CN105430372B - 一种基于平面图像的静态集成成像方法及系统 - Google Patents
一种基于平面图像的静态集成成像方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105430372B CN105430372B CN201510867805.0A CN201510867805A CN105430372B CN 105430372 B CN105430372 B CN 105430372B CN 201510867805 A CN201510867805 A CN 201510867805A CN 105430372 B CN105430372 B CN 105430372B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- width
- displacement
- array
- subgraph
- prospect
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/20—Image signal generators
- H04N13/261—Image signal generators with monoscopic-to-stereoscopic image conversion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
本发明提供一种基于平面图像的静态集成成像方法及系统，包括分别确定平面图像的前景、中景和后景；分别对前景、中景和后景复制位移得到相应的M×M幅阵列图像，包括计算前景位移量和后景位移量，根据预设的行列数M进行复制位移；将相同视角的前景、中景和后景组合得到M×M幅子图像阵列；将M×M幅子图像阵列抽样合成得到一幅单元图像阵列；将单元图像阵列通过输出设备打印在打印纸上，覆上立体显示透镜阵列或正交柱透镜光栅再现立体图像。本发明具有计算量小、快速、简便等优点，适用于防伪商标、防伪图像等防伪领域，并且具有更高质量的立体再现。
Description
技术领域
本发明涉及集成成像技术，特别涉及一种基于平面图像的静态集成成像方法及系统。
背景技术
集成成像是一种利用微透镜阵列实现三维场景的获取和再现的真三维立体成像技术。集成成像分为静态集成成像和动态集成成像两种。集成成像包括三维场景的获取和再现两个步骤，目前常用的技术为基于立体显示的动态集成成像：利用透镜阵列或相机阵列记录三维场景的光学采集，或在计算机中利用虚拟微透镜阵列或相机阵列记录虚拟三维场景的计算生成；利用液晶显示屏等显示器件覆上透镜阵列再现立体场景。透镜阵列采集法具有较低的采集分辨率、狭窄的观看视角以及较小的景深等。相机阵列采集法具有操作困难、须相机标定、相机性能参数难以一致等缺点。计算生存存在计算量庞大、生成速度慢，很难对真实场景进行模型设计等缺点。同时动态集成成像中因受显示器件分辨率的限制，生成的单元图像阵列分辨率一般不高。
目前针对纸媒体再现的静态集成成像技术较少，而静态集成成像在防伪领域具有广大的应用前景。基于平面图像的静态集成成像可用于防伪商标、防伪图像等领域。
基于纸媒体再现的静态集成成像，由于输出成像设备一般具有相对较高的分辨率，因此生成单元图像阵列可根据输出设备具有相应的高分辨率，从而具有更高质量的立体再现。本领域亟待相关研究方案出现。
发明内容
本发明针对现有静态集成成像技术现状，提出一种基于平面图像的静态集成成像方法及系统。
本发明的技术方案提供一种基于平面图像的静态集成成像方法，包括以下步骤：
步骤一，分别确定平面图像的前景、中景和后景；
步骤二，分别对前景、中景和后景复制位移得到相应的M×M幅阵列图像，包括计算前景位移量和后景位移量，分别记为Δnf和Δnb，根据预设的行列数M进行以下复制位移，
前景在水平方向复制M幅，根据前景位移量Δnf，对复制各图像以相同像素值依次叠加左移M–1次，得到M幅序列图；再将得到的M幅水平的序列图分别在垂直方向复制M幅，并对每一行水平的序列图分别沿垂直方向以相同像素值依次叠加上移M–1次，得到M×M幅前景图像阵列；
后景在水平方向复制M幅，根据后景位移量Δnb，对复制各图像以相同像素值依次叠加右移M–1次，得到M幅序列图；再将得到的M幅水平的序列图分别在垂直方向复制M幅，并对每一行水平序列图分别沿垂直方向以相同像素值依次叠加下移M–1次，得到M×M幅后景图像阵列；
中景图像在水平方向复制M幅，得到M幅序列图；再将得到的水平序列图分别在垂直方向复制M幅，得到M×M幅中景图像阵列；
步骤三，根据步骤二所得复制位移的结果，将相同视角的前景、中景和后景组合得到M×M幅子图像阵列；
步骤四，将M×M幅子图像阵列抽样合成得到一幅单元图像阵列，实现方式如下，
各幅子图像在子图像阵列中的位置记为(a，b)，a的取值为1,2,…M，b的取值为1,2,…M；
将每幅子图像以n×n像素为单位划分单元，设每幅子图像中有P×Q个单元，各单元在子图像中的位置记为(p，q)，p的取值为1,2,…P，q的取值为1,2,…Q；各子图像中相应某位置(p，q)的单元将合成为单元图像阵列中的一幅单元图像，该单元图像在单元图像阵列中的位置记为(p，q)；
