CN111263132A - 一种集成成像环扇形微图像阵列生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种集成成像环扇形微图像阵列生成方法，所述方法通过计算每个环扇形图像元对应的中心点坐标，并以该中心点为原点建立每个图像元对应的坐标系，之后检测周围像素点到中心点的距离和夹角，对环扇形区域内的像素进行精确筛选，最终生成环扇形微图像阵列。所述方法可为桌面360°环视或单边环绕观看3D显示提供正确的数据来源。

Description

一种集成成像环扇形微图像阵列生成方法

一、技术领域

本发明涉及3D信息获取技术，特别涉及一种集成成像环扇形微图像阵列生成方法。

二、背景技术

集成成像是一种裸眼3D技术，主要包括获取和显示两个互逆过程。获取时，利用摄像机阵列对场景进行拍摄，将场景不同角度的信息处理生成微图像阵列；显示时，微图像阵列通过微透镜阵列在观看空间重建出3D图像。

集成成像3D显示能够重建出全彩色、全视差的真3D图像，因此它不但可以用于常规墙面3D显示中，而且还可应用到桌面360°环视或单边环绕观看3D显示中，如附图1所示。但是，桌面360°环视或单边环绕观看3D显示的最佳观看视区为环形或环扇形，与常规墙面3D显示的方形视区并不一致。同时，环形或环扇形视区内，观看视点也同样为环形或环扇形排布，越靠近内侧，视点排布越密集，这与常规墙面3D显示的等间隔视点排布也不一致。目前尚未有对应环扇形视区的微图像阵列生成方法出现。

三、发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种集成成像环扇形微图像阵列生成方法，所述方法通过计算每个环扇形图像元对应的中心点坐标，并以该中心点为原点建立每个图像元对应的坐标系，之后检测周围像素点到中心点的距离和夹角，对环扇形区域内的像素进行精确筛选，最终生成环扇形微图像阵列。

所述方法包括以下四个步骤。

第一步，获取环扇形排布的视差图像序列。

第二步，计算每个环扇形图像元对应的中心点坐标，建立每个图像元对应的坐标系。

第三步，检测周围像素点到中心点的距离和夹角。

第四步，筛选环扇形区域内的像素，生成环扇形微图像阵列。

所述第一步，获取环扇形排布的视差图像序列步骤中，首先搭建环扇形排布的摄像机阵列，所述摄像机阵列包含的摄像机个数为M×N，其中M表示水平环向上的摄像机个数，N表示径向上的摄像机个数，m和n分别表示摄像机在水平环向和径向上的索引。水平环向上，相邻摄像机与环扇形中心连线的夹角为θ。径向上，相邻摄像机与环扇形中心在一条直线上，相邻摄像机间隔为d。摄像机阵列以会聚式摆放方式对3D场景进行拍摄，获得环扇形排布的M×N幅视差图像序列。

所述第二步，计算每个环扇形图像元对应的中心点坐标，建立每个图像元对应的坐标系。假设环扇形图像元对应的中心点相比常规方形图像元中心点的像素偏移量表示为s_o，则第(i,j)个环扇形图像元对应的中心点O_i,j坐标(x_o,y_o)_i,j满足：

其中，i和j分别表示微图像阵列内环扇形图像元在水平和竖直方向上的索引，i∈{1,2,3,…,I}，j∈{1,2,3,…,J}，I×J为环扇形图像元的个数，W_EI×H_EI表示每个环扇形图像元外围矩形包含的像素数目。接着，以中心点O_i,j为原点，建立第(i,j)个环扇形图像元对应的坐标系x'-y'。

所述第三步，检测周围像素点到中心点的距离和夹角步骤中，中心点周围像素点P_i,j到中心点O_i,j的距离d_i,j(x,y)满足：

其中(x,y)为像素点P_i,j的坐标，x∈[x_o-floor((W_EI-1)/2),x_o+floor(W_EI/2)]，y∈[y_o-floor((H_EI-1)/2)–s_o,y_o+floor(H_EI/2)–s_o]，floor(*)表示取整。像素点P_i,j与中心点O_i,j的连线和x'轴的夹角α_i,j(x,y)满足：

其中，mod(*,*)表示取余。

所述第四步，筛选环扇形区域内的像素，生成环扇形微图像阵列步骤中，对计算的距离d_i,j(x,y)和夹角α_i,j(x,y)进行判断，剔除环扇形区域之外的像素，并将视差图像序列的像素映射到环扇形图像元的像素中，合成环扇形微图像阵列E(x,y)。环扇形微图像阵列E(x,y)与视差图像I_m,n(x,y)满足：

