[發明專利]視場拼接三維顯示圖像校正系統及校正方法

有效

• 申請號: 201210045386.9
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102595178A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 李海峰;彭祎帆;劉旭;鐘擎
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04N13/04
• 分類號: H04N13/04;G02B27/26
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及一種圖像校正系統和校正方法，特別是一種視場拼接的三維校正系統和校正方法。

背景技術

圖像校正技術一直是計算機視覺和圖像處理領域的研究熱點，而隨著三維全景顯示技術的高速發展，通過點對點映射、攝像頭獲取方式對三維顯示系統進行圖像校正是目前采用的主要手段。現有的體視三維顯示裝置大都依據在橫向或者縱向通過視場拼接的方式提供足夠多的觀察視角，讓觀察者兩只眼睛橫跨不同的視角以獲得細膩的三維感知。據此原理，二維顯示系統上再現的圖像信息與具體的三維顯示裝置視角設計參數有關，往往需要經過與所需呈現的視角信息相對應的圖像處理過程。對投影式三維顯示裝置而言，研究者通常會對成像光學系統進行校正，而忽略了系統整體像差以及圖像生成算法的誤差，圖像經過三維顯示系統投影顯示出來的效果并非盡如人意。

通常情況下，成功的三維顯示裝置需要綜合考慮圖像分辨率、三維顯示效果、計算成本等諸多方面，目前已經開發出的體視三維顯示裝置受限于系統結構等因素往往導致理論情況生成的圖像并不能完美顯示，探求一種綜合考慮了系統成像像差和裝置精度等問題的圖像校正系統及方法更具實際應用價值。

發明內容

本發明的主要目的在于構建一種具備普遍適應性的、可用于多種體視三維顯示圖像校正系統及方法，為實現上述目的，本發明提供了一種視場拼接三維顯示圖像校正系統；

視場拼接三維顯示圖像校正系統，包括依次設置且與水平面垂直的二維顯示單元陣列、透鏡陣列、孔闌陣列、弧形縱向散射屏，其中二維顯示單元陣列顯示的圖像經透鏡陣列、孔闌陣列后投影到弧形縱向散射屏上并在另一側成像，還包括平面分束鏡、圓柱形漫射體、圖像采集部件和圖像處理部件；

其中，圓柱形漫射體與水平面垂直，所述的圓柱體漫射體的中軸線位于所述弧形縱向散射屏水平截面所得弧的圓心處，弧形縱向散射屏和圓柱形漫射體之間設置有平面分束鏡，在平面分束鏡反射光束出射方向上設置有探測該反射光束的圖像采集部件，圖像采集部件和二維顯示單元陣列之間連接有圖像處理部件。

所述的二維顯示陣列、透鏡陣列、孔闌陣列分別呈弧形分布，并且與弧形縱向散射屏為同一圓心，采用上述結構后，使得視場拼接的三維圖像顯示和成像更具立體感。

所述的平面分束鏡在接收二維顯示陣列出射光束的表面上設置有第一偏振片，所述的圖像采集部件的光束接收面前方設置有第二偏振片，且第一偏振片和第二偏振片的偏振方向相互垂直，在光束傳播方向上設置偏振方向相互正交的兩個偏振片，其作用在于可以消除圓柱形漫射體所散射的成像光束之外的其他雜散光。

所述的平面分束鏡與水平面的夾角為45°。

所述的二維顯示單元陣列是單個二維顯示器或多個二維顯示器組成的陣列，其中，二維顯示器是LCD、LCOS、PDP、LED、CRT、OLED或投影機。

所述的圖像采集部件是CCD或CMOS拍攝器件。

本發明依托上述視場拼接三維顯示圖像校正系統，還提供了一種視場拼接三維顯示圖像校正方法，其具體步驟如下：

步驟1：二維顯示單元陣列中的顯示單元顯示一個亮點，坐標為(X₀，Y₀)；

步驟2：該坐標點(X₀，Y₀)發出的光束經過透鏡陣列、孔闌陣列投影到定向散射屏圓心處成像，經過平面分束鏡后在圓柱形漫射體表面照亮一個點，該點發出的漫射光線經過平面分束鏡的反射被圖像采集部件捕獲；

步驟3：圖像處理部件分別記錄下二維顯示陣列中的坐標點(X₀，Y₀)和圖像采集部件捕獲的坐標點信息(X₁，Y₁)，并對兩個坐標點生成相應的映射關系；圖像處理部件控制循環掃描記錄坐標點映射信息直至二維顯示單元陣列中的顯示單元所有顯示點掃描結束；

步驟4：計算機獲取所要呈現三維物體相應視角的原始圖像，根據映射關系進行從坐標點(X₁，Y₁)到(X₀，Y₀)的轉化，對三維顯示所需圖像進行校正。

上述三維圖像校正方法通過建立圖像所有原始坐標點和圖像所有實際成像坐標點之間的映射關系，在視場拼接的三維圖像顯示成像時，通過映射關系對圖像進行校正。