CN102149003A - 基于柱镜光栅的多视点立体图像合成方法 - Google Patents
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Abstract
基于柱镜光栅的多视点立体图像合成方法，属于立体图像子像素排列方式的技术领域。包括以下步骤：先得到10个视点的彩色视差图像；显示设备前设置柱镜光栅，柱镜光栅上的透镜条纹倾斜设置与显示设备垂直线的倾斜角度为θ；10个视点图像的子像素在显示设备水平方向上按奇数视点、偶数视点分行排列，显示设备垂直方向上每10行按照奇、偶、奇、偶、奇、奇、偶、奇、偶、偶的规律循环填充排列。本发明针对10个视差图像编码成一幅立体图像，光栅倾斜角与普通IPS液晶显示设备的像素电极弯曲角度基本一致，在填充合成立体图像时，同一视点的子像素按光栅的倾斜路径进行填充，使IPS液晶显示设备播放合成后的立体图像时得到很好的立体感观。
Description
技术领域
本发明属于立体图像子像素排列方式的技术领域，具体涉及一种基于柱镜光栅的多视点立体图像合成方法。
背景技术
多年来，人们已经开发了各种对立体图像进行可视化的显示技术。在这些显示技术中，诸如棱柱镜显示、平板遮蔽、全息显示等，均无需佩戴眼睛或其它辅助视具就可以为观看者呈现立体图像，这些系统都是自由立体显示系统。这些自由立体显示系统在时间或空间内可以显示多个不同的视点图像。
目前，基于双目视差而开发出的裸眼三维自由立体显示器主要是光栅式3D自由立体显示器。它有2D平面矩阵显示器上加装光栅而成，分为光栅前置式或光栅后置式，即光栅可位于背光源与矩阵显示板之间或矩阵显示板面向观众的那面。光栅可以为柱面光栅或狭缝光栅，柱面光栅又称为柱面透镜光栅或柱镜透镜，狭缝光栅又称为视障挡板或狭缝挡板。无论光栅是前置式和光栅后置式裸眼三维自由立体显示器，它均采用的是狭缝光栅分光或柱面光栅分光的原理，即将形成立体图像的左右眼视图同时显示在矩阵显示器上，通过狭缝光栅或柱面光栅的分光使观看者在一定距离范围内其左右眼能观看到不同的视图，从而获得立体感。
光栅式自由立体显示设备要想得到十分逼真的立体效果，只有光栅进行分光是不够的，还要求原始2D图像来自成像物体的不同视点，一般对于N(N大于等于2)视点的自由立体显示设备需要有N个不同视点的图像，N个视点在水平方向上有时差偏移。对来自不同视点的2D图像的像素进行重新排列后在自由立体显示设备上播放才会产生立体效果。
现有的IPS液晶显示设备中，像素电极都是弯曲设置的与显示设备的垂直线存在一个夹角，为了提高立体显示效果，可将光栅倾斜设置与电极的弯曲角度相同，且对各视点2D图像的像素进行重新排列使同一像素的子像素在同一光栅条纹内，即与像素电极的倾角一致。因此，对子像素进行重新排列，可在IPS液晶显示设备上较好的显示立体效果就是本发明要解决的主要问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于柱镜光栅多视点立体图像合成方法的技术方案，特别是提出一种针对10个视差图像编码成一幅立体图像，适用于IPS液晶显示设备播放立体效果的图像编码方法。
所述的基于柱镜光栅的多视点立体图像合成方法，其特征在于包括以下步骤：
1)先由摄像机拍摄或计算机合成10个视点的彩色视差图像，10个视点的彩色视差图从右向左依次编号1、2、…、9、0；
2)显示设备前设置柱镜光栅，柱镜光栅上的透镜条纹倾斜设置与显示设备垂直线的倾斜角度为θ，θ＝arctan(1/5)，一个光栅栅距占据5个子像素的宽度；
3)10个视点图像的子像素在显示设备水平方向上按奇数视点、偶数视点分行排列，显示设备垂直方向上每10行按照奇、偶、奇、偶、奇、奇、偶、奇、偶、偶的规律循环填充排列，同一视点的子像素按光栅的倾斜路径进行填充至完成整幅立体合成图像。
所述的基于柱镜光栅的多视点立体图像合成方法，其特征在于步骤3)中所述的10个视点图像的子像素在显示设备水平方向上按奇数视点、偶数视点分行排列，奇数行按1、3、5、7、9，偶数行按0、2、4、6、8的规律循环排列，填充时按光栅的倾斜路径平移。
所述的基于柱镜光栅的多视点立体图像合成方法，其特征在于步骤3)中所述显示设备垂直方向上每10行按照奇、偶、奇、偶、奇、奇、偶、奇、偶、偶的规律循环填充排列，按1、0、9、8、7、6、5、4、3、2的规律循环排列，在连续两行奇数行处舍弃中间的偶数行，在连续两行偶数行处舍弃中间的奇数行。
所述的基于柱镜光栅的多视点立体图像合成方法，其特征在于从10个视差图像的左上角顶端开始，从左向右每次取三个子像素R、G、B填充到合成图像的15列2行阵列中，然后向右填充到合成图像的右边缘，向下填充到合成图像的下边缘，完成整幅立体合成图像。
本发明提出一种基于柱镜光栅的多视点立体图像合成方法，尤其是针对10个视差图像编码成一幅立体图像，光栅倾斜角与普通IPS液晶显示设备的像素电极弯曲角度基本一致，在填充合成立体图像时，同一视点的子像素按光栅的倾斜路径进行填充，使IPS液晶显示设备播放合成后的立体图像时得到很好的立体感观，为适用于IPS液晶显示设备播放立体效果的图像编码方法。
附图说明
图1a、1b、1c、1d、1e为本发明10视点子像素在立体图像上的排序示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的说明。
