离散视点采集结合窗截取算法的立体元图像阵列生成方法属立体图像生成技术领域，本发明专利技术包括下列步骤：采集离散视点图像阵列；计算拍摄对象在每幅离散视点图像中的位置；计算截取窗在离散视点图像阵列任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移和截取窗在离散视点图像阵列中任意两幅垂直相邻离散视点图像中的垂直相对位移；计算截取窗大小；计算截取窗右下角在离散视点图像阵列的第一行、第一列离散视点图像中的位置；对离散视点图像阵列进行截取生成子图像阵列；将子图像阵列转化成立体元图像阵列。本发明专利技术不受采集设备的限制，能生成实际景物的高分辨率立体元图像阵列，与传统的相机阵列直接采集法相比，本发明专利技术可大大降低拍摄成本和工作量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属立体图像生成
，具体涉及一种组合立体图像系统中立体元图像阵列的生成方法。
技术介绍
长久以来，对显示世界视觉信息的获取主要来源于单摄像机捕获，而这种采集形式不能给人眼带来深度感、立体感以及对对象的全方位认识。随着相关学科的发展及新技术新需求的驱动，立体显示技术应运而生。立体显示技术主要包括利用两眼视差的立体显示技术和真实立体显示技术。利用两眼视差的立体显示技术又可分为裸眼显示方式以及使用辅助设备的显示方式，其中，裸眼显示方式主要以光栅显示为主，使用辅助设备的显示方式主要借用3D眼镜进行显示。目前，电影院中广泛采用两眼视差的立体显示技术，该技术容易实现而且成本低，但由于这种方法分别将左、右眼看到的图像传输给观众，强迫观众在大脑中产生立体感，很容易产生视觉疲劳，而且，该技术无法实现连续多视角的视差变化，因此并不是理想的立体显示方法；真实立体显示技术主要包括全息术、体显示技术和组合立体显示技术。真实立体显示技术能够在空间中重现被拍摄物体的全部信息，观众通过生理调节眼睛的焦距来获得立体感，不会产生视觉疲劳，因此，成为立体显示技术的发展趋向。相对于时空分辨率受限的全息术与体显不技术，组合立体显不技术能够使显不器在一个广泛的视野空间内还原被拍摄景物的空间结构及位置关系，观看者无需任何辅助设备即可身临其境的感受到全视差的立体景象，是新一代立体显示技术的重要组成部分。组合立体成像系统主要包括采集和显示两部分，在采集过程中，如图1所示，当实际物体发出的光线通过透镜阵列而被记录在记录媒体上时，我们便得到了一个立体元图像阵列，阵列中的每个立体元图像分别记录了被拍摄物体不同位置、不同角度的图像信息。在显示过程中，如图2所示，立体元图像阵列通过高分辨率的平板显示器呈现在透镜阵列前面，透镜阵列将从立体元图像阵列上发出的光线汇聚成空间中真实存在的立体景象。透镜阵列采集法是获得立体元图像阵列的最简单、直接的方法，该方法使用透镜阵列和单一的记录媒体直接拍摄3D对象的立体元图像阵列，然而，在实际应用中，该方法存在很多不足，例如，较低的显示分辨率，狭窄的观看视角以及较小的景深。针对上述问题，目前已提出很多改进的采集方法，J.-S Jang和B.Javidi等人提出了基于时分复用的MALT方法，该方法通过提高空间采样率来获得更多的立体元图像，从而有效地提高了重构图像的分辨率，同时，二者又提出了 SAII方法，该方法不但可以提高显示分辨率，而且增大了观看视野。虽然上述方法在透镜阵列采集法的基础上不同程度地提高了组合立体成像系统的显示效果，但是，对于一个给定的图像记录媒体，立体元图像的分辨率与数量之间永远存在着不可调和的矛盾。使用相机阵列进行采集可以很好的解决这个矛盾，阵列中的每个相机分别记录拍摄场景的一个立体元图像。然而，随着显示分辨率的不断提高，相机阵列的规模也在不断增大，如果我们希望获得一个显示分辨率为1024X768，每个立体元中包含20X20个像素的立体元图像阵列，则需要1024X768个相机，显然，如此大规模的相机阵列既昂贵又不便于调节。鉴于透镜阵列采集法和相机阵列采集法存在的以上不足，我们需要寻找一种更有效、更适用于组合立体图像系统的立体元图像阵列的合成方法，这种方法既可以生成高分辨率的立体元图像阵列，同时，又不需要高昂的实验成本和复杂的调节工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，实现真实景物的立体显示。本专利技术包括下列步骤:1.