CN107071391B - 一种增强显示3d裸眼图形的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及三维技术领域，公开了一种增强显示3D裸眼图形的方法，包括如下步骤：(1)采集单元对目标图像进行采集；(2)对获取的图像进行处理：①检查是否满足变换条件；②计算直方图中每个灰度级像素的个数和直方图的宽高；③计算和设置新的灰度值；(3)将图像进行合成显示。本发明通过多目相机和数据采集单元对原有的图形进行采集，从多个角度对实际图像的三维图像进行拍摄和获取，使多目相机获取的目标图像的成像更加准确和细节更加全面；对多目相机获取的图像，进行灰度级的变换，直方图上灰度分布较密的部分被拉伸，灰度分布稀疏的部分被压缩，从而使一副图像的对比度在总体上得到增强，也使三维图像的亮度和立体感效果更加好。
Description
技术领域
本发明涉及三维技术领域，特别是涉及一种增强显示3D裸眼图形的方法。
背景技术
3D立体成像的原理在于让人的左右眼分别观看到同一物体但视角不同的两幅图片，利用人的两眼视差可形成立体图像的原理，在平面显示媒体上产生立体场景的显示效果。
计算机屏幕是平面二维的，我们之所以能欣赏到真如实物般的三维图像，是因为显示在计算机屏幕上时色彩灰度的不同而使人眼产生视觉上的错觉，而将二维的计算机屏幕感知为三维图像。基于色彩学的有关知识，三维物体边缘的凸出部分一般显高亮度色，而凹下去的部分由于受光线的遮挡而显暗色。
但是，传统的裸眼3D显示技术中存在有画面亮度低、分辨率显示不稳定，导致3D效果不强、画面失真，达不到预期的三维效果。
发明内容
本发明针对现有技术中3D效果不强、画面失真的缺点，提供了一种增强显示3D裸眼图形的方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决。
一种增强显示3D裸眼图形的方法，包括如下步骤：
(1)采集单元对目标图像进行采集：采集单元包括多目相机和数据采集单元，多目相机构成相机阵列，对目标图像三维成像的不同角度的实际图像进行拍摄和获取，将拍摄到的数据上传至数据采集单元；
(2)对获取的图像进行处理：将数据采集单元获取到的每个图像进行转换形成直方图，分别将每个直方图分别改变成近似均匀分布的直方图，设提高图像对比的变换函数为f(x)，则操作包括：
①检查是否满足变换条件：f(x)在0<＝x<＝L-1上单调递增，其中L表示灰度级，L＝256；f(x)的范围在[0，L-1]；
②计算直方图中每个灰度级像素的个数和直方图的宽高；
③计算和设置新的灰度值：根据步骤②中计算的像素个数和宽高，设直方图中每个灰度级像素的个数为h(xi)，w为宽，h为高，则计算新的灰度值，计算公式如下：
(3)将图像进行合成显示：根据步骤(2)得到的图像数据，进行渲染形成3D渲染图像，直到完成全部图像数据3D渲染工作；获取全部3D渲染图像，对原始3D图像进行叠加，得到最终的3D裸眼图像进行显示。
作为优选，步骤(1)中，多目相机以汇聚式结构进行排布，各个多目相机之间排列间隔距离相等，各个多目相机的光心位于同一水平线上，各个多目相机的光轴位于同一平面内，通过上述的多目相机位置的设置，使图片的拍摄效果达到最佳。
作为优选，步骤(1)中，数据采集单元包括采集硬件，采集硬件包括采集芯片、存储内存、相机电路、不同规格的镜头；采集芯片用于采集图片的图片数据和软件参数，并存入到存储内存中；软件参数包括图像裁剪区域、分辨率、曝光时间、颜色矫正和Bayer转换类型；不同规格的镜头用于适应不同大小的图片拍摄，在合成的过程中，这些参数需要保持一致，这样才能使裸眼3D实现一个较好的效果。
作为优选，步骤(3)中，还连接有用于显示图像的3D显示装置，3D显示装置包括2D显示屏和光栅。
作为优选，3D显示装置连接有亮度控制模块，亮度控制模块包括单片机、调控电阻和亮度传感器，亮度传感器连接单片机，单片机连接调控电阻，单片机用于控制调控电阻的大小。
