的深度数据和纹理数据的方法包括：采用深度相机或者3D建模软件获取3D场景的RGB-D图像，所述RGB-D图像中包含深度数据和纹理数据。
【技术特征摘要】
1.一种基于最优体素空间分布的集成成像微图像阵列生成方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
2.根据权利要求1所述的基于最优体素空间分布的集成成像微图像阵列生成方法，其特征在于，选出最优体素空间的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的基于最优体素空间分布的集成成像微图像阵列生成方法，其特征在于，合成微图像阵列的步骤包括：
4.根据权利要求2所述的基于最优体素空间分布的集成成像微图像阵列生成方...
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