首先获取10个视点的彩色视差图像，可以由摄像机拍摄或由计算机合成，10个视点的彩色视差图从右向左依次编号1、2、…、9、0。
IPS液晶显示设备前设置柱镜光栅，柱镜光栅上的透镜条纹倾斜设置，透镜条纹与IPS液晶显示设备垂直线的倾斜角度为θ，θ＝arctan(1/5)，与IPS液晶显示设备上像素电极的弯曲角度基本一致，一个光栅栅距占据5个子像素的宽度，提高立体播放的观感。
进行立体图像合成时，同一视点的子像素按光栅的倾斜路径进行填充至完成整幅立体合成图像。10个视点图像的子像素在IPS液晶显示设备水平方向上按奇数视点、偶数视点分行排列，奇数视点行按1、3、5、7、9，偶数视点行按0、2、4、6、8的规律循环排列，填充时按光栅的倾斜路径平移。IPS液晶显示设备垂直方向上每10行按照奇、偶、奇、偶、奇、奇、偶、奇、偶、偶的规律循环填充排列，即按1、0、9、8、7、6、5、4、3、2的规律循环排列，在连续两行奇数行处舍弃中间的偶数行，在连续两行偶数行处舍弃中间的奇数行。从10个视差图像的左上角顶端开始，从左向右每次取三个子像素R、G、B填充到合成图像的15列2行阵列中，然后继续向右取子像素填充到合成图像的右边缘，继续向下取子像素填充到合成图像的下边缘，完成整幅立体合成图像。
如图1所示，图中示出水平方向上个填充两个周期，垂直方向上填充一个周期的立体合成图像的一部分。水平方向上，从10个视差图像的左上角顶端取出每个视点的三个子像素总30个子像素R、G、B进行填充，分为奇数视点、偶数视点两行填充满立体图像的15列2行，然后依次向右取子像素并填充。向下填充时，同一视点的子像素按光栅的倾斜路径进行填充。垂直方向上，在第5、6行处为连续两列奇数视点行，填充第7视点后舍弃第6视点填充第5视点，在第9、10行处为连续两列偶数视点行，填充第2视点后舍弃第1视点填充第0视点；在第15、16行处为连续两列奇数视点行，填充第5视点后舍弃第4视点填充第3视点，在第19、20行处为连续两列偶数视点行，填充第0视点后舍弃第9视点填充第8视点；在第25、26行处为连续两列奇数视点行，填充第3视点后舍弃第2视点填充第1视点，在第29、30行处为连续两列偶数视点行，填充第2视点后舍弃第1视点填充第0视点；在第35、36行处为连续两列奇数视点行，填充第1视点后舍弃第0视点填充第9视点，在第39、40行处为连续两列偶数视点行，填充第6视点后舍弃第5视点填充第4视点；在第45、46行处为连续两列奇数视点行，填充第9视点后舍弃第8视点填充第7视点，在第49、50行处为连续两列偶数视点行，填充第4视点后舍弃第3视点填充第2视点。直到填充至50行处完成对10个视点的每个视点一次舍弃，在垂直方向上形成一个填充的完整周期。按照上述的规律取子像素进行填充至完成整幅立体合成图像。
可以根据立体合成图像的分辨率大小决定单个视点彩色图像的最小分辨率。如立体合成图像的分辨率大小为W*H，其中W表示立体合成图像的列数，H表示立体合成图像的行数。根据合成步骤和图1可得到，单个视点彩色图像水平方向上的分辨率为立体合成图像的1/5，垂直方向上的分辨率为立体合成图像的1/2，则单个视点彩色图像的最小分辨率为int(W/5)*int(H/2)，其中int表示取整。
采用上述的方法由10个彩色视差图像即可合成适用于IPS液晶显示设备播放的立体图像。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.基于柱镜光栅的多视点立体图像合成方法，其特征在于包括以下步骤：
1)先由摄像机拍摄或计算机合成10个视点的彩色视差图像，10个视点的彩色视差图从右向左依次编号1、2、…、9、0；
2)显示设备前设置柱镜光栅，柱镜光栅上的透镜条纹倾斜设置与显示设备垂直线的倾斜角度为θ，θ＝arctan(1/5)，一个光栅栅距占据5个子像素的宽度；
3)10个视点图像的子像素在显示设备水平方向上按奇数视点、偶数视点分行排列，显示设备垂直方向上每10行按照奇、偶、奇、偶、奇、奇、偶、奇、偶、偶的规律循环填充排列，同一视点的子像素按光栅的倾斜路径进行填充至完成整幅立体合成图像。
2.如权利要求1所述的基于柱镜光栅的多视点立体图像合成方法，其特征在于步骤3)中所述的10个视点图像的子像素在显示设备水平方向上按奇数视点、偶数视点分行排列，奇数行按1、3、5、7、9，偶数行按0、2、4、6、8的规律循环排列，填充时按光栅的倾斜路径平移。
3.如权利要求1所述的基于柱镜光栅的多视点立体图像合成方法，其特征在于步骤3)中所述显示设备垂直方向上每10行按照奇、偶、奇、偶、奇、奇、偶、奇、偶、偶的规律循环填充排列，按1、0、9、8、7、6、5、4、3、2的规律循环排列，在连续两行奇数行处舍弃中间的偶数行，在连续两行偶数行处舍弃中间的奇数行。
4.如权利要求1所述的基于柱镜光栅的多视点立体图像合成方法，其特征在于从10个视差图像的左上角顶端开始，从左向右每次取三个子像素R、G、B填充到合成图像的15列2行阵列中，然后向右填充到合成图像的右边缘，向下填充到合成图像的下边缘，完成整幅立体合成图像。
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