[發明專利]基于稀疏攝像機陣列的集成成像微圖像陣列生成方法

有效

• 申請號: 201110258498.8
• 申請日: 2011-09-03
• 公開（公告）號: CN102300113A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 王瓊華;鄧歡;趙悟翔
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H04N13/00
• 分類號: H04N13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及集成成像技術，更具體地說，本發明涉及集成成像微圖像陣列生成技術。

背景技術

集成成像是一種真三維立體顯示技術，能重建出三維場景的全真立體圖像。如附圖1所示，重建出的立體圖像包含全真色彩以及連續的視差信息，觀看者無需佩戴輔助設備就可獲得觀看真實景物的感覺，且沒有立體觀看視疲勞。然而集成成像的片源即微圖像陣列包含豐富的立體信息，數據量極大，目前還沒有較為簡單的獲取方法。

從集成成像技術提出開始，常采用純光學的方法來獲取微圖像陣列。在微透鏡陣列的焦平面上附上一層感光膠片，如附圖2所示。在記錄時，用漫射光照射三維場景，被三維場景反射的光線由微透鏡陣列折射，然后到達微透鏡陣列焦平面的感光膠片上，感光膠片就記錄下了微圖像陣列。該方法顯然比較繁瑣，并且由于透鏡元的像差和感光膠片的混濁，獲取的微圖像陣列的質量通常非常差。

隨著照相技術的發展，人們用超高分辨率的攝像機代替感光膠片來獲取微圖像陣列，如附圖3所示。采用攝像機就可以實現視頻的實時記錄。但是這種方法仍然不能消除透鏡元的像差問題，并且微圖像陣列的數據量巨大，滿足要求的超高分辨率攝像機成本太高，且無法實現較大三維場景的記錄。

隨著計算機技術的快速發展，衍生出了計算機獲取微圖像陣列的方法，用計算機建模軟件建立三維場景，然后用軟件建立攝像機陣列來模擬微透鏡陣列的成像過程，如附圖4所示。該方法在計算機中生成微圖像陣列，避免了前兩種光學記錄法中透鏡元像差和感光膠片混濁等導致圖像質量下降的問題。但是一個攝像機代替一個透鏡元來獲取一個圖像元，需要的圖像元的分辨率一般是幾十乘以幾十，那就大大地浪費了一個攝像機的記錄分辨率，并且需要數以萬計的攝像機來代替透鏡元，計算機需要處理數以萬計的攝像機及其圖像元，處理過程太過復雜。

發明內容

本發明提出基于稀疏攝像機陣列的集成成像微圖像陣列生成方法，該方法包括稀疏攝像機陣列獲取視差圖像和視差圖像轉換為微圖像陣列兩個步驟。

所述稀疏攝像機陣列獲取視差圖像，如附圖5所示，稀疏攝像機陣列由個數遠遠小于所需圖像元個數的攝像機組成二維陣列對三維場景進行拍攝，獲取視差圖像。稀疏攝像機陣列包含M×N個攝像機，各攝像機光軸互相平行，各攝像機平行等間距排列，相鄰攝像機的間距為d，攝像機焦距為f₁。稀疏攝像機陣列中的每個攝像機都拍攝整個三維場景，得到M×N幅視差圖像，每幅視差圖像的分辨率等于所需微圖像陣列的圖像元個數M′×N′。確定所需微圖像陣列包含M′×N′個圖像元，圖像元的分辨率為r×r；微透鏡陣列也包含M′×N′個透鏡元，透鏡元的焦距為f₂，圖像元和透鏡元的節距相等，都為p。在三維場景中選擇一個參考平面，該參考平面與稀疏攝像機陣列的距離為L。根據所需的凹凸顯示效果來確定參考平面與稀疏攝像機陣列的距離L，拍攝時，三維場景中與稀疏攝像機陣列的距離小于L的物體，在顯示時將浮出顯示設備外；三維場景中與稀疏攝像機陣列的距離大于L的物體，在顯示時將凹進顯示設備里。

優選地，為了滿足稀疏攝像機陣列獲取的視差圖像包含集成成像微圖像陣列所需的全部信息，相鄰攝像機的間距d以及稀疏攝像機陣列包含的攝像機個數M×N需滿足下式

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