CN101626517A

CN101626517A - 视差图像实时合成立体图像的方法

Info

Publication number: CN101626517A
Application number: CN200910060302A
Authority: CN
Inventors: 王琼华; 赵悟翔; 王爱红; 李大海
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2029-08-07
Also published as: CN101626517B

Abstract

本发明提出一种基于地址矩阵的视差图像实时合成立体图像的方法。首先由光栅式多视点自由立体显示器的视点数、光栅倾斜角度的正切值以及平面显示器以子像素个数为单位的分辨率生成一个视点数矩阵，接着给每幅视差图像生成相应的视差图像地址矩阵并将其扩大从而得到视差图像扩大地址矩阵，然后结合视点数矩阵与视差图像扩大矩阵生成立体图像地址矩阵，最后根据子像素地址相同则子像素灰度值相同的原则，将立体图像的所有子像素赋予相应灰度值，这样便将多幅视差图像合成为一幅立体图像。本发明的视差图像实时合成立体图像的过程就是一个寻址的过程，处理速度相当快，能达到将视差图像实时合成进而实时立体显示的目的。

Description

视差图像实时合成立体图像的方法

一、技术领域

本发明涉及光栅式多视点自由立体显示领域中一种立体图像的编码方法。

二、背景技术

光栅式多视点自由立体显示器由于其结构简单、易于实现且立体显示效果良好等优点成为目前主流的立体显示器之一，其主要结构为平面显示器加装狭缝光栅或柱面光栅。目前用得最多的平面显示器是液晶显示器，其显示屏单个像素由红(R)、绿(G)和蓝(B)三个子像素水平排列组成。多幅视差图像以子像素为单元按一定规律合成为一幅立体图像并显示在平面显示器上，利用光栅的分光作用使得来源于不同于视差图像的光线向不同方向传播，当观看者位于合适的观看区域时其左右眼观看到不同的视差图像，根据双目视差原理，观看者便可观看到有立体感的图像。

视差图像合成立体图像的方法有多种，但都需要较长的处理时间，如传统的光筛法将一组视差图像合成为一幅立体图像需要几分钟，而一般的数字合成法也需要数秒。很显然，这些方法都不能满足普通视频每秒24帧的基本需求，从而制约了实时立体拍摄与立体显示技术的发展。

三、发明内容

本项目提出一种基于地址矩阵的视差图像实时合成立体图像的方法。所谓地址矩阵，就是指矩阵中的每个数值都代表一个地址。视差图像实时合成立体图像的方法的具体步骤如下。

第一步，生成视点数矩阵。首先确定自由立体显示器的相关参数——视点数n、光栅倾斜方向和竖直方向夹角的正切值k以及平面显示器以子像素个数为单位的分辨率H*V。视点数矩阵大小为H*V，其第i行第j列的值为mod(j+round(3(i-1)*k)，n)，其中round()为四舍五入取整函数，mod(j+round(3(i-1)*k)，n)表示把数值j+round(3(i-1)*k)与n相除取其余数，当余数为0时需将其值置换为n。

第二步，生成视差图像地址矩阵。首先将第一幅视差图像的第一个子像素的地址定义为1，然后按从左到右从上到下的顺序给每幅视差图像的每个子像素赋予唯一一个地址值，这样形成视差图像地址矩阵。假设单幅视差图像以子像素个数为单位的分辨率为h*v，那么第一幅视差图像地址矩阵的最后一个元素为h*v。依此类推，第x幅视差图像地址矩阵的第一个元素为[(x-1)*h*v+1]，最后一个元素为x*h*v，其中x＝1，2，3...n。

第三步，生成视差图像扩大地址矩阵。视差图像扩大地址矩阵是对视差图像地址矩阵进行扩大得到的，且视差图像扩大地址矩阵与立体图像地址矩阵大小相等。具体实现过程为：设视差图像扩大地址矩阵相对于视差图像地址矩阵的行扩大倍数为n_r，列扩大倍数为n_c，以像素为最小单元将视差图像地址矩阵第[floor((i’-1)/n_r)+1]行第[floor((j’-1)/n_c)+1]列的地址值赋给视差图像扩大地址矩阵的第i’行第j’列，其中floor()为舍去小数取整函数。

第四步，生成立体图像地址矩阵。首先从视点数矩阵的第i”行第j”列取值，设该值为m，然后将第m幅视差图像扩大地址矩阵的第i”行第j”列的子像素地址值赋给立体图像地址矩阵的第i”行第j”列。

