CN105554492A - 一种3d图像的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3D图像的合成方法，其包括以下步骤：(1)在一参考场景中设置一矩形的白纸，该白纸内有两条相互垂直且相交的直线L1和L2，该直线L1和L2的交点为该白纸的中心点O；(2)采用一包括左摄像头和右摄像头的拍摄装置对该包含白纸的参考场景进行拍摄得到左样图和右样图，其中所述左摄像头与右摄像头的位置相对固定；(3)确定该白纸的中心点O分别在左样图以及右样图中的坐标，并利用该中心点O分别在左样图以及右样图中的坐标获得对齐左样图和右样图的移位模式；(4)将该拍摄装置所拍摄的左图像以及右图像按照该移位模式进行移位对齐，并将该对齐后的左图像及右图像合成得到3D图像。

Description

一种3D图像的合成方法
技术领域
本发明涉及一种图像的合成方法，尤其涉及一种3D图像的合成方法。
背景技术
3D图像由于其独特的立体显示效果而越来越受到大众的欢迎。现有的立体拍摄(也称3D拍摄)包括平行式立体拍摄、垂直式立体拍摄、单机双镜头的立体拍摄以及快门式立体拍摄。其中平行式立体拍摄3D图像的原理为：利用拍摄得到的左、右视差图像进行3D图像的合成。然而，由于左图像、右图像在内容上无法重叠而产生重影，并且在固定左右摄像头的相对位置时，由于位置的误差而使得左图像、右图像在内容上存在竖直方向上的偏移，导致合成图像的3D显示效果较差。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种立体显示效果较好的3D图像的合成方法。
本发明提供一种3D图像的合成方法，其包括以下步骤：
(1)在一参考场景中设置一矩形的白纸，该白纸内有两条相互垂直且相交的直线L1和L2，其中该直线L1平行于该白纸的左边界线或右边界线，该直线L1和L2的交点为该白纸的中心点O；
(2)采用一包括左摄像头和右摄像头的拍摄装置对该包含白纸的参考场景进行拍摄得到左样图和右样图，其中所述左摄像头与右摄像头的位置相对固定；
(3)确定该白纸的中心点O分别在左样图以及右样图中的坐标，并利用该中心点O分别在左样图以及右样图中的坐标获得对齐左样图和右样图的移位模式；
(4)将该拍摄装置所拍摄的左图像以及右图像按照该移位模式进行移位对齐，并将该对齐后的左图像及右图像合成得到3D图像。
与现有技术相比较，本发明提供的3D图像的合成方法具有以下优点：通过在参考场景中设置矩形的白纸，然后获得该白纸的中心点在左图像、右图像中的坐标，从而确定左图像、右图像的移位模式，使得该拍摄装置下拍摄的左图像以及右图像只要按照该移位模式进行移位就可实现自动对齐，该对齐后的左图像以及右图像可直接用于合成3D图像。
附图说明
图1为本发明3D图像的合成方法的流程图。
图2为本发明实施例中拍摄得到左样图和右样图(其中，靠左的图为左样图，靠右的图为右样图)。
图3为本发明实施例中获得的右样图的边缘检测图。
图4为对图3边缘检测图进行筛选得到该白纸的左边界线、右边界线以及位于该白纸内的直线L1。
图5为以白纸的近似中心点O1为中心进行截取正方形区域而得到的图。
图6为对图5的正方形区域进行二值化处理后得到的图。
图7为图6中去掉竖向的直线L1后得到的图。
图8为图6中去掉横向的直线L2后得到的图。
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将对本发明提供的3D图像的合成方法作进一步说明。
请参阅图1，本发明提供一种3D图像的合成方法。该方法包括以下步骤：
S1，在一参考场景中设置一矩形的白纸，该白纸内有两条相互垂直且相交的直线L1和L2，其中该直线L1平行于该白纸的左边界线或右边界线，该直线L1和L2的交点为该白纸的中心点O；
S2，采用一包括左摄像头和右摄像头的拍摄装置对该包含白纸的参考场景进行拍摄得到左样图和右样图，其中所述左摄像头与右摄像头的位置相对固定；