任意子图像的每个单元中有n×n个像素，一个像素在单元中的位置记为(c，d)，c的取值为1,2,…n，d的取值为1,2,…n；
将M×M幅子图像相应单元逐一抽样合成得到一幅单元图像阵列，对各子图像中相应某位置(p，q)的单元进行合成以得到相应单元图像，每个单元图像包含像素点M2×n2个，分为n2个像素块，每个像素块包括M2个像素，抽取各子图像(a，b)的单元(p，q)中的所有n×n像素点到相应单元图像每个像素块中的(M+1-a，M+1-b)位置，其中像素点(c，d)被抽取至此单元图像中位置为(n+1-c，n+1-d)的像素块中对应的(M+1-a，M+1-b)位置上；步骤五，将单元图像阵列通过输出设备打印在打印纸上，覆上立体显示透镜阵列或正交柱透镜光栅再现立体图像。
而且，步骤二中，计算前景位移量和后景位移量时按照以下公式计算，
其中，Δn为位移像素值，F为透镜焦距，D为再现像点深度，L为观看距离，E为双眼间距，η为满足视觉舒适的最大视差角正切值。
而且，η为1.22×10-2。
而且，计算前景位移量时D取值为计算后景位移量时D取值为
而且，设已知透镜阵列或正交柱透镜光栅的分辨率为a，则设定平面图像分辨率为n×a，相应子图像分辨率亦为n×a，单元图像阵列分辨率为M×n×a，使M×n尽量大且满足M×n×a≤A/2，A为输出设备的最高输出分辨率。
本发明还相应提供一种基于平面图像的静态集成成像系统，包括以下模块：
第一模块，用于分别确定平面图像的前景、中景和后景；
第二模块，用于分别对前景、中景和后景复制位移得到相应的M×M幅阵列图像，包括计算前景位移量和后景位移量，分别记为Δnf和Δnb，根据预设的行列数M进行以下复制位移，
前景在水平方向复制M幅，根据前景位移量Δnf，对复制各图像以相同像素值依次叠加左移M–1次，得到M幅序列图；再将得到的M幅水平的序列图分别在垂直方向复制M幅，并对每一行水平的序列图分别沿垂直方向以相同像素值依次叠加上移M–1次，得到M×M幅前景图像阵列；
后景在水平方向复制M幅，根据后景位移量Δnb，对复制各图像以相同像素值依次叠加右移M–1次，得到M幅序列图；再将得到的M幅水平的序列图分别在垂直方向复制M幅，并对每一行水平序列图分别沿垂直方向以相同像素值依次叠加下移M–1次，得到M×M幅后景图像阵列；
中景图像在水平方向复制M幅，得到M幅序列图；再将得到的水平序列图分别在垂直方向复制M幅，得到M×M幅中景图像阵列；
第三模块，用于根据第二模块所得复制位移的结果，将相同视角的前景、中景和后景组合得到M×M幅子图像阵列；
第四模块，用于将M×M幅子图像阵列抽样合成得到一幅单元图像阵列，实现方式如下，
各幅子图像在子图像阵列中的位置记为(a，b)，a的取值为1,2,…M，b的取值为1,2,…M；
将每幅子图像以n×n像素为单位划分单元，设每幅子图像中有P×Q个单元，各单元在子图像中的位置记为(p，q)，p的取值为1,2,…P，q的取值为1,2,…Q；各子图像中相应某位置(p，q)的单元将合成为单元图像阵列中的一幅单元图像，该单元图像在单元图像阵列中的位置记为(p，q)；
任意子图像的每个单元中有n×n个像素，一个像素在单元中的位置记为(c，d)，c的取值为1,2,…n，d的取值为1,2,…n；
将M×M幅子图像相应单元逐一抽样合成得到一幅单元图像阵列，对各子图像中相应某位置(p，q)的单元进行合成以得到相应单元图像，每个单元图像包含像素点M2×n2个，分为n2个像素块，每个像素块包括M2个像素，抽取各子图像(a，b)的单元(p，q)中的所有n×n像素点到相应单元图像每个像素块中的(M+1-a，M+1-b)位置，其中像素点(c，d)被抽取至此单元图像中位置为(n+1-c，n+1-d)的像素块中对应的(M+1-a，M+1-b)位置上；第五模块，用于将单元图像阵列通过输出设备打印在打印纸上，以支持覆上立体显示透镜阵列或正交柱透镜光栅再现立体图像。
而且，第二模块中，计算前景位移量和后景位移量时按照以下公式计算，
其中，Δn为位移像素值，F为透镜焦距，D为再现像点深度，L为观看距离，E为双眼间距，η为满足视觉舒适的最大视差角正切值。
而且，η为1.22×10-2。
而且，计算前景位移量时D取值为计算后景位移量时D取值为
而且，设已知透镜阵列或正交柱透镜光栅的分辨率为a，则设定平面图像分辨率为n×a，相应子图像分辨率亦为n×a，单元图像阵列分辨率为M×n×a，使M×n尽量大且满足M×n×a≤A/2，A为输出设备的最高输出分辨率。
本发明技术方案与现有技术相比具有如下优点：
第一，本发明通过对已有的平面图像分层、复制、位移的方法生成子图像阵列，再将子图像阵列连续抽样合成单元图像阵列，并打印在纸媒体上通过透镜阵列再现集成立体图像，具有计算量小、快速、简便等优点，适用于防伪商标、防伪图像等防伪领域。
第二，动态集成成像中因受显示器件分辨率的限制，生成的单元图像阵列分辨率一般不高，而基于纸媒体的静态集成成像，由于输出成像设备一般具有相对较高的分辨率，因此生成单元图像阵列可根据输出设备具有相应的高分辨率，从而具有更高质量的立体再现。