作为优选，2D显示屏为LCD显示屏。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
本发明通过多目相机和数据采集单元对原有的图形进行采集，从多个角度对实际图像的三维图像进行拍摄和获取，使多目相机获取的目标图像的成像更加准确和细节更加全面；对多目相机获取的图像，进行灰度级的变换，使算出均衡化后各像素的灰度值，直方图上灰度分布较密的部分被拉伸，灰度分布稀疏的部分被压缩，从而使一副图像的对比度在总体上得到增强，也使三维图像的亮度和立体感效果更加好。
附图说明
图1是本发明一种增强显示3D裸眼图形的方法中工作流程示意图；
图2是本发明一种增强显示3D裸眼图形的方法中多目相机拍摄目标图像的效果图；
图3是图2灰度级处理后的效果图；
图4是本发明一种增强显示3D裸眼图形的方法中多目相机的排列示意图；
图5是本发明一种增强显示3D裸眼图形的方法中运行结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图1至图5所示，一种增强显示3D裸眼图形的方法，包括如下步骤：
(1)采集单元对目标图像进行采集：采集单元包括多目相机和数据采集单元，多目相机构成相机阵列，对目标图像三维成像的不同角度的实际图像进行拍摄和获取，将拍摄到的数据上传至数据采集单元；
(2)对获取的图像进行处理：将数据采集单元获取到的每个图像进行转换形成直方图，分别将每个直方图分别改变成近似均匀分布的直方图，设提高图像对比的变换函数为f(x)，则操作包括：
①检查是否满足变换条件：f(x)在0<＝x<＝L-1上单调递增，其中L表示灰度级，L＝256；f(x)的范围在[0，L-1]；
②计算直方图中每个灰度级像素的个数和直方图的宽高；
③计算和设置新的灰度值：根据步骤②中计算的像素个数和宽高，设直方图中每个灰度级像素的个数为h(xi)，w为宽，h为高，则计算新的灰度值，计算公式如下：
(3)将图像进行合成显示：根据步骤(2)得到的图像数据，进行渲染形成3D渲染图像，直到完成全部图像数据3D渲染工作；获取全部3D渲染图像，对原始3D图像进行叠加，得到最终的3D裸眼图像进行显示。
多目相机以汇聚式结构进行排布，各个多目相机之间排列间隔距离相等，各个多目相机的光心位于同一水平线上，各个多目相机的光轴位于同一平面内，使光轴都汇聚于一点，该点即为目标图像放置的中心位置，通过上述的多目相机位置的设置，使图片的拍摄效果达到最佳。
数据采集单元包括采集硬件，采集硬件包括采集芯片、存储内存、相机电路、不同规格的镜头；采集芯片用于采集图片的图片数据和软件参数，并存入到存储内存中；软件参数包括图像裁剪区域、分辨率、曝光时间、颜色矫正和Bayer转换类型；不同规格的镜头用于适应不同大小的图片拍摄，在合成的过程中，这些参数需要保持一致，这样才能使裸眼3D实现一个较好的效果，同时也方便对不同图像的拍摄，具有良好的复用性。
还连接有用于显示图像的3D显示装置，3D显示装置包括2D显示屏和光栅，光栅采用柱镜光栅，3D显示装置将不同视差图像的光线在空间中进行分开，并使其在最佳观看距离处进行汇聚，使不同视差图像的空间分离，当观看者的左右眼分别看到不同视差图像时，根据大脑的融合作用，便会在大脑中形成立体视觉。
3D显示装置连接有亮度控制模块，亮度控制模块包括单片机、调控电阻和亮度传感器，亮度传感器连接单片机，单片机连接调控电阻，单片机用于控制调控电阻的大小，亮度传感器来感应外界亮度情况，然后传输信号给单片机，单片机进行判断后输出信号给调整电阻进行调整电阻的大小，通过电阻大小的改变来对3D显示装置的亮度进行控制，亮度值在0-100之间进行控制，来实现节能和显示效果最佳的目的。
本发明通过多目相机和数据采集单元对原有的图形进行采集，从多个角度对实际图像的三维图像进行拍摄和获取，使多目相机获取的目标图像的成像更加准确和细节更加全面；对多目相机获取的图像，进行灰度级的变换，使算出均衡化后各像素的灰度值，直方图上灰度分布较密的部分被拉伸，灰度分布稀疏的部分被压缩，从而使一副图像的对比度在总体上得到增强，也使三维图像的亮度和立体感效果更加好。
