[發明專利]一種基于梯度光流算法合成虛擬視點方法及立體顯示裝置

有效

• 申請號: 201210023081.8
• 申請日: 2012-02-02
• 公開（公告）號: CN102547350A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 楊光臨;劉福明;王道憲
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04N13/00
• 分類號: H04N13/00;H04N13/04
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及圖像顯示技術領域，尤其涉及一種基于梯度光流算法合成虛擬視點方法及立體顯示裝置。

背景技術

根據目前國內外調研的文獻，裸視3D圖像顯示技術正逐步成為研究熱點。利用視差相機拍攝的圖像合成裸視三維顯示器所需的虛擬視點合成圖像算法，是裸視三維顯示處理的關鍵技術。

目前，國內外針對虛擬視點合成算法的研究主要集中在兩個方面：1)基于模型繪制法；2)基于圖像繪制法。兩種方法各有優缺點。基于模型繪制的方法合成的圖像質量好，但由于該種方法是采用對三維場景進行建模來完成虛擬視點的合成，運算量大，所以合成速度較慢，往往滿足不了實時的要求。基于圖像繪制的方法合成速度較快，能夠滿足實時性要求，但在合成圖像之前，需要對知道三維場景的幾何信息及攝像機的精確物理模型參數，往往在校準過程中會產生較大誤差，所以合成圖像的質量較差。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提出即能合成具有較好質量的圖像，又能滿足系統實時性要求的虛擬視點合成算法。

為了解決以上問題，本發明提供一種基于梯度光流算法合成虛擬視點方法，包括以下步驟：

開始步驟；

用雙目視差立體相機采集左視圖像和右視圖像，將左視圖像作為初始圖像，右視圖像作為目標圖像，虛擬視點看成相機在由左到右運動的過程中，等間隔地拍攝而成；

利用一階梯度光流估計，估計圖像中各個像素點在由左視圖像到右視圖像的運動過程中產生的瞬時速度，即光流場；

合成虛擬視點；

結束步驟。

進一步，作為一種優選方案，在所述合成虛擬視點步驟之前，包括：對求出的光流場進行光流聚類，插值得到像素在均勻運動的假設下在任意虛擬視點中的位置。

本發明還公開了一種立體顯示裝置，包括：

圖像采集處理模塊，用雙目視差立體相機采集左視圖像和右視圖像，將左視圖像作為初始圖像，右視圖像作為目標圖像，虛擬視點看成相機在由左到右運動的過程中，等間隔地拍攝而成；

梯度光流算法模塊，利用一階梯度光流估計，估計圖像中各個像素點在由左視圖像到右視圖像的運動過程中產生的瞬時速度，即光流場；

虛擬視點合成模塊，對求出的光流場進行光流聚類，插值得到像素在均勻運動的假設下在任意虛擬視點中的位置，合成虛擬視點；

基于多視點的渲染交織模塊，用于立體顯示前的交織；

三維顯示模塊，用于顯示三維立體圖像。

本發明實由于采用基于梯度光流算法來合成虛擬視點，在滿足人眼流暢地裸視觀看三維視頻的前提下，合成的虛擬視點圖像平滑、自然，質量較好，能夠滿足基本三維顯示器輸入圖像的要求。

附圖說明

當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定，其中：

圖1梯度光流算法合成虛擬視點流程圖；

圖2裸視三維視頻系統結構圖；

圖3虛擬視點合成原理示意圖。

具體實施方式

以下參照圖1-3對本發明的實施例進行說明。

為使上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

基本的裸視立體顯示裝置包括：采集、處理、傳輸和顯示等模塊。首先是采集模塊，使用不同空間排列方式的多攝像機陣列采集得到三維視頻信息，這時需對各攝像機進行標定與同步操作。為提高采集得到的信號質量，使其有利于后續的三維重建與顯示，通常需要對采集得到的視頻信息進行各種預處理操作，如自動曝光、自動聚焦和自動白平衡等。通常，為了減少視頻的數據量，達到實時傳輸的目的。在視頻的采集端，往往只采集所需視頻的其中幾路。那么，就需要通過已有的視點視頻信息，利用虛擬視點合成算法，生成其他未拍攝的視點視頻信息，從而進行三維場景重建等操作。最后，將處理后得到的多路視頻信號表示為具有預先設定數據格式或交織方式的視頻信號，通過裸視立體顯示裝置呈現給觀看者進行觀看。