[發明專利]三維光場圖像生成方法及裝置

有效

• 申請號: 201910559221.5
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110365965B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 桑新柱;霍偉平;管延鑫;邢樹軍
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04N13/261
• 分類號: H04N13/261;H04N13/275;H04N13/282
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 程琛

本發明實施例提供一種三維光場圖像生成方法及裝置，所述方法包括：獲取每一透鏡的中心點的實際坐標值；分別以每一透鏡的中心點作為原點，獲取每一透鏡對應的魏格納塞茨原胞；利用光線跟蹤算法獲取每一子像素的像素值，其中，子像素的像素視線的起點為子像素的中心點，子像素的像素視線的方向的起點為覆蓋子像素的魏格納塞茨原胞對應的透鏡的中心點，終點為子像素的中心點。本發明實施例提供的三維光場圖像生成方法及裝置，在光線跟蹤實現的過程中校正集成成像顯示系統由于透鏡陣列位置偏差所引起的顯示誤差，能夠在不同顯示設備的不同透鏡陣列排列下，生成具有大視角多視點的三維光場圖像，進而提高了立體成像效果的清晰度和真實感。

技術領域

本發明涉及三維顯示技術領域，尤其涉及一種三維光場圖像生成方法及裝置。

背景技術

集成成像技術是實現三維顯示的一種常用的方法，集成成像技術很早被提出，并且具有很好的前景。

現有技術中，傳統的集成成像技術包括兩大步驟：一、采集；二、顯示。其中，在采集過程中，每個鏡頭或針孔將記錄采集到的對象，這些對象被稱為元素圖像，大量小型和并列的元素圖像將在透鏡陣列后方的錄制設備上成像，得到三維光場圖像。在顯示過程中，三維光場圖像首先通過LCD顯示，LCD前方設置有微透鏡陣列，觀看者在微透鏡陣列的前方即可看到立體的成像效果。由于集成成像顯示系統結構復雜，在利用采集系統采集內容生成三維光場圖像的過程中，以及通過顯示系統再現三維圖像的過程中，都可能引入誤差，造成顯示效果不好。

隨著計算機計算速度的提升，高性能計算設備的問世，采用計算機生成三維光場圖像的技術使得內容更加豐富，避免了采集過程中，采用實際的相機陣列引入的拍攝過程中的誤差，并且降低了內容生成成本。

雖然，使用計算機合成技術可以替代傳統的采集過程，但是，在顯示過程中，仍然需要使用微透鏡陣列進行分光，實現立體成像的效果，并且理論上要求顯示系統中的微透鏡陣列的排列要絕對整齊、均勻，才能到達立體成像清晰，真實感更高的效果。實際應用中，受到微透鏡陣列加工工藝的精度的限制，微透鏡陣列的排列無法做到絕對的整齊、均勻，造成微透鏡陣列排列位置不均勻，與原來的點之間的距離有差距。從而導致立體成像效果不清晰，真實感差的技術問題。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的三維光場圖像生成方法及裝置。

為了解決上述技術問題，一方面，本發明實施例提供一種三維光場圖像生成方法，包括：

獲取每一透鏡的中心點的實際坐標值；

分別以每一透鏡的中心點作為原點，獲取每一透鏡對應的魏格納塞茨原胞；

利用光線跟蹤算法獲取每一子像素的像素值，其中，子像素的像素視線的起點為子像素的中心點，子像素的像素視線的方向的起點為覆蓋子像素的魏格納塞茨原胞對應的透鏡的中心點，終點為子像素的中心點。

進一步地，所述分別以每一透鏡的中心點作為原點，獲取每一透鏡對應的魏格納塞茨原胞，具體包括：

以目標透鏡的中心點作為原點，作原點與其它透鏡的中心點連接的中垂線，由這些中垂線所圍成的最小面積為所述目標透鏡對應的魏格納塞茨原胞；

依次遍歷每一透鏡，獲取每一透鏡對應的魏格納塞茨原胞。

進一步地，所述利用光線跟蹤算法獲取每一子像素的像素值，具體包括：

獲取每一子像素的中心點的坐標值；

根據子像素的中心點的坐標值，以及覆蓋子像素的魏格納塞茨原胞對應的透鏡的中心點的實際坐標值，確定每一子像素的像素視線的方向；

利用光線跟蹤引擎，根據每一子像素的像素視線的起點和方向執行光線跟蹤渲染，分別得到每一子像素的像素值。