附图说明
图1为本发明实施例流程图；
图2为本发明实施例的双眼观看三维图像示意图，其中图2a为正视差示意图，图2b为负视差示意图；
图3为本发明实施例的同名像点重构三维图像示意图；
图4为本发明实施例的子图像阵列示意图；
图5为本发明实施例的连续抽样生成单元图像阵列示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。
本发明提出一种基于平面图像的静态集成成像方法，包括基于平面图像的单元图像阵列的生成和立体图像再现，针对给定的一幅平面图像，将平面图像的前、中、后景从背景中分离出来，并将背景补图，分别对前、中、后景复制位移得到相应的M×M幅阵列图像，将相同视角的前、中、后景组合得到M×M幅子图像阵列(视差图像阵列)，将M×M幅子图像阵列抽样合成得到单元图像阵列，最后将单元图像阵列喷墨打印在打印纸上，覆上微透镜阵列或正交柱透镜光栅再现立体像。
参见图1，本发明实施例所提供方法的流程包括以下步骤：
步骤一：确定平面图像的前、中、后景：
实施例首先根据透视、遮挡、阴影等确定平面图像的前、中、后景，前景为平面图像中轮廓完整的最前面的景物，立体成像时凸出于像平面，中景为平面图像中的中间景物，立体成像时成像于像平面，后景为中景后面的景物，立体成像时凹下于像平面。具体实施时，可在Photoshop中利用选择区将平面图像的前、中、后景从背景中分离出来，并通过复制周边像素的方法将背景补图。本领域技术人员可以预先确定平面图像的前、中、后景。
步骤二：分别对前、中、后景复制位移得到相应的M×M幅阵列图像。具体实施时，本领域技术人员可自行预设行列数M的取值。
本发明通过像素位移方式模拟正交投影成像生成子图像阵列，像素位移量的范围根据满足视觉舒适的最大视差角确定。所述分别对前、中、后景复制位移得到相应的M×M幅阵列图像包括，首先根据景深确定位移的方向和位移量，根据确定的结果分别对前、中、后景复制位移。
参见图2，其中D为再现像点深度，P为两同名像点间距(视差)，L为观看距离，E为双眼间距，一般为6.5cm，α为双眼观看中景(像平面)时视角，β为双眼观看前景或后景时视角。
所述根据景深确定位移的方向和位移量，位移的方向即保证前景位移后得到的是成像于像平面前面的负视差，如图2b，后景位移后得到的是成像于像平面后面的正视差，如图2a，而中景为成像于像平面的零视差。考虑到用眼习惯是从左向右看，可以确定前景的位移方向为左移，后景的位移方向为右移。
参见图3，F为透镜焦距，位于透镜焦平面的两个同名像点Q1和Q2分别经过相应透镜的节点c1和c2相交于Q′点，从c1做c1Q2′平行于c1Q1，由于Q1和Q2分别位于相邻视差图像，若子图像阵列数为M×M，d为透镜孔径，则相邻视差图像之间间隔为d/M。
位移量按照以下公式计算，
其中，Δn为位移像素值，η为满足视觉舒适的最大视差角正切值，一般静态集成成像满足视觉舒适的最大视差角取值为42′，故η可为1.22×10-2。
为提供最优视觉效果，建议D在公式给出的范围内取最大可能值，分别确定前景相应再现像点深度和后景相应再现像点深度，即计算前景位移量时D取值为计算后景位移量时D取值为可以分别再根据透镜焦距F采用以上公式算出前景位移量和后景位移量，分别记为Δnf和Δnb。
所述根据确定的结果分别对前、中、后景复制位移，包括：
前景在水平方向复制M幅，根据前景位移量Δnf，对复制各图像以相同像素值Δnf依次叠加左移M–1次，得到M幅序列图，即第1幅为初始的前景，第2幅为左移Δnf的结果，第3幅为左移2Δnf的结果，…，第M幅为左移(M-1)Δnf的结果；再将得到的M幅水平的序列图分别在垂直方向复制M幅，并对每一行水平的序列图分别沿垂直方向以相同像素值Δnf依次叠加上移M–1次，得到M×M幅前景图像阵列；
后景在水平方向复制M幅，根据后景位移量Δnb，对复制各图像分别以相同像素值Δnb依次叠加右移M–1次，得到M幅序列图，即第1幅为初始的后景，第2幅为右移Δnb的结果，第3幅为右移2Δnb的结果，…，第M幅为右移(M-1)Δnb的结果；再将得到的M幅水平的序列图分别在垂直方向复制M幅，并对每一行水平的序列图分别沿垂直方向以相同像素值Δnb依次叠加下移M–1次，得到M×M幅后景图像阵列；
中景图像保持不变，在水平方向复制M幅，得到M幅序列图；再将得到的水平的序列图分别在垂直方向复制M幅，得到M×M幅中景图像阵列。
步骤三：将相同视角的前、中、后景组合得到M×M幅子图像阵列。
根据步骤二所得复制位移的结果，再将相同视角(位于图像阵列中相同位置)的前、中、后景图像组合得到M×M幅子图像阵列。
步骤四：将M×M幅子图像阵列抽样合成得到一幅单元图像阵列(集成图像)。
本发明基于子图像阵列与单元图像阵列的映射关系，将子图像阵列连续抽样合成单元图像阵列。
所述将子图像阵列抽样合成得到单元图像阵列，子图像幅数为M×M，将每幅子图像11,12,…M M，以n×n像素为单位分为众多单元，
各幅子图像在子图像阵列中的位置记为(a，b)，a的取值为1,2,…M，b的取值为1,2,…M，参见图4，各子图像S11、S12…S1M，S21、S22…S2M，…，SM1、SM2…SMM在子图像阵列中的位置按行列表示可为(1，1)、(1，2)…(1，M)，(2，1)、(2，2)…(2，M)，…，(M，1)、(M，2)…(M，M)；