S3，确定该白纸的中心点O分别在左样图以及右样图中的坐标，并利用该中心点O分别在左样图以及右样图中的坐标获得对齐左样图和右样图的移位模式；
S4，将该拍摄装置所拍摄的左图像以及右图像按照该移位模式进行移位对齐，并将该对齐后的左图像及右图像合成得到3D图像。
在步骤S1中，所述参考背景不限，只要在颜色上与该白纸能相区别即可。优选的，该参考背景越简单越好。该白纸固定于该参考场景的中间。本实施例中，所述参考背景及白纸的放置见图2。
在步骤S2中，该拍摄装置采用平行式立体拍摄的方式进行拍摄。本实施例中，将该拍摄设备置于该参考场景前的固定位置进行拍摄，得到的左样图和右样图请参见图2。
在步骤S3中，确定该白纸的中心点O分别在左样图以及右样图中的坐标具体包括以下步骤：
S31，通过直线检测的方式对该左样图中的白纸进行定位，得到该白纸所在的矩形区域；
S32，以该矩形区域的四个顶点确定该白纸的近似中心点O1，以该近似中心点O1为中心在该矩形区域内部截取一正方形区域，并在该正方形区域内分别进行直线L1和L2的拟合，得到直线L1和L2的直线方程；
S33，通过直线L1和L2的直线方程，求出直线L1和L2的交点的坐标，即为中心点O在左样图中的坐标(x1，y1)；
S34，重复步骤S31至步骤S33，得到中心点O在右样图中的坐标(x2，y2)。
在步骤S31中，通过直线检测的方式对该左样图中的白纸进行定位，得到该白纸所在的矩形区域，具体为：
采用边缘检测算子获得左样图的边缘检测图；
在该边缘检测图中通过竖向的直线检测定位白纸的左右边界；以及
利用该白纸的左右边界线确定该白纸所在的矩形区域。
具体的，在该边缘检测图中通过竖向的直线检测定位白纸的左右边界；以及利用该白纸的左右边界线确定该白纸所在的矩形区域的过程具体为：
从该边缘检测图中利用直线检测及控制斜率的方法筛选出所有的竖向的线；
保留长度大于某一阈值的竖向的直线，得到该白纸的左边界线及右边界线，同时位于该白纸内的直线L1也会被检出；以及
利用图像中所有剩余的竖向的直线，即白纸的左边界线、右边界线及直线L1，确定一个包含所有这些竖向的直线的最小的矩形。
可以理解，该矩形的确定实际只与左边界线、右边界线有关，因为直线L1在白纸内部，对该矩形的确定不产生影响。
本实施例中，采用边缘检测算子获得右样图的边缘检测图(如图3所示)，对图3进行竖向的直线检测，保留长度大于某一阈值的竖向的直线，得到该白纸的左边界线、右边界线以及位于白纸内的竖向的直线L1(如图4所示)。
在步骤S32中，在该正方形区域内分别进行直线L1和L2的拟合具体为：对该正方形区域进行二值化处理，然后采用留一的原则分别对直线L1和L2进行拟合。
本实施例中，以该矩形区域中心点O1为中心截取一正方形区域(如图5所示)，对该正方形区域进行二值化处理(二值化处理后得到的图如图6所示)，再分别采用留一的原则即去掉竖向的直线L1后得到图7以拟合横向的直线L2，以及去除直线L2后得到图8以拟合直线L1，最后得到直线L1和L2的直线方程。
在步骤S3中，利用该中心点O分别在左样图以及右样图中的坐标获得左右样图的移位模式具体为：
将左样图中所有像素列向左移动个像素单位，将右样图所有像素列向右移动个像素单位以实现左样图与右样图在水平方向的对齐，其中Δx≡x1-x2；以及
将左样图中所有像素列向下或向上移动个像素单位，将右样图所有像素列向上或向上移动个像素单位以实现左样图与右样图在垂直方向的对齐，其中Δy≡y1-y2，右样图以及左样图的移动方向与Δy的符号保持一致。
可以理解，为了使移位前后左样图及右样图的大小不变，对于移位后左样图及右样图中缺失的像素列用零补齐。将左样图及右样图进行水平移动后，中心点O具有相同的列坐标，即在水平方向上实现对齐。将左样图及右样图进行垂直移动后，中心点O具有相同的行坐标，即在垂直方向上实现对齐。