采集离散视点图像阵列，包括下列步骤:1.1初始化:调节支撑立体摄影轨道的两个三角支架将立体摄影轨道的高度固定到一个较低的位置，将相机安装在立体摄影轨道上，立体摄影轨道可以使相机从右至左匀速移动，实验人员通过遥控器控制立体摄影轨道的启动和停止；1.2获取离散视点图像组:利用水平尺将立体摄影轨道的平面调整到与水平面平行，并用遥控器将相机移动到立体摄影轨道的最右端，按住相机快门线并同时启动立体摄影轨道，在相机的移动过程中，利用相机的连拍功能连续采集拍摄对象的多张离散视点图像，将采集到的离散视点图像按照拍摄的先后顺序从左到右排成一行，即得到立体摄影轨道位于该高度时采集到的离散视点图像组；1.3利用垂直标尺，上调支撑立体摄影轨道的两个三角支架，使立体摄影轨道上升一个固定的距离；1.4重复步骤1.1.2和1.1.3的拍摄过程，获得多个离散视点图像组； 1.5将所有离散视点图像组按照采集的先后顺序，从上至下排列成一个离散视点图像阵列，即，将最先采集到的一组离散视点图像组放在离散视点图像阵列的第一行，最后采集到的一组离散视点图像组放在离散视点图像阵列的最后一行；2.计算拍摄对象在每幅离散视点图像中的位置:拍摄对象在每幅离散视点图像中的位置参数包括:拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移，拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅垂直相邻离散视点图像中的垂直相对位移，拍摄对象的上、下、左和右侧边界在离散视点图像阵列的第一行、第一列离散视点图像中的位置，拍摄对象的上、下、左和右侧边界在离散视点图像阵列的最后一行、最后一列离散视点图像中的位置；2.1确定拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移，其计算方法为:设DVIu表示离散视点图像阵列中位于第i列，第j行的一幅离散视点图像，首先，将DVIm逐个像素地向右平移，每次平移后，计算平移后的DVIm与DVI2il重叠部分的峰值信噪比，峰值信噪比定义为: 25S2PSNR{s) = \0x\ogJ-^—-]MSE(s)式中，s-为DVIui的平移距离，PSNR(s)-为平移后的DVIm与DVIy重叠部分的峰值信噪比，MSE(s)-为均方误差，其定义式为: IX-1s Y-1MSE(S)=Σ ZiDV^y)-OVI2J(x + s,y)f — S)X I χ=0 v=0式中，x、y_分别为像素点在DVIm中的横向和纵向位置坐标，X、Y-分别为离散视点图像的水平和垂直方向包含的像素数量；然后，将峰值信噪比最大时对应的移动距离作为拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移；2.2确定拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅垂直相邻离散视点图像中的垂直相对位移，其计算方法为:首先将DVIm和DVIli2进行转置，然后按照与拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移相同的计算方法进行计算;2.3确定拍摄对象的上、下、左和右侧边界在DVIlil中的位置，其计算方法为:首先，计算DVIm和DVI2il的差值图像并进行中值滤波；然后，将中值滤波后的差值图像中所有非零点的上、下和左边界的位置作为拍摄对象的上、下和左侧边界在DVIlil中的位置，将中值滤波后的差值图像中所有非零点的右边界的位置减去拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移后得到的值作为拍摄对象的右侧边界在DVIm中的位置；2.4确定拍摄对象的上、下、左和右侧边界在离散视点图像阵列的最后一行、最后一列离散视点图像中的位置，其计算方法为:首先，计算离散视点图像阵列中最后一行、最后一列的离散视点图像和离散视点图像阵列中最后一行、倒数第二列的离散视点图像的差值图像本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离散视点采集结合窗截取算法的立体元图像阵列生成方法，其特征在于包括下列步骤：1.1采集离散视点图像阵列，包括下列步骤：1.1.1初始化：调节支撑立体摄影轨道的两个三角支架将立体摄影轨道的高度固定到一个较低的位置，将相机安装在立体摄影轨道上，立体摄影轨道可以使相机从右至左匀速移动，实验人员通过遥控器控制立体摄影轨道的启动和停止；1.1.2获取离散视点图像组