设每幅子图像中有P×Q个单元，各单元在子图像中的位置记为(p，q)，p的取值为1,2,…P，q的取值为1,2,…Q；各子图像中相应某位置(p，q)的单元将合成为单元图像阵列中的一幅单元图像，同理该单元图像在单元图像阵列中的位置可记为(p，q)；
任意子图像的每个单元中有n×n个像素，一个像素在单元中的位置记为(c，d)，c的取值为1,2,…n，d的取值为1,2,…n，参见图4，像素11、12…1n，21、22…2n，…，n1、n2…nn在单元中的位置为(1，1)、(1，2)…(1，n)，(2，1)、(2，2)…(2，n)，…，(n，1)、(n，2)…(n，n)。
将M×M幅子图像相应单元逐一抽样合成得到一幅单元图像阵列(集成图像)，参见图5，对各子图像中相应某位置(p，q)的单元进行合成以得到相应单元图像时，采用Sabcd简化表示子图像(a，b)中某单元(p，q)中的像素点(c，d)。每一个单元图像的像素将取自所有子图像中的一个相应子图像单元，来自相同位置(p，q)的子图像单元像素将合成一个单元图像(p，q)。每个单元图像包含像素点M2×n2个，包括n2个像素块，像素块在单元图像中的位置也可以采用行列方式表示，每个像素块包括M2个像素，像素在像素块中的位置也可以采用行列方式表示。应依次抽取子图像每个单元中的指定像素点在单元图像中逆序排列。
即对于单元(p，q)相应的单元图像，需抽取各子图像(a，b)的单元(p，q)中的所有n×n像素点到相应单元图像每个像素块中的(M+1-a，M+1-b)位置，其中像素点(c，d)被抽取至此单元图像中位置为(n+1-c，n+1-d)的像素块中对应的(M+1-a，M+1-b)位置上。
单元图像阵列(集成图像)的物理尺寸和子图像相同，只是分辨率为子图像M倍。
步骤五：将单元图像阵列通过输出设备(例如喷墨打印机)打印在打印纸上，覆上立体显示透镜阵列(或正交柱透镜光栅)再现立体图像。
为了保证单元图像阵列与立体显示透镜阵列(或正交柱透镜光栅)的匹配，已知透镜阵列或正交柱透镜光栅的分辨率为a，则需设定平面图像分辨率为n×a，相应子图像分辨率亦为n×a，则单元图像阵列分辨率为M×n×a，一般地，为了在特定立体显示透镜阵列(或正交柱透镜光栅)和输出设备下获得高质量的单元图像阵列，M×n尽量大且需满足M×n×a≤A/2，A为输出设备的最高输出分辨率。
例如，针对输入的平面图像应用以上流程，平面图像由三个位于不同景深的图层组成，立体显示采用透镜阵列，透镜阵列分辨率为25.10lpi，透镜焦距为0.18cm。取M＝3，n＝3，则平面图像分辨率相应为75.3lpi。
根据计算得到前、后景位移量分别为[-6，7]，其中负值表示左移，正值表示右移；在Photoshop中分别复制各图层，以此位移值依次分别位移前、后景图层，再将相应视角前、中、后景组合获得3×3子图像阵列。
再将子图像阵列采取连续编码合成方法在Matlab中生成单元图像阵列。
最后，采用EPSON2880喷墨打印机将单元图像阵列打印于高质量打印纸，将打印图放置于透镜阵列的焦平面上，单元透镜与单元图像精确对准，从而透过透镜阵列再现立体图像。
可见，本发明提供了一种适于实用的基于平面图像的静态集成成像方法。
具体实施时，该方法可采用计算机软件技术实现自动运行流程，也可以采用模块化方式提供相应系统。本发明实施例还相应提供一种基于平面图像的静态集成成像系统，包括以下模块：
第一模块，用于分别确定平面图像的前景、中景和后景；
第二模块，用于分别对前景、中景和后景复制位移得到相应的M×M幅阵列图像，包括计算前景位移量和后景位移量，分别记为Δnf和Δnb，根据预设的行列数M进行以下复制位移，
前景在水平方向复制M幅，根据前景位移量Δnf，对复制各图像以相同像素值依次叠加左移M–1次，得到M幅序列图；再将得到的M幅水平的序列图分别在垂直方向复制M幅，并对每一行水平的序列图分别沿垂直方向以相同像素值依次叠加上移M–1次，得到M×M幅前景图像阵列；
后景在水平方向复制M幅，根据后景位移量Δnb，对复制各图像以相同像素值依次叠加右移M–1次，得到M幅序列图；再将得到的M幅水平的序列图分别在垂直方向复制M幅，并对每一行水平序列图分别沿垂直方向以相同像素值依次叠加下移M–1次，得到M×M幅后景图像阵列；
中景图像在水平方向复制M幅，得到M幅序列图；再将得到的水平序列图分别在垂直方向复制M幅，得到M×M幅中景图像阵列；
第三模块，用于根据第二模块所得复制位移的结果，将相同视角的前景、中景和后景组合得到M×M幅子图像阵列；
第四模块，用于将M×M幅子图像阵列抽样合成得到一幅单元图像阵列，实现方式如下，
各幅子图像在子图像阵列中的位置记为(a，b)，a的取值为1,2,…M，b的取值为1,2,…M；
将每幅子图像以n×n像素为单位划分单元，设每幅子图像中有P×Q个单元，各单元在子图像中的位置记为(p，q)，p的取值为1,2,…P，q的取值为1,2,…Q；各子图像中相应某位置(p，q)的单元将合成为单元图像阵列中的一幅单元图像，该单元图像在单元图像阵列中的位置记为(p，q)；
