[發明專利]一種基于加權求和的裸眼3D多視點圖像合成方法

有效

• 申請號: 201410041134.8
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN103813153A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 崔華坤;丁凌;何林;楊嶺;張成浩
• 申請（專利權）人: 北京樂成光視科技發展有限公司
• 主分類號: H04N13/00
• 分類號: H04N13/00;H04N13/04;G02B27/22
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及裸眼3D顯示領域，尤其涉及裸眼3D顯示中的多視點圖像合成方法。

背景技術

裸眼3D顯示是不需要輔助設備（如佩戴紅藍、偏振、快門眼鏡或者液晶頭盔等）的一種顯示技術，它在航空航天、軍事、醫學、廣告設計和娛樂互動等領域均有廣泛的應用背景。

目前，裸眼3D顯示的主流技術有兩種：狹縫光柵和柱鏡光柵。狹縫光柵是由透光和擋光的光柵條組成，通過對光線的遮擋作用，來實現不同視點圖像的空間分離；而柱鏡光柵是利用柱面透鏡對光線的折射作用，使光線在空間發生偏轉，從而實現與狹縫光柵相似的效果，這兩種方式都屬于空間復用的裸眼3D顯示技術。

但是，為了實現觀看者的左右眼能看到來自于不同視點圖像的信息，需要對2D顯示屏上的圖像進行視差圖像合成。圖像合成是指將多幅視差圖像的子像素按照光柵與顯示屏之間的光學結構，以一定規律排列生成圖像的過程。對于每個視點的視圖，在融合生成一幅立體圖像時，并非所有像素都對融合后的立體圖像有貢獻，圖像融合處理只選取了每個視點視圖中的一部分信息，并將其提取出來，最后融合成一幅立體圖像。

只有觀看者左右眼從不同角度透過光柵觀看顯示在2D顯示屏上的合成圖像時，由于狹縫光柵的遮擋作用或者柱鏡光柵的折射作用，才使得左右眼分別接收到來自于不同視差圖像的信息，進而通過大腦的融合機制產生立體視覺。

發明內容

本發明給出了一種基于加權求和的裸眼3D視差圖像合成方法，包括如下步驟：

1.首先確定2D顯示屏上給定的RGB子像素應該取自哪個視點的RGB分量，式（1）給出了視點子像素映射矩陣的計算公式：

Q=(k+koff-3ltanα)modXXNtot---(1)]]>

其中，(k,l)為RGB子像素的坐標位置，k_off表示2D顯示屏左上邊緣與光柵單元邊緣點的水平位移量，α為光柵軸相對于LCD顯示屏垂直軸的傾斜夾角，X為一個光柵周期在水平方向上覆蓋RGB子像素的個數，mod為取余操作，N_tot表示總視點個數，也就是參與合成的視差圖像數量。

那么，根據公式（1）可計算出2D顯示屏上的每個子像素的灰度值應該取自哪幅視差圖像的相應坐標位置的灰度值。值得注意的是，得到的每個子像素所對應的視點數Q通常并非整數，但研究學者均先對視點數Q進行四舍五入的取整操作，再進行后續的采樣操作。然而，本發明認為對視點子像素映射矩陣進行取整操作是人為損失了立體圖像信息，會導致物體邊緣發生鋸齒效應，且會使視點間過渡生硬，影響觀看者的運動視差感受。本發明認為視點子像素映射矩陣應保持其非整特性，且可利用其小數所蘊含的權重信息，針對某個子像素的灰度值，對相應的兩視點灰度進行加權求和，具體將在第3步中給出。

2.將各幅視差圖像進行放大插值，使各視差圖像的分辨率與合成圖像的相同。

3.根據第1步中得到的視點子像素映射矩陣Q，利用加權求和思想，對所有RGB子像素的灰度值進行加權計算。因在裸眼3D顯示中主要關心水平方向的視差量，因此本發明中涉及的加權求和過程僅考慮在水平方向上進行。那么，2D顯示屏上每個子像素的灰度值可有如下公式：

R(k,l)=I(k,l,i)×(1-ξ)+I(k,l,i+1)×ξ???????（2）

其中，R為合成圖像中坐標位置為(k,l)的子像素灰度值，I為某幅視差圖像（I中的第三個變量i為視點數）在相應位置的灰度值，ξ為權重系數，且可有以下關系成立：