[發(fā)明專利]一種多屏拼接的集成成像3D圖像配準方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110694281.5
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113298701B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王瓊?cè)A;張林博;崔宏宇;馬曉莉;鄭家琛;邢妍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00;G06T3/60;G06F3/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出一種多屏拼接的集成成像3D圖像配準方法，所述方法通過攝像機和外接2D顯示屏，對比測試模型的正確3D圖像與原始3D圖像，建立每幅子圖像陣列對應(yīng)的配準矩陣，對子圖像陣列進行仿射變換，使得再現(xiàn)的3D圖像精確配準，完成了空間中再現(xiàn)3D圖像的正確融合，提升了觀看者的視覺體驗。

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)，特別涉及一種多屏拼接的集成成像3D圖像配準方法。

二、背景技術(shù)

集成成像是一種裸眼3D顯示技術(shù)，核心原理為圖像陣列通過透鏡陣列在觀看空間重建出3D圖像。集成成像3D顯示能夠重建出全彩色、全視差的真3D圖像，因此不但可以用于常規(guī)墻面3D顯示中，還可應(yīng)用到桌面3D顯示中。

3D顯示的臨場感和震撼性與顯示幅面密切相關(guān)，現(xiàn)有的大幅面集成成像3D顯示裝置通過橫向或縱向拼接2D顯示屏的方式，實現(xiàn)大尺寸3D場景的再現(xiàn)，使觀看者獲得更多的3D信息。但是3D場景的再現(xiàn)效果與2D顯示屏的拼接效果密切相關(guān)，理想的多屏拼接中，顯示區(qū)域邊界相互平行，而實際中，顯示區(qū)域邊界存在一定的夾角，如附圖1所示，導(dǎo)致重建的3D圖像存在拼接錯亂的問題，如附圖2所示，嚴重影響了顯示效果。因此需要對多屏拼接再現(xiàn)的3D圖像進行配準，為觀看者提供正確的大尺寸3D圖像。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種多屏拼接的集成成像3D圖像配準方法。

所述方法包括以下幾個步驟。

第一步，生成測試模型的整體圖像陣列。

第二步，劃分每塊顯示屏對應(yīng)的子圖像陣列。

第三步，計算中心點坐標，獲取旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣。

第四步，計算配準矩陣，變換得到3D模型的配準子圖像陣列。

所述第一步，生成測試模型的整體圖像陣列步驟中，在中心深度平面上放置測試模型，搭建攝像機陣列對測試模型拍攝，獲取視差圖像陣列，最終合成整體圖像陣列。所述整體圖像陣列包含的像素數(shù)目為K×P。

所述第二步，劃分每塊顯示屏對應(yīng)的子圖像陣列步驟中，根據(jù)M×N塊顯示屏的拼接方式以及單塊顯示屏的分辨率I×J，將整體圖像陣列劃分為M×N幅子圖像陣列。所述每幅子圖像陣列包含的像素個數(shù)為I×J，與單塊顯示屏的分辨率相等。

所述第三步，計算中心點坐標，獲取旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣步驟中，首先計算每幅子圖像陣列的中心點坐標(x_center,y_center)_m,n，其滿足：

(x_center,y_center)_m,n＝(round(I/2),round(J/2))_m,n (1)

其中，m和n為子圖像陣列在橫向與縱向的索引，m∈{1,2,3,…,M}，n∈{1,2,3,…,N}，round(*)表示四舍五入取整。如附圖3所示，固定于集成成像3D顯示裝置正上方的攝像機對測試模型3D圖像進行拍攝，并將拍攝圖像傳輸至外接2D顯示屏上顯示。所述外接2D顯示屏上同時顯示有與再現(xiàn)理想模型3D圖像等大的預(yù)置半透明測試模型圖像。對比拍攝圖像與預(yù)置半透明測試模型圖像，處理得到兩幅圖像的夾角θ_m,n，所述夾角θ_m,n即為旋轉(zhuǎn)角度。

接著，對每幅子圖像陣列分別以中心點(x_center,y_center)_m,n為旋轉(zhuǎn)中心進行旋轉(zhuǎn)，得到M×N幅旋轉(zhuǎn)后的子圖像陣列。原始子圖像陣列的像素表示為(x_i,y_j)_m,n，旋轉(zhuǎn)后的子圖像陣列像素表示為(x'_i,y'_j)_m,n，兩者之間的關(guān)系滿足：