任意子图像的每个单元中有n×n个像素，一个像素在单元中的位置记为(c，d)，c的取值为1,2,…n，d的取值为1,2,…n；
将M×M幅子图像相应单元逐一抽样合成得到一幅单元图像阵列，对各子图像中相应某位置(p，q)的单元进行合成以得到相应单元图像，每个单元图像包含像素点M2×n2个，分为n2个像素块，每个像素块包括M2个像素，抽取各子图像(a，b)的单元(p，q)中的所有n×n像素点到相应单元图像每个像素块中的(M+1-a，M+1-b)位置，其中像素点(c，d)被抽取至此单元图像中位置为(n+1-c，n+1-d)的像素块中对应的(M+1-a，M+1-b)位置上；第五模块，用于将单元图像阵列通过输出设备打印在打印纸上，以支持覆上立体显示透镜阵列或正交柱透镜光栅再现立体图像。
各模块具体实现参见相应步骤，本发明不予赘述。
本发明中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种基于平面图像的静态集成成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，分别确定平面图像的前景、中景和后景；
步骤二，分别对前景、中景和后景复制位移得到相应的M×M幅阵列图像，包括计算前景位移量和后景位移量，分别记为Δnf和Δnb，根据预设的行列数M进行以下复制位移，
前景在水平方向复制M幅，根据前景位移量Δnf，对复制各图像以相同像素值依次叠加左移M–1次，得到M幅序列图；再将得到的M幅水平的序列图分别在垂直方向复制M幅，并对每一行水平的序列图分别沿垂直方向以相同像素值依次叠加上移M–1次，得到M×M幅前景图像阵列；
后景在水平方向复制M幅，根据后景位移量Δnb，对复制各图像以相同像素值依次叠加右移M–1次，得到M幅序列图；再将得到的M幅水平的序列图分别在垂直方向复制M幅，并对每一行水平序列图分别沿垂直方向以相同像素值依次叠加下移M–1次，得到M×M幅后景图像阵列；
中景图像在水平方向复制M幅，得到M幅序列图；再将得到的水平序列图分别在垂直方向复制M幅，得到M×M幅中景图像阵列；
其中，像素位移量的范围根据满足视觉舒适的最大视差角确定，计算前景位移量和后景位移量时按照以下公式计算，
<mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>n</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>D</mi>
<mi>F</mi>
</mfrac>
<mo>,</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msup>
<mi>L</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mi>E</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>)</mo>
<mi>&eta;</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>L</mi>
<mi>&eta;</mi>
<mo>-</mo>
<mi>E</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&le;</mo>
<mi>D</mi>
<mo>&le;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msup>
<mi>L</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mi>E</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>)</mo>
<mi>&eta;</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>L</mi>
<mi>&eta;</mi>
<mo>+</mo>
<mi>E</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中，Δn为位移像素值，F为透镜焦距，D为再现像点深度，L为观看距离，E为双眼间距，η为满足视觉舒适的最大视差角正切值；
步骤三，根据步骤二所得复制位移的结果，将相同视角的前景、中景和后景组合得到M×M幅子图像阵列；
步骤四，将M×M幅子图像阵列抽样合成得到一幅单元图像阵列，实现方式如下，
各幅子图像在子图像阵列中的位置记为(a，b)，a的取值为1,2,…M，b的取值为1,2,…M；
将每幅子图像以n×n像素为单位划分单元，为根据输出设备的最高输出分辨率实现静态集成成像，设已知透镜阵列或正交柱透镜光栅的分辨率为o，则设定平面图像分辨率为n×o，相应子图像分辨率亦为n×o，单元图像阵列分辨率为M×n×o，使M×n尽量大且满足M×n×o≤A/2，A为输出设备的最高输出分辨率；