E(x,y)＝I_m,n(x,y) (5)

其中，

表示单个视区在水平环向上的观看视角。

根据本发明提出的一种集成成像环扇形微图像阵列生成方法，通过建立每个图像元对应的坐标系，对环扇形区域内的像素进行精确筛选，生成对应于环扇形观看视区的微图像阵列。所述方法可为桌面360°环视或单边环绕观看3D显示提供正确的数据来源。

四、附图说明

本发明的前述方面及优点从下述结合附图与实施例的详细描述中将得以进一步明确和容易理解，其中：

附图1为(a)桌面360°环视和(b)单边环绕观看3D显示的效果示意图。

附图2为根据本申请一实施例的一种集成成像环扇形微图像阵列生成方法的流程图。

附图3为根据本申请一实施例的摄像机阵列环扇形排布示意图。

附图4为根据本申请一实施例的图像元对应的坐标系示意图。

附图5为根据本申请一实施例生成的环扇形微图像阵列。

上述附图中的图示标号为：

1显示的3D图像，2观看者，3环形观看视区，4环扇形观看视区，5摄像机阵列，6 3D场景，7环扇形图像元，8微图像阵列。

应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。

五、具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的可选的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本文所使用的方位术语“垂直”、“水平”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式也并非对于本申请的限制。

下面将结合本申请公开的实施例及附图对本申请所提出的一种集成成像环扇形微图像阵列生成方法进行详细的描述。

图2示出了根据本申请一实施例的一种集成成像环扇形微图像阵列生成方法，该方法包括以下步骤。

步骤S100，获取环扇形排布的视差图像序列。

步骤S200，计算每个环扇形图像元对应的中心点坐标，建立每个图像元对应的坐标系。

步骤S300，检测周围像素点到中心点的距离和夹角。

步骤S400，筛选环扇形区域内的像素，生成环扇形微图像阵列。

在一个实施例中，所述第一步，获取环扇形排布的视差图像序列步骤中，首先搭建环扇形排布的摄像机阵列，如图3所示。所述摄像机阵列5包含的摄像机个数M×N可以为50×20，其中50表示水平环向上的摄像机个数，20表示径向上的摄像机个数。水平环向上，相邻摄像机与环扇形中心连线的夹角θ可以为1.2°。径向上，相邻摄像机与环扇形中心在一条直线上，相邻摄像机间隔d可以为50mm。摄像机阵列5以会聚式摆放方式对3D场景6进行拍摄，获得环扇形排布的50×20幅视差图像序列。在一个实施例中，3D场景6为一个骰子。

在一个实施例中，所述第二步，计算每个环扇形图像元对应的中心点坐标，建立每个图像元对应的坐标系步骤中，图4示出了根据本申请一实施例的图像元对应的坐标系示意图。假设环扇形图像元对应的中心点相比传统方形图像元中心点的像素偏移量表示为s_o＝37，则第(i,j)个环扇形图像元7对应的中心点O_i,j坐标(x_o,y_o)_i,j满足：

其中，i和j分别表示微图像阵列8内环扇形图像元7在水平和竖直方向上的索引，i∈{1,2,3,…,40}，j∈{1,2,3,…,40}，40×40为环扇形图像元7的个数，W_EI×H_EI＝50×50表示每个环扇形图像元7外围矩形包含的像素数目。在一个实施例中，第(10,10)个环扇形图像元7对应的中心点O_10,10坐标(x_o,y_o)_10,10为(475,512)_10,10。接着，以中心点O_10,10为原点，建立第(10,10)个环扇形图像元7对应的坐标系x'-y'。

在一个实施例中，所述第三步，检测周围像素点到中心点的距离和夹角步骤中，中心点周围像素点P_i,j到中心点O_i,j的距离d_i,j(x,y)满足：

其中(x,y)为像素点P_i,j的坐标，在一个实施例中，x∈[451,500]，y∈[451,500]。像素点P_i,j与中心点O_i,j的连线和x'轴的夹角α_i,j(x,y)满足：

其中，mod(*,*)表示取余。在一个实施例中，坐标为(470,490)的像素点P_10,10距中心点O₁₀,₁₀的距离d_10,10(470,490)为22.56个像素，像素点P_10,10与中心点O_10,10的连线和x'轴的夹角α_10,10(470,490)为103°。