首先放置和调试多目相机，放置在图像周围形成多目相机阵列，总共12个多目相机，阵列呈圆周排列，从不同角度来拍摄裸眼3D图像，根据播放的图像需求设置软件参数和采集硬件；软硬件参数如下：
多目相机镜头参数：焦距8mm；视角(水平)：56°；视角(垂直)：34°；外径尺寸：35mm*29.5mm；
存储内存：Micro SD(TF)卡；容量：128GB；存取速度：读出：30MB/s，写入：30MB/s；
采集芯片：CCD采集芯片。
软件参数：最大分辨率：2048*1536；裁剪分辨率：1280*960；曝光时间：至少20μs；颜色类型：彩色；有效像素：300万。
亮度调节为：60。
软硬件调整完毕后，开启拍摄工作，将目标图像的中心位置放置于多目相机光轴汇聚点上，完成拍摄后，最终裸眼3D图像在3D显示屏中显示。
实施例2
与实施例1相同，不同之处在于：
多目相机镜头参数：焦距10mm；视角(水平)：52°；视角(垂直)：38°；外径尺寸：36mm*29.5mm；
亮度调节为：80。
软硬件调整完毕后，开启拍摄工作，将目标图像的中心位置放置于多目相机光轴汇聚点上，完成拍摄后，最终裸眼3D图像在3D显示屏中显示，得到的效果比实施例1显示的3D图像更广，显示内容更多。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (6)
1.一种增强显示3D裸眼图形的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采集单元对目标图像进行采集：采集单元包括多目相机和数据采集单元，多目相机构成相机阵列，对目标图像三维成像的不同角度的实际图像进行拍摄和获取，将拍摄到的数据上传至数据采集单元；
(2)对获取的图像进行处理：将数据采集单元获取到的每个图像进行转换形成直方图，分别将每个直方图分别改变成近似均匀分布的直方图，设提高图像对比的变换函数为f(x)，则操作包括：
①检查是否满足变换条件：f(x)在0<＝x<＝L-1上单调递增，其中L表示灰度级，L＝256；f(x)的范围在[0，L-1]；
②计算直方图中每个灰度级像素的个数和直方图的宽高；
③计算和设置新的灰度值：根据步骤②中计算的像素个数和宽高，设直方图中每个灰度级像素的个数为h(xi)，w为宽，h为高，x为灰度级，xi为灰度值中的像素个数，则根据变换函数计算，计算公式如下：
(3)将图像进行合成显示：根据步骤(2)得到的图像数据，进行渲染形成3D渲染图像，直到完成全部图像数据3D渲染工作；获取全部3D渲染图像，对原始3D图像进行叠加，得到最终的3D裸眼图像进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种增强显示3D裸眼图形的方法，其特征在于：步骤(1)中，多目相机以汇聚式结构进行排布，各个多目相机之间排列间隔距离相等，各个多目相机的光心位于同一水平线上，各个多目相机的光轴位于同一平面内。
3.根据权利要求1所述的一种增强显示3D裸眼图形的方法，其特征在于：步骤(1)中，数据采集单元包括采集硬件，采集硬件包括采集芯片、存储内存、相机电路、不同规格的镜头；采集芯片用于采集图片的图片数据和软件参数，并存入到存储内存中；软件参数包括图像裁剪区域、分辨率、曝光时间、颜色矫正和Bayer转换类型；不同规格的镜头用于适应不同大小的图片拍摄。
4.根据权利要求1所述的一种增强显示3D裸眼图形的方法，其特征在于：步骤(3)中，还连接有用于显示图像的3D显示装置，3D显示装置包括2D显示屏和光栅。
5.根据权利要求4所述的一种增强显示3D裸眼图形的方法，其特征在于：3D显示装置连接有亮度控制模块，亮度控制模块包括单片机、调控电阻和亮度传感器，亮度传感器连接单片机，单片机连接调控电阻，单片机用于控制调控电阻的大小。
6.根据权利要求4所述的一种增强显示3D裸眼图形的方法，其特征在于：2D显示屏为LCD显示屏。
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