设每幅子图像中有P×Q个单元，各单元在子图像中的位置记为(p，q)，p的取值为1,2,…P，q的取值为1,2,…Q；各子图像中相应某位置(p，q)的单元将合成为单元图像阵列中的一幅单元图像，该单元图像在单元图像阵列中的位置记为(p，q)；
任意子图像的每个单元中有n×n个像素，一个像素在单元中的位置记为(c，d)，c的取值为1,2,…n，d的取值为1,2,…n；
将M×M幅子图像相应单元逐一抽样合成得到一幅单元图像阵列，对各子图像中相应某位置(p，q)的单元进行合成以得到相应单元图像，每个单元图像包含像素点M2×n2个，分为n2个像素块，每个像素块包括M2个像素，抽取各子图像(a，b)的单元(p，q)中的所有n×n像素点到相应单元图像每个像素块中的(M+1-a，M+1-b)位置，其中像素点(c，d)被抽取至此单元图像中位置为(n+1-c，n+1-d)的像素块中对应的(M+1-a，M+1-b)位置上；步骤五，将单元图像阵列通过输出设备打印在打印纸上，覆上立体显示透镜阵列或正交柱透镜光栅再现立体图像。
2.根据权利要求1所述基于平面图像的静态集成成像方法，其特征在于：步骤二中，根据景深确定位移的方向和位移量，位移的方向保证前景位移后得到的是成像于像平面前面的负视差，后景位移后得到的是成像于像平面后面的正视差，而中景为成像于像平面的零视差。
3.根据权利要求2所述基于平面图像的静态集成成像方法，其特征在于：η为1.22×10-2。
4.根据权利要求2所述基于平面图像的静态集成成像方法，其特征在于：计算前景位移量时D取值为计算后景位移量时D取值为
5.根据权利要求1或2或3或4所述基于平面图像的静态集成成像方法，其特征在于：基于用眼习惯是从左向右看，确定前景的位移方向为左移，后景的位移方向为右移。
6.一种基于平面图像的静态集成成像系统，其特征在于，包括以下模块：
第一模块，用于分别确定平面图像的前景、中景和后景；
第二模块，用于分别对前景、中景和后景复制位移得到相应的M×M幅阵列图像，包括计算前景位移量和后景位移量，分别记为Δnf和Δnb，根据预设的行列数M进行以下复制位移，
前景在水平方向复制M幅，根据前景位移量Δnf，对复制各图像以相同像素值依次叠加左移M–1次，得到M幅序列图；再将得到的M幅水平的序列图分别在垂直方向复制M幅，并对每一行水平的序列图分别沿垂直方向以相同像素值依次叠加上移M–1次，得到M×M幅前景图像阵列；
后景在水平方向复制M幅，根据后景位移量Δnb，对复制各图像以相同像素值依次叠加右移M–1次，得到M幅序列图；再将得到的M幅水平的序列图分别在垂直方向复制M幅，并对每一行水平序列图分别沿垂直方向以相同像素值依次叠加下移M–1次，得到M×M幅后景图像阵列；
中景图像在水平方向复制M幅，得到M幅序列图；再将得到的水平序列图分别在垂直方向复制M幅，得到M×M幅中景图像阵列；
其中，像素位移量的范围根据满足视觉舒适的最大视差角确定，计算前景位移量和后景位移量时按照以下公式计算，
<mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>n</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>D</mi>
<mi>F</mi>
</mfrac>
<mo>,</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msup>
<mi>L</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mi>E</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>)</mo>
<mi>&eta;</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>L</mi>
<mi>&eta;</mi>
<mo>-</mo>
<mi>E</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&le;</mo>
<mi>D</mi>
<mo>&le;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msup>
<mi>L</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mi>E</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>)</mo>
<mi>&eta;</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>L</mi>
<mi>&eta;</mi>
<mo>+</mo>
<mi>E</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中，Δn为位移像素值，F为透镜焦距，D为再现像点深度，L为观看距离，E为双眼间距，η为满足视觉舒适的最大视差角正切值；
