[發明專利]基于立體圖像對的立體圖像顯示方法

有效

• 申請號: 200910185622.5
• 申請日: 2009-11-25
• 公開（公告）號: CN101702056A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發明（設計）人: 吳華夏;沈威;武維生;張濤;董戴;李園
• 申請（專利權）人: 安徽華東光電技術研究所
• 主分類號: G02B27/22
• 分類號: G02B27/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于立體圖像對的立體圖像顯示方法，其特征是：所述方法包括如下步驟：

步驟一：首先通過立體攝像機對準同一對象以不同的角度所拍攝的兩幅圖像，即立體圖像對；

步驟二：對所述采集到的立體圖像對進行矯正和重采樣，

其中對立體圖像對進行矯正和重采樣的算法過程如下：

1>首先將圖像坐標原點移到圖像的中心：設圖像中心坐標為x₀，其齊次坐標表示為(u，v，1)^T，可構造變換?

圖像I₂的對極點e₂經此變換后為e′₂＝Te₂；

2>接著構造旋轉矩陣R，使對極點e′₂被旋轉到x軸上的點(f，0，1)^T；令e′₂＝(e′_2x，e′_2y，1)^T，?則R可選擇為?對極點e′₂經此變換后為?

最后，構造變換矩陣G，映射對極點e″₂無窮遠點，G可選擇為

且將對極點e″₂變換到無窮遠點e″′₂＝Ge″₂＝(f，0，0)^T；

通過以上步驟，合成變換H₂＝GRT把原圖像的對極點e₂變換到無窮遠點(f，0，0)^T；

通過對所述立體圖像對進行極線校正，獲得滿足純平移關系的兩幅新圖像；其中立體圖像對的極線校正的算法過程如下：

設原圖像為I₁，I₂，需要對兩幅圖像I₁，I₂進行重采樣，分別施加兩個射?影變換H₁，H₂作用于I₁，I₂；令I₁，I₂是具有基本矩陣F＝[e′]_xM的兩幅圖像，其中，e′是F的左零矢量，M＝[e′]_xF+e′v^T，v為任意三維列矢量，H₁＝(1+H₂e₂a^T)H₂M；

利用上述方法可以求得變換H₁，分別用H₁，H₂矯正I₁，I₂，使得重采樣后的圖像對應的對極線平行于x軸，而對應點的y坐標相等；

利用上述的射影變換H₁和H₂矯正兩幅原圖像，并分別進行重采樣就可獲得兩幅新圖像；

步驟三：對所述經過重采樣的立體圖像對進行密集匹配，建立點與點之間的對應關系，

其中所述的對重采樣的立體圖像對進行密集匹配算法過程如下：

1>對第一幅圖像掃描線上的點進行一階差分濾波，檢測出角點，這里采用如下一階高斯差分濾波器對圖像進行離散卷積運算：

其中c是歸一化常數，它可由公式?求得，σ通常取常數1，其中2N-3＜n＜2N+3，N為自然數；

2>由第一幅圖像上某一掃描線上檢測到的角點，利用灰度相關匹配算法^[6]在第二幅圖像的同一掃描線上尋找對應的角點；

3>用仿射變換建立較為準確的點與點的對應關系：設(u₁，v₁)，(u′₁，v′₁)與(u₂，v₂)，(u′₂，v′₂)為兩對對應的角點，其中(u₁，v₁)，(u₂，v₂)是I₁上的點，(u′₁，v′₁)，(u′₂，v′₂)是I₂上的點，它們在同一掃描線上，v₁＝v′₁＝v₂＝v′₂；設(u，v)為(u₁，v₁)，(u₂，v₂)之間的任一點，u₁≤u≤u₂，于是有

其中u′＝u+δ，v′＝v，點(u′，v′)在(u′₁，v′₁)，(u′₂，v′₂)之間，它與(u，v)是一對對應點，這樣就完成了點與點的對應；

步驟四：由所述經過重采樣的立體圖像對插補出給定視點下的新圖像，?具體立體圖像對的插補算法過程如下：

1>確定插補圖像像素位置

為確定圖像像素位置，首先構造一個如下形式的Warp函數：

W(U₁，s)＝sU₁+(1-s)f(U₁)

其中s∈[0，1]，U₁表示圖像I₁上點，f表示圖像I₁，I₂之間的對應關系，W表示插補圖像上的點；

為了使圖像是新視點下的像，進一步對Warp函數進行改進，即令U₁＝(u₁，v₁)^T∈I₁和U₂＝(u₂，v₂)^T∈I₂為一對對應點，U_s＝(u_s，v_s)^T表示對應的插補圖像點，那么此時Warp函數的形式為：

U_s＝sU₁+(1-s)U₂

將對應點坐標代入上式，得

2>確定插補圖像像素灰度：

假定兩個視點下所對應的原圖像I₁，I₂光照條件不變，從而兩幅原圖像I₁，I₂中的對應點的灰度值差別不大，因此插補圖像的灰度可以用下面的算法近似估計；令?設對應點U₁∈I₁，U′₁＝f(U₁)∈I₂的灰度值分別為r(U₁)，r(U′₁)，?上的對應點W(U₁，s)的灰度值為r(W(U₁，s))＝sr(U₁)+(1-s)r(U′₁)

綜合上述算式得出原圖像I₁，I₂的插補圖像為?步驟五，對所述新圖像進行反矯正，獲得新視點下的體式圖像,其中反矯正是通過變換矩陣H_s＝sH₁+(1-s)H₂對新圖像進行反矯正處理皆可，最終得到新視點下的體式圖像；

最后，將該圖像在自由立體顯示器上顯示。

2.根據權利要求1所述的一種基于立體圖像對的立體圖像顯示方法，其特征是：所述像素的灰度值用鄰近插值法獲得，重疊部分的像素灰度取該像素上多個灰度的平均值。?