第五步，根据子像素地址相同则子像素灰度值相同的原则，将n幅视差图像所有子像素的灰度值赋给立体图像相应的子像素，这样便将n幅视差图像合成为1幅立体图像。

显而易见，这种视差图像实时合成立体图像的过程就是一个寻址的过程，中间不需要其它任何计算，因此其处理速度相当快，能达到将视差图像实时合成进而实时立体显示的目的。

四、附图说明

图1实施例1的视点数矩阵，n＝4，k＝-1/3

图2实施例1的各幅视差图像地址矩阵

图3实施例1的各幅视差图像扩大地址矩阵

图4实施例1的立体图像地址矩阵

图5实施例2的视点数矩阵，n＝8，k＝4/15

图6实施例2的各幅视差图像地址矩阵

图7实施例2的各幅视差图像扩大地址矩阵

图8实施例2的立体图像地址矩阵

五、具体实施方式

结合附图通过实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

第一步，自由立体显示器视点数n为4、光栅倾斜方向和竖直方向夹角的正切值k为-1/3以及平面显示器以子像素个数为单位的分辨率12*6，生成的视点数矩阵如图1所示。

第二步，单幅视差图像以子像素个数为单位的分辨率为6*3，生成的视差图像地址矩阵如图2所示。

第三步，视差图像扩大地址矩阵相对于视差图像地址矩阵的行扩大倍数为2，列扩大倍数也为2，生成的视差图像扩大地址矩阵如图3所示。

第四步，结合视点数矩阵及视差图像扩大矩阵生成立体图像地址矩阵，如图4所示。

第五步，根据子像素地址相同则子像素灰度值相同的原则，将4幅视差图像所有子像素的灰度值赋给立体图像相应的子像素，这样便将4幅视差图像合成为1幅立体图像。

实施例2：

第一步，自由立体显示器视点数n为8、光栅倾斜方向和竖直方向夹角的正切值k为4/15以及平面显示器以子像素个数为单位的分辨率24*6，生成的视点数矩阵如图5所示。

第二步，单幅视差图像以子像素个数为单位的分辨率为9*2，生成的视差图像地址矩阵如图6所示。

第三步，视差图像扩大地址矩阵相对于视差图像地址矩阵的行扩大倍数为3，列扩大倍数为8/3，生成的视差图像扩大地址矩阵如图7所示。

第四步，结合视点数矩阵及视差图像扩大矩阵生成立体图像地址矩阵，如图8所示。

第五步，根据子像素地址相同则子像素灰度值相同的原则，将8幅视差图像所有子像素的灰度值赋给立体图像相应的子像素，这样便将8幅视差图像合成为1幅立体图像。

Claims

1、视差图像实时合成立体图像的方法，其特征在于首先由光栅式多视点自由立体显示器的视点数n、光栅倾斜方向和竖直方向夹角的正切值k以及平面显示器以子像素个数为单位的分辨率H*V生成一个视点数矩阵，接着给n幅视差图像生成相应的视差图像地址矩阵并将其扩大从而得到视差图像扩大地址矩阵，然后结合视点数矩阵与视差图像扩大矩阵生成立体图像地址矩阵，最后根据子像素地址相同则子像素灰度值相同的原则，将n幅视差图像所有子像素的灰度值赋给立体图像相应的子像素，这样便将n幅视差图像合成为1幅立体图像。

2、根据权利要求1所述的视差图像实时合成立体图像的方法，其特征在于视点数矩阵的生成方法为：若已知自由立体显示器的视点数n、光栅倾斜方向和竖直方向夹角的正切值k以及平面显示器以子像素个数为单位的分辨率H*V，则视点数矩阵大小为H*V，其第i行第j列的值为mod(j+round(3(i-1)*k)，n)，其中round()为四舍五入取整函数，mod(j+round(3(i-1)*k)，n)表示把数值j+round(3(i-1)*k)与n相除取其余数，当余数为0时需将其值置换为n。

3、根据权利要求1所述的视差图像实时合成立体图像的方法，其特征在于视差图像地址矩阵的生成方法为：首先将第一幅视差图像的第一个子像素的地址定义为1，然后按从左到右从上到下的顺序给每幅视差图像的每个子像素赋予唯一一个地址值，这样形成视差图像地址矩阵，假设单幅视差图像以子像素个数为单位的分辨率为h*v，那么第x幅视差图像地址矩阵的第一个元素为[(x-1)*h*v+1]，最后一个元素为x*h*v，其中x＝1，2，3...n。

4、根据权利要求1所述的视差图像实时合成立体图像的方法，其特征在于视差图像扩大地址矩阵的生成方法为：设视差图像扩大地址矩阵相对于视差图像地址矩阵的行扩大倍数为n_r，列扩大倍数为n_c，以像素为最小单元将视差图像地址矩阵第[floor((i’-1)/n_r)+1]行第[floor((j’-1)/n_c)+1]列的地址值赋给视差图像扩大地址矩阵的第i’行第j’列，其中floor()为舍去小数取整函数。

5、根据权利要求1所述的视差图像实时合成立体图像的方法，其特征在于立体图像地址矩阵的生成方法为：首先从视点数矩阵的第i”行第j”列取值，设该值为m，然后将第m幅视差图像扩大地址矩阵的第i”行第j”列的子像素地址值赋给立体图像地址矩阵的第i”行第j”列。