第三模块，用于根据第二模块所得复制位移的结果，将相同视角的前景、中景和后景组合得到M×M幅子图像阵列；
第四模块，用于将M×M幅子图像阵列抽样合成得到一幅单元图像阵列，实现方式如下，
各幅子图像在子图像阵列中的位置记为(a，b)，a的取值为1,2,…M，b的取值为1,2,…M；
将每幅子图像以n×n像素为单位划分单元，为根据输出设备的最高输出分辨率实现静态集成成像，设已知透镜阵列或正交柱透镜光栅的分辨率为o，则设定平面图像分辨率为n×o，相应子图像分辨率亦为n×o，单元图像阵列分辨率为M×n×o，使M×n尽量大且满足M×n×o≤A/2，A为输出设备的最高输出分辨率；
设每幅子图像中有P×Q个单元，各单元在子图像中的位置记为(p，q)，p的取值为1,2,…P，q的取值为1,2,…Q；各子图像中相应某位置(p，q)的单元将合成为单元图像阵列中的一幅单元图像，该单元图像在单元图像阵列中的位置记为(p，q)；
任意子图像的每个单元中有n×n个像素，一个像素在单元中的位置记为(c，d)，c的取值为1,2,…n，d的取值为1,2,…n；
将M×M幅子图像相应单元逐一抽样合成得到一幅单元图像阵列，对各子图像中相应某位置(p，q)的单元进行合成以得到相应单元图像，每个单元图像包含像素点M2×n2个，分为n2个像素块，每个像素块包括M2个像素，抽取各子图像(a，b)的单元(p，q)中的所有n×n像素点到相应单元图像每个像素块中的(M+1-a，M+1-b)位置，其中像素点(c，d)被抽取至此单元图像中位置为(n+1-c，n+1-d)的像素块中对应的(M+1-a，M+1-b)位置上；第五模块，用于将单元图像阵列通过输出设备打印在打印纸上，以支持覆上立体显示透镜阵列或正交柱透镜光栅再现立体图像。
7.根据权利要求6所述基于平面图像的静态集成成像系统，其特征在于：第二模块中，根据景深确定位移的方向和位移量，位移的方向保证前景位移后得到的是成像于像平面前面的负视差，后景位移后得到的是成像于像平面后面的正视差，而中景为成像于像平面的零视差。
8.根据权利要求7所述基于平面图像的静态集成成像系统，其特征在于：η为1.22×10-2。
9.根据权利要求7所述基于平面图像的静态集成成像系统，其特征在于：计算前景位移量时D取值为计算后景位移量时D取值为
10.根据权利要求6或7或8或9所述基于平面图像的静态集成成像系统，其特征在于：基于用眼习惯是从左向右看，确定前景的位移方向为左移，后景的位移方向为右移。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510867805.0A CN105430372B (zh) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | 一种基于平面图像的静态集成成像方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510867805.0A CN105430372B (zh) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | 一种基于平面图像的静态集成成像方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105430372A CN105430372A (zh) | 2016-03-23 |
| CN105430372B true CN105430372B (zh) | 2017-10-03 |
Family
ID=55508269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510867805.0A Expired - Fee Related CN105430372B (zh) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | 一种基于平面图像的静态集成成像方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105430372B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107580207A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-01-12 | 武汉华星光电技术有限公司 | 光场3d显示单元图像的生成方法及生成装置 |
| CN110290373B (zh) * | 2019-03-11 | 2020-12-08 | 长春理工大学 | 一种增大视角的集成成像计算重构方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3613539A (en) * | 1968-07-26 | 1971-10-19 | Leslie Peter Dudley | Integral photography |
| CN102300113A (zh) * | 2011-09-03 | 2011-12-28 | 四川大学 | 基于稀疏摄像机阵列的集成成像微图像阵列生成方法 |
