用于體視三維顯示圖像生成系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種用于體視三維顯示圖像生成系統及方法。配合光場重建和視場拼接的顯示原理獲取現有大部分體視三維顯示系統的圖像源。生成系統包括二維顯示單元陣列、透鏡陣列、孔闌陣列、定向散射屏、精密導軌、圖像采集系統及計算機。生成方法步驟包括：循環掃描顯示點；圖像采集系統捕獲識別；獲取映射坐標關系；視角圖像源變換；移動圖像采集系統重復操作；對各圖像進行疊加獲取最終顯示所需的圖像源。本發明專利技術視具體的三維顯示裝置不同而采用靈活且操作性強圖像處理方法，優點在于可用于基于平板顯示器或多投影的體視三維顯示系統中獲取圖像源。該系統及方法綜合考慮了系統成像像差與系統精度問題，可在較低的計算復雜度下獲得校正過的圖像。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及圖像生成和顯示方法，尤其涉及一種。
技術介紹
圖像拼接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，以三維方式設計的圖像生成系統成為眾多三維顯示裝置圖像源獲取采用的主要手段。以三維方式設計的圖像生成系統是根據透視投影繪制方法，將三維圖像信息再現在二維顯示系統上。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。目前計算機圖形學領域常用的處理思想是基于光場重建、像素點掃描的方式獲取對應視角所需圖像信息。該方法在計算機領域具有相當的普適性，并且所獲取的各視角圖像具有很高的分辨率與真實性，但該方案生成的圖像并未考慮三維顯示系統實際像差和系統精度問題，所生成的圖像往往是理論情況下成像所需的圖像，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，探求一種易綜合了考慮了系統成像像差和裝置精度等問題的圖像生成系統及方法更具實際應用價值。本專利技術的主要目的在于構建一種具備普適性的、可用于多種體視三維顯示圖像生成系統及方法，它包括具備較高拓展性的投影式三維顯示裝置及圖像采集識別系統，其初衷在于綜合了考慮了系統成像像差和裝置精度的問題下從圖像點實際投影顯示的角度出發獲得真實條件下顯示所需的圖像源，可廣泛用于基于多投影顯示或分時顯示拼接原理的體視三維顯示裝置。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術和圖像生成方法的不足，提供一種。所述的用于體視三維顯示圖像生成系統包括依次設置的二維顯示單元陣列、透鏡陣列、孔闌陣列、定向散射屏和精密導軌，其中，定向散射屏和精密導軌呈同心布置，在精密導軌上設有圖像采集系統，二維顯示單元陣列中所有顯示單元顯示的圖像通過對應的透鏡陣列、孔闌陣列投影到定向散射屏另一側成像，計算機分別與圖像采集系統和二維顯示單元陣列相連接。所述的用于體視三維顯示圖像生成系統的二維顯示單元陣列、透鏡陣列和孔闌陣列為橫向視差的N*1陣列，或為橫向和縱向視差的N*M陣列。所述的用于體視三維顯示圖像生成系統的二維顯示單元陣列為單個二維顯示器3或多個二維顯示器組成的陣列，其中，二維顯示器為IXD、LCOS, PDP、LED、CRT、OLED或投影機。所述的用于體視三維顯示圖像生成系統的圖像采集系統為CXD或CMOS拍攝器件。所述的用于體視三維顯示圖像生成方法的步驟如下1)圖像采集系統首先設置于系統對稱中心線上，并對準系統成像中心拍攝；2)二維顯示單元陣列中的顯示單元顯示一個坐標點Utl, Ytl)；3)若圖像采集系統捕獲到相應坐標點信息，則判定為顯示單元上顯示的點屬于該視角所需顯示的圖像，進行步驟4)；若圖像采集系統未捕獲到相應坐標點信息，則判定為顯示單元上顯示的點不屬于該視角所需顯示的圖像，返回步驟2)循環掃描顯示下一個坐標點；4)分別記錄下捕獲的顯示點在二維圖像顯示單元陣列中的坐標點信息(Xtl,Ytl)和在圖像采集系統中的坐標點信息(X1, Y1),送入計算機生成相應的映射關系；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；5)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 (X11Y1)到坐標點(Xtl, Y0)的變化，得到所要呈現三維物體相應視角在二維顯示單元陣列中的圖像；6)分別向左或向右移動圖像采集系統至下一個相鄰視角位置，其中，圖像采集系統沿精密導軌移動的角度間隔與三維顯示系統的視角間隔相匹配，重復步驟1)至步驟5)，直至計算機得到所要呈現三維物體所有視角在二維顯示單元陣列中的圖像；7)計算機將所有所要呈現三維物體相應視角在二維顯示單元陣列中的圖像疊加生成最終二維顯示單元陣列顯示的圖像并送入相應顯示單元。所述的用于體視三維顯示圖像生成方法的三維物體原始視角圖像為由計算機模擬拍攝虛擬三維模型各視角的圖像，或由相機在對應視角實際拍攝三維物體的圖像。本專利技術的主要優點在于提出了一種具備普適性的、可用于多種體視三維顯示圖像生成系統及方法，它包括具備較高拓展性的投影式三維顯示裝置及圖像采集識別系統，其初衷在于綜合了考慮了系統成像像差和裝置精度的問題下從圖像點實際投影顯示的角度出發獲得真實條件下顯示所需的圖像源，可廣泛用于基于多投影顯示或分時顯示拼接原理的體視三維顯示裝置。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。圖1是用于體視三維顯示的圖像顯示方法的裝置基本結構示意圖； 圖2是用于體視三維顯示的圖像生成方法流程及示意圖3是橫向15個視角三維顯示裝置顯示單元基本結構示意圖； 圖4、圖5是橫向15個視角三維顯示裝置對應的圖像定標方法示意圖； 圖中，二維圖像顯示單元陣列1、透鏡陣列2、孔闌陣列3、定向散射屏4、精密導軌5、圖像采集系統6、計算機7。具體實施例方式如圖1所示，用于體視三維顯示圖像生成系統包括依次設置的二維顯示單元陣列1、透鏡陣列2、孔闌陣列3、定向散射屏4和精密導軌5，其中，定向散射屏4和精密導軌5呈同心布置，在精密導軌5上設有圖像采集系統6，二維顯示單元陣列1中所有顯示單元顯示的圖像通過對應的透鏡陣列2、孔闌陣列3投影到定向散射屏4另一側成像，計算機7分別與圖像采集系統6和二維顯示單元陣列1相連接。二維顯示單元陣列1、透鏡陣列2和孔闌陣列3為橫向視差的N*1陣列，或為橫向和縱向視差的N*M陣列。二維顯示單元陣列1為單個二維顯示器或多個二維顯示器組成的陣列，其中，二維顯示器為LCD、LCOS、PDP、LED、CRT、OLED或投影機。圖像采集系統6為CCD 或CMOS拍攝器件。如圖2所示，用于體視三維顯示圖像生成方法的步驟如下1)圖像采集系統6首先設置于系統對稱中心線上，并對準系統成像中心拍攝；2)二維顯示單元陣列1中的顯示單元顯示一個坐標點Utl, Ytl)；3)若圖像采集系統6捕獲到相應坐標點信息，則判定為顯示單元上顯示的點屬于該視角所需顯示的圖像，進行步驟4)；若圖像采集系統6未捕獲到相應坐標點信息，則判定為顯示單元上顯示的點不屬于該視角所需顯示的圖像，返回步驟2)循環掃描顯示下一個坐標占.4)分別記錄下捕獲的顯示點在二維圖像顯示單元陣列1中的坐標點信息(Xtl,Ytl)和在圖像采集系統6中的坐標點信息(X1, Y1),送入計算機7生成相應的映射關系；循環掃描記錄坐標點映射信息直至二維顯示單元陣列1中的顯示單元所有顯示點掃描結束；5)計算機7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)到坐標點(Xtl, Ytl)的變化，得到所要呈現三維物體相應視角在二維顯示單元陣列1中的圖像；6)分別向左或向右移動圖像采集系統6至下一個相鄰視角位置，其中，圖像采集系統6 沿精密導軌5移動的角度間隔與三維顯示系統的視角間隔相匹配，重復步驟1)至步驟5)， 直至計算機7得到所要呈現三維本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李海峰，彭祎帆，鐘擎，劉旭，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：