：利用水平尺将立体摄影轨道的平面调整到与水平面平行，并用遥控器将相机移动到立体摄影轨道的最右端，按住相机快门线并同时启动立体摄影轨道，在相机的移动过程中，利用相机的连拍功能连续采集拍摄对象的多张离散视点图像，将采集到的离散视点图像按照拍摄的先后顺序从左到右排成一行，即得到立体摄影轨道位于该高度时采集到的离散视点图像组；1.1.3利用垂直标尺，上调支撑立体摄影轨道的两个三角支架，使立体摄影轨道上升一个固定的距离；1.1.4重复步骤1.1.2和1.1.3的拍摄过程，获得多个离散视点图像组；1.1.5将所有离散视点图像组按照采集的先后顺序，从上至下排列成一个离散视点图像阵列，即，将最先采集到的一组离散视点图像组放在离散视点图像阵列的第一行，最后采集到的一组离散视点图像组放在离散视点图像阵列的最后一行；1.2计算拍摄对象在每幅离散视点图像中的位置：拍摄对象在每幅离散视点图像中的位置参数包括：拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移，拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅垂直相邻离散视点图像中的垂直相对位移，拍摄对象的上、下、左和右侧边界在离散视点图像阵列的第一行、第一列离散视点图像中的位置，拍摄对象的上、下、左和右侧边界在离散视点图像阵列的最后一行、最后一列离散视点图像中的位置；1.2.1确定拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移，其计算方法为：设DVIi，j表示离散视点图像阵列中位于第i列，第j行的一幅离散视点图像，首先，将DVI1，1逐个像素地向右平移，每次平移后，计算平移后的DVI1,1与DVI2，1重叠部分的峰值信噪比，峰值信噪比定义为：PSNR(s)=10×log10[2552MSE(s)]式中，s?为DVI1，1的平移距离，PSNR(s)?为平移后的DVI1,1与DVI2，1重叠部分的峰值信噪比，MSE(s)?为均方误差，其定义式为：MSE(s)=1(X-s)×YΣx=0X-1-sΣy=0Y-1[DVI1,1(x,y)-DVI2,1(x+s,y)]2式中，x、y?分别为像素点在DVI1,1中的横向和纵向位置坐标，X、Y?分别为离散视点图像的水平和垂直方向包含的像素数量；然后，将峰值信噪比最大时对应的移动距离作为拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移；1.2.2确定拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅垂直相邻离散视点图像中的垂直相对位移，其计算方法为：首先将DVI1,1和DVI1,2进行转置，然后按照与拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移相同的计算方法进行计算；1.2.3确定拍摄对象的上、下、左和右侧边界在DVI1,1中的位置，其计算方法为：首先，计算DVI1,1和DVI2,1的差值图像并进行中值滤波；然后，将中值滤波后的差值图像中所有非零点的上、下和左边界的位置作为拍摄对象的上、下和左侧边界在DVI1,1中的位置，将中值滤波后的差值图像中所有非零点的右边界的位置减去拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移后得到的值作为拍摄对象的右侧边界在DVI1,1中的位置；1.2.4确定拍摄对象的上、下、左和右侧边界在离散视点图像阵列的最后一行、最后一列离散视点图像中的位置，其计算方法为：首先，计算离散视点图像阵列中最后一行、最后一列的离散视点图像和离散视点图像阵列中最后一行、倒数第二列的离散视点图像的差值图像并进行中值滤波；然后，将中值滤波后的差值图像中所有非零点的上、下和右边界的位置作为拍摄对象的上、下和右侧边界在离散视点图像阵列的最后一行、最后一列离散视点图像中的位置，将中值滤波后的差值图像中所有非零点的左边界的位置加上拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移后得到的值作为拍摄对象的左侧边界在离散视点图像阵列的最后一行、最后一列离散视点图像中的位置；1.3计算截取窗在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移和截取窗在离...