-
2015
- 2015-11-30 CN CN201510867805.0A patent/CN105430372B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3613539A (en) * | 1968-07-26 | 1971-10-19 | Leslie Peter Dudley | Integral photography |
| CN102300113A (zh) * | 2011-09-03 | 2011-12-28 | 四川大学 | 基于稀疏摄像机阵列的集成成像微图像阵列生成方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 基于微透镜阵列实现全真立体显示技术的研究;谢俊国等;《中国体视学与图像分析》;20080325;正文第1.1-1.2节 * |
| 激光》.2005,正文第3-5节. * |
| 立体成像系统教学模型和视差控制方法;侯春萍等;《天津大学学报》;20050525;全文 * |
| 陈君等.基于光学/数字图像处理的平面图像立体化技术.《光电子• * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105430372A (zh) | 2016-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102209254B (zh) | 一种一维集成成像方法和装置 | |
| CN103974055B (zh) | 3d照片生成系统及方法 | |
| CN101902657B (zh) | 一种基于深度图分层的虚拟多视点图像的生成方法 | |
| CN104007556B (zh) | 基于微透镜阵列组的低串扰集成成像三维显示方法 | |
| CN107105216B (zh) | 一种基于针孔阵列的连续视差、广视角的三维光场显示装置 | |
| CN103809293B (zh) | 基于子像素的3d集成成像显示设备 | |
| CN105959669B (zh) | 一种基于重映射的集成成像微图像阵列快速生成方法 | |
| CN101916455B (zh) | 一种高动态范围纹理三维模型的重构方法及装置 | |
| Hong et al. | Three-dimensional visualization of partially occluded objects using integral imaging | |
| CN104168472B (zh) | 一种显示参数可交互控制的集成成像显示系统及其控制方法 | |
| CN103297796A (zh) | 一种基于集成成像的双视3d显示方法 | |
| Cho et al. | Computational reconstruction of three-dimensional integral imaging by rearrangement of elemental image pixels | |
| CN104104939B (zh) | 一种宽视角的集成成像三维显示系统 | |
| CN104063843A (zh) | 一种基于中心投影的集成立体成像元素图像生成的方法 | |
| CN104079913B (zh) | 光栅式立体显示器兼容2d-3d显示的子像素排列方法、装置 | |
| CN103019021A (zh) | 一种3d光场相机及其拍摄图像的处理方法 | |
| CN105430372B (zh) | 一种基于平面图像的静态集成成像方法及系统 | |
| CN207037243U (zh) | 3d显示装置 | |
| Shin et al. | Computational implementation of asymmetric integral imaging by use of two crossed lenticular sheets | |
| US10520649B2 (en) | Method of displaying an enhanced three-dimensional image | |
| CN103313084B (zh) | 基于不同微透镜阵列参数的集成成像两次拍摄法 | |
| Deng et al. | The realization of computer generated integral imaging based on two step pickup method | |
| CN103024417A (zh) | 全视差立体成像方法 | |
| CN102376207A (zh) | Led立体显示屏及制作方法、显示系统和显示方法 | |
| CN103873850B (zh) | 基于集成成像的多视点图像重建方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171003 Termination date: 20181130 |