[發明專利]利用彩色圖像和深度圖像的集成成像顯示內容生成方法

有效

• 申請號: 201910559297.8
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110312123B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 王宇;樸燕
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H04N13/302
• 分類號: H04N13/302;G02B30/27
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種利用彩色圖像和深度圖像生成集成成像系統微圖像集合的方法，用于集成成像顯示，主要包括整體映射和映射坐標校正兩個步驟。本發明的微圖像集合生成過程中，對于每個微透鏡所對應的物體圖像區域，首先根據中心深度進行整體映射；然后判斷微圖像單元中的映射像素是否需要校正；接下來只需要對真實深度與中心深度差值較大的物體像素重新計算其在微圖像單元中的映射坐標，完成校正。本方法可以降低運算量，提高微圖像集合的生成速度，有利于實現集成成像的實時采集與顯示。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，涉及三維圖像處理，是一種集成成像系統顯示內容的生成方法，即微圖像集合的生成方法，可以用于集成成像中目標場景的三維立體顯示。

背景技術

集成成像(IntegralImaging，簡稱II),是一種用微透鏡陣列來記錄和顯示空間場景信息的全真三維顯示技術，典型的集成成像系統包括采集和顯示兩部分，如圖1所示。圖1(a)的采集部分包括微透鏡陣列和采集設備如CCD相機，3D物空間場景通過微透鏡陣列被CCD相機采集形成微圖像集合。圖1(b)的顯示部分中，把2D微圖像集合放在具有同樣參數的顯示微透鏡陣列后，即可還原出原來的3D空間。

集成成像是一種具有全彩色、全視差、連續視點、無需輔助設備、沒有觀看視疲勞等眾多優點的裸眼3D顯示技術，具有廣闊的應用前景和巨大的研究價值。

集成成像系統可以利用深度相機進行三維場景信息的采集，把深度相機獲取的深度圖像和彩色圖像結合使用，通過計算機虛擬微透鏡陣列，生成集成成像系統顯示所需要的微圖像集合。在傳統的基于深度圖像和彩色圖像的微圖像集合生成過程中，對于每個微透鏡對應的彩色圖像及深度圖像區域，都需要逐個像素點計算其在微圖像單元中的映射位置，計算量較大，微圖像集合生成時間較長，不利于實現集成成像的實時采集與顯示。

發明內容

本發明提出了一種利用彩色圖像和深度圖像的集成成像顯示內容生成方法。在3D物體的彩色圖像和深度圖像中，如果物體像素的深度差異比較小，映射到微圖像單元的坐標位置差異也比較小，坐標值取整以后，將對應于微圖像單元的同一個像素點。根據這一規律，本發明提出的微圖像集合生成方法中，對不能產生微圖像單元映射計算誤差的深度差異值進行近似，從而減少計算量。首先，確定每個微透鏡對應的物體圖像子區域，按照中心深度進行微圖像單元的整體映射；然后判斷微圖像單元中的映射像素是否需要校正；對需要校正的物體像素利用其實際深度值重新計算映射坐標，完成微圖像單元的修正。

本發明采取的技術方案包括下列步驟：

(一)根據集成成像顯示系統參數計算其中心深度和深度范圍；

設顯示微透鏡陣列由M×N個微透鏡單元組成，微透鏡焦距為f，每個微透鏡方形排列，寬度為P，顯示微透鏡陣列與顯示器之間的距離為g，顯示器的像素尺寸為P_D，則中心深度d_c根據式(1)計算：

深度范圍D根據式(2)計算：

D＝2×S_max×d_c/P (2)

其中，S_max是集成成像系統能接受的最大再現像點光斑直徑。

(二)完成深度圖像數據Id到集成成像顯示系統再現像深度值Rd的轉換。設深度圖像數據最小值為Id_min，最大值為Id_max。

集成成像顯示系統再現像的深度范圍在d_c-D/2至d_c+D/2之間。根據集成成像原理，深度圖像數據到集成成像系統深度值的轉換過程中，需要進行深度反轉，即Id_min轉換為d_c+D/2，Id_max轉換為d_c-D/2。按照式(3)進行轉換：