【技术特征摘要】
1.一种离散视点采集结合窗截取算法的立体元图像阵列生成方法，其特征在于包括下列步骤: 1.1采集离散视点图像阵列，包括下列步骤: 1.1.1初始化:调节支撑立体摄影轨道的两个三角支架将立体摄影轨道的高度固定到一个较低的位置，将相机安装在立体摄影轨道上，立体摄影轨道可以使相机从右至左匀速移动，实验人员通过遥控器控制立体摄影轨道的启动和停止； 1.1.2获取离散视点图像组:利用水平尺将立体摄影轨道的平面调整到与水平面平行，并用遥控器将相机移动到立体摄影轨道的最右端，按住相机快门线并同时启动立体摄影轨道，在相机的移动过程中，利用相机的连拍功能连续采集拍摄对象的多张离散视点图像，将采集到的离散视点图像按照拍摄的先后顺序从左到右排成一行，即得到立体摄影轨道位于该高度时采集到的离散视点图像组； 1.1.3利用垂直标尺，上调支撑立体摄影轨道的两个三角支架，使立体摄影轨道上升一个固定的距离； 1.1.4重复步骤1.1.2和1.1.3的拍摄过程，获得多个离散视点图像组； 1.1.5将所有离散视点图像组按照采集的先后顺序，从上至下排列成一个离散视点图像阵列，即，将最先采集到的一组离散视点图像组放在离散视点图像阵列的第一行，最后采集到的一组离散视点图像组放在离散视点图像阵列的最后一行； 1.2计算拍摄对象在每幅离散视点图像中的位置: 拍摄对象在每幅离散视点图像中的位置参数包括:拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移，拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅垂直相邻离散视点图像中 的垂直相对位移，拍摄对象的上、下、左和右侧边界在离散视点图像阵列的第一行、第一列离散视点图像中的位置，拍摄对象的上、下、左和右侧边界在离散视点图像阵列的最后一行、最后一列离散视点图像中的位置； 1.2.1确定拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移，其计算方法为:设DVIq表示离散视点图像阵列中位于第i列，第j行的一幅离散视点图像，首先，将DVIui逐个像素地向右平移，每次平移后，计算平移后的DVIm与DVI2,!重叠部分的峰值信噪比，峰值信噪比定义为: 2552 / (.)=10xlog,J—-—] MSh(S) 式中，S-为DVIui的平移距离，PSNR(s)-为平移后的DVIm与DVI2il重叠部分的峰值信噪比，MSE(s)-为均方误差,其定义式为: IΧ- -s T-1 MSE(S) =ΣDVI2l{x + s,y)f (X-s)xY x=0 r=0 式中，x、y_分别为像素点在DVIm中的横向和纵向位置坐标，X、Y-分别为离散视点图像的水平和垂直方向包含的像素数量； 然后，将峰值信噪比最大时对应的移动距离作为拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移； 1.2.2确定拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅垂直相邻离散视点图像中的垂直相对位移，其计算方法为:首先将DVIm和DVIli2进行转置，然后按照与拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移相同的计算方法进行计算； ·1.2.3确定拍摄对象的上、下、左和右侧边界在DVIm中的位置，其计算方法为:首先，计算DVIm和DVI2il的差值图像并进行中值滤波；然后，将中值滤波后的差值图像中所有非零点的上、下和左边界的位置作为拍摄对象的上、下和左侧边界在DVIm中的位置，将中值滤波后的差值图像中所有非零点的右边界的位置减去拍摄对象在离散视点图像阵列中任意两幅水平相邻离散视点图像中的水平相对位移后得到的值作为拍摄对象的右侧边界在DVIljl中的位置； ·1.2.4确定拍摄对象的上、下、左和右侧边界在离散视点图像阵列的最后一行、最后一列离散视点图像中的位置，其计算方法为:首先，计算离散视点图像阵列中最后一行、最后一列的离散视点图像和离散视点图像阵列中最后一行、倒数第二列的离散视点图像的差值图像并进行中值滤波；然后，将中值滤波后的差值图像...
【专利技术属性】
技术研发人员：王世刚，吕源治，金福寿，王学军，赵岩，王小雨，李雪松，俞珏琼，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
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