[發明專利]一種基于圖像重投影的視圖合成方法

有效

• 申請號: 200810046181.6
• 申請日: 2008-09-27
• 公開（公告）號: CN101383051A
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發明（設計）人: 劉然;楊剛;張小云
• 申請（專利權）人: 四川虹微技術有限公司
• 主分類號: G06T15/20
• 分類號: G06T15/20;G06T1/00
• 代理公司: 北京市路盛律師事務所
• 代理人: 溫利平

技術領域

本發明涉及基于圖像的繪制技術領域，具體來講，涉及一種基于圖像重投影的視圖合成方法。

背景技術

基于圖像的繪制(image?based?rendering，IBR)是近十年來新興的一門學科。它能夠利用一系列已知的參考圖像合成新視點的虛擬視圖。與傳統的基于三維模型的繪制(3D?Model-Based?Rendering，MBR)技術相比，它具有不需要復雜的3維場景建模、繪制速度快、對計算機要求不高等優點。但是單純利用已知圖像合成虛擬視圖，所需處理的圖像數據是非常龐大的，例如IBR中的光場繪制技術。而近幾年發展起來的圖像重投影技術由于引入了攝像機內、外部參數以及深度信息，降低了處理的數據量、加快了繪制速度，是IBR中比較有發展前途的一門技術。

圖像重投影是指通過對任意視點的參考圖像(reference?image)進行投影來產生新的圖像。由于圖像重投影能夠改變已生成的圖像的視線方向，因此它在多視點圖像的實時渲染、視圖變形(view?morphing)、圖像拼接(image?mosaic)等領域得到了應用。目前多數文獻討論一般情況下的圖像重投影，處理起來比較復雜。如2007年International?Symposium?on?Intelligent?Signal?Processing?andCommunication?Systems會議論文集中“ARBITRARY?VIEW?GENERATIONBASED?ON?DIBR”一文公開的視圖合成方法。由于在實際應用中很多情況下攝像機只繞光心旋轉，例如視頻監控設備及某些云臺設備的攝像機通常只繞光心旋轉，因此研究這類情況的視圖合成具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的在于降低現有技術的復雜性，提供一種基于圖像重投影的視圖合成方法，該方法適用于攝像機繞光心旋轉時虛擬視圖的合成。

為了達到上述發明目的，本發明基于圖像重投影的視圖合成方法包括以下步驟：

(1)、兩臺攝像機在不同視點拍攝同一場景得到兩幅參考圖像；

(2)、利用第一幅參考圖像對應的攝像機內部參數矩陣和目標圖像的旋轉矩陣計算出從第一幅參考圖像到目標圖像的單應矩陣；

(3)、利用單應矩陣將第一幅參考圖像投影到目標圖像區域，從而合成目標圖像的一部分；

(4)、確定遍歷第二幅參考圖像像素的順序；

(5)、根據步驟(4)確定的遍歷順序遍歷第二幅參考圖像的像素，利用三維圖像變換方程組將這些像素投影到目標圖像區域，得到目標圖像的剩余部分，合成了目標圖像，即攝像機繞光心旋轉的虛擬視圖。

作為進一步的改進，步驟(5)所述的將第二幅參考圖像的像素點投影到目標圖像區域，如果該像素點被投影到了步驟(3)所合成的目標圖像部分的區域，則對投影像素點不作任何處理，否則將第二幅參考圖像中的該像素點值拷貝到投影像素點。

本發明的特點是將目標視圖分為兩部分來合成，其中一部分的合成最大限度地利用了單應矩陣的優良性質，提高了合成視圖的質量。同時，另一部分的合成采用了三維圖像變換技術生成目標圖像的剩余部分，從而實現了攝像機繞光心旋轉的虛擬視圖的合成。

附圖說明

圖1是本發明一具體實施方式的參考圖像與目標圖像的投影關系示意圖；

圖2是圖1所示第一副參考圖像到目標圖像的視圖合成過程示意圖；

圖3是圖2所示第二副參考圖像到目標圖像的視圖合成過程示意圖；

圖4是圖3所示目標圖像的空洞填補示意圖。

具體實施方式

為更好地理解本發明，下面結合具體實施方式對本發明進行更為詳細描述。在以下的描述中，當已有的現有技術的詳細描述也許會淡化本發明的主題內容時，這些描述在這兒將被忽略。

圖1是本發明一具體實施方式的參考圖像與目標圖像的投影關系示意圖。