在步骤S4中，该移位模式存储于该拍摄装置中，在后续的拍摄过程中该拍摄装置对不同的场景拍摄得到左图像以及右图像。将左图像以及右图像按照该移位模式进行移位而实现自动对齐。该对齐后的左图像及右图像可直接合成得到3D图像。
与现有技术相比较，本发明提供的3D图像的合成方法具有以下优点：通过在参考场景中设置矩形的白纸，然后获得该白纸的中心点在左图像、右图像中的坐标，从而确定左图像、右图像的移位模式，使得该拍摄装置下拍摄的左图像以及右图像只要按照该移位模式进行移位就可实现自动对齐，该对齐后的左图像以及右图像可直接用于合成3D图像。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种3D图像的合成方法，其包括以下步骤：
(1)在一参考场景中设置一矩形的白纸，该白纸内有两条相互垂直且相交的直线L1和L2，其中该直线L1平行于该白纸的左边界线或右边界线，该直线L1和L2的交点为该白纸的中心点O；
(2)采用一包括左摄像头和右摄像头的拍摄装置对该包含白纸的参考场景进行拍摄得到左样图和右样图，其中所述左摄像头与右摄像头的位置相对固定；
(3)确定该白纸的中心点O分别在左样图以及右样图中的坐标，并利用该中心点O分别在左样图以及右样图中的坐标获得对齐左样图和右样图的移位模式；
(4)将该拍摄装置所拍摄的左图像以及右图像按照该移位模式进行移位对齐，并将该对齐后的左图像及右图像合成得到3D图像。
2.如权利要求1所述的3D图像的合成方法，其特征在于，步骤(3)中确定该白纸的中心点O分别在左样图以及右样图中的坐标具体包括以下步骤：
(31)通过直线检测的方式对该左样图中的白纸进行定位，得到该白纸所在的矩形区域；
(32)以该矩形区域的四个顶点确定该白纸的近似中心点O1，以该近似中心点O1为中心在该矩形区域内部截取一正方形区域，并在该正方形区域内分别进行直线L1和L2的拟合，得到直线L1和L2的直线方程；
(33)通过直线L1和L2的直线方程，求出直线L1和L2的交点的坐标，即为中心点O在左样图中的坐标(x1，y1)；
(34)重复步骤(31)至(33)，得到中心点O在右样图中的坐标(x2，y2)。
3.如权利要求2所述的3D图像的合成方法，其特征在于，在步骤(31)中通过直线检测的方式对该左样图中的白纸进行定位，得到该白纸所在的矩形区域，具体为：
采用边缘检测算子获得左样图的边缘检测图；
在该边缘检测图中通过竖向的直线检测定位白纸的左右边界；以及
利用该白纸的左右边界线确定该白纸所在的矩形区域。
4.如权利要求3所述的3D图像的合成方法，其特征在于，在该边缘检测图中通过竖向的直线检测定位白纸的左右边界；以及利用该白纸的左右边界线确定该白纸所在的矩形区域的过程具体为：
从该边缘检测图中利用直线检测及控制斜率的方法筛选出所有的竖向的直线；
保留长度大于某一阈值的竖向的直线，得到该白纸的左边界线及右边界线，同时位于该白纸内的直线L1也会被检出；以及
利用图像中所有剩余的竖向的直线，即白纸的左边界线、右边界线及直线L1，确定一个包含所有这些竖向的直线的最小的矩形。
5.如权利要求2所述的3D图像的合成方法，其特征在于，在步骤(32)中在该正方形区域内分别进行直线L1和L2的拟合具体为：对该正方形区域进行二值化处理，然后采用留一的原则分别对直线L1和L2进行拟合。
6.如权利要求2所述的3D图像的合成方法，其特征在于，在步骤(3)中利用该中心点O分别在左样图以及右样图中的坐标获得对齐左样图和右样图的移位模式具体为：
将左样图中所有像素列向左移动个像素单位，将右样图所有像素列向右移动个像素单位以实现左样图与右样图在水平方向的对齐，其中Δx≡x1-x2；以及
将左样图中所有像素列向下或向上移动个像素单位，将右样图所有像素列向上或向上移动个像素单位以实现左样图与右样图在垂直方向的对齐，其中Δy≡y1-y2，右样图以及左样图的移动方向与Δy的符号保持一致。
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