在一个实施例中，所述第四步，筛选环扇形区域内的像素，生成环扇形微图像阵列步骤中，对计算的距离d_i,j(x,y)和夹角α_i,j(x,y)进行判断，剔除环扇形区域之外的像素，并将视差图像序列的像素映射到环扇形图像元的像素中，合成环扇形微图像阵列E(x,y)。环扇形微图像阵列E(x,y)与视差图像I_m,n(x,y)满足：

E(x,y)＝I_m,n(x,y) (5)

其中，

表示单个视区在水平环向上的观看视角。在一个实施例中，

图5示出了根据本申请一实施例生成的环扇形微图像阵列。

Claims (5)

1.一种集成成像环扇形微图像阵列生成方法，其特征在于，所述方法通过计算每个环扇形图像元对应的中心点坐标，并以该中心点为原点建立每个图像元对应的坐标系，之后检测周围像素点到中心点的距离和夹角，对环扇形区域内的像素进行精确筛选，最终生成环扇形微图像阵列；所述方法包括以下四个步骤，第一步，获取环扇形排布的视差图像序列；第二步，计算每个环扇形图像元对应的中心点坐标，建立每个图像元对应的坐标系；第三步，检测周围像素点到中心点的距离和夹角；第四步，筛选环扇形区域内的像素，生成环扇形微图像阵列。

2.根据权利要求1所述的一种集成成像环扇形微图像阵列生成方法，其特征在于，所述第一步，获取环扇形排布的视差图像序列步骤中，首先搭建环扇形排布的摄像机阵列，所述摄像机阵列包含的摄像机个数为M×N，其中M表示水平环向上的摄像机个数，N表示径向上的摄像机个数，m和n分别表示摄像机在水平环向和径向上的索引，水平环向上，相邻摄像机与环扇形中心连线的夹角为θ，径向上，相邻摄像机与环扇形中心在一条直线上，摄像机阵列以会聚式摆放方式对3D场景进行拍摄，获得环扇形排布的M×N幅视差图像序列。

3.根据权利要求1所述的一种集成成像环扇形微图像阵列生成方法，其特征在于，所述第二步，计算每个环扇形图像元对应的中心点坐标，建立每个图像元对应的坐标系步骤中，假设环扇形图像元对应的中心点相比传统方形图像元中心点的像素偏移量表示为s_o，则第(i,j)个环扇形图像元对应的中心点O_i,j坐标(x_o,y_o)_i,j满足

其中，i和j分别表示微图像阵列内环扇形图像元在水平和竖直方向上的索引，i∈{1,2,3,…,I}，j∈{1,2,3,…,J}，I×J为环扇形图像元的个数，W_EI×H_EI表示每个环扇形图像元外围矩形包含的像素数目，接着，以中心点O_i,j为原点，建立第(i,j)个环扇形图像元对应的坐标系x'-y'。

4.根据权利要求1所述的一种集成成像环扇形微图像阵列生成方法，其特征在于，所述第三步，检测周围像素点到中心点的距离和夹角步骤中，第(i,j)个环扇形图像元对应的中心点O_i,j到周围像素点P_i,j的距离d_i,j(x,y)满足

其中(x,y)为像素点P_i,j的坐标，(x_o,y_o)为中心点O_i,j的坐标，x∈[x_o-floor((W_EI-1)/2),x_o+floor(W_EI/2)]，y∈[y_o-floor((H_EI-1)/2)–s_o,y_o+floor(H_EI/2)–s_o]，floor(*)表示取整，W_EI×H_EI表示每个环扇形图像元外围矩形包含的像素数目，像素点P_i,j与中心点O_i,j的连线和x'轴的夹角α_i，_j(x,y)满足

其中，mod(*,*)表示取余。

5.根据权利要求1所述的一种集成成像环扇形微图像阵列生成方法，其特征在于，所述第四步，筛选环扇形区域内的像素，生成环扇形微图像阵列步骤中，对计算的第(i,j)个环扇形图像元对应的中心点O_i,到周围像素点P_i,j的距离d_i,j(x,y)和夹角α_i,j(x,y)进行判断，剔除环扇形区域之外的像素，并将视差图像序列的像素映射到环扇形图像元的像素中，合成环扇形微图像阵列E(x,y)，其与视差图像I_m,n(x,y)满足E(x,y)＝I_m,n(x,y)，

其中，

表示单个视区在水平环向上的观看视角。

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