CN111781812B - 一种全视差全息体视图再现像的亮度匀化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全视差全息体视图再现像的亮度匀化方法及系统。该方法测量了不同预设散射角度下像素亮度发出光线的光强，得到散射角度和归一化光强的指向特性曲线，生成像素亮度平衡模板，从图像处理角度解决了光学打印系统中散射屏和LCD面板背光不均匀，再现像亮度随观察角度的增大而变暗的问题，有效改善了全息体视图的成像质量。

Description

一种全视差全息体视图再现像的亮度匀化方法及系统

技术领域

本发明涉及全息体视图技术领域，特别是涉及一种全视差全息体视图再现像的亮度匀化方法及系统。

背景技术

目前围绕全息体视图打印质量的研究主要集中在提高再现像的分辨率。随着全息体视图打印的发展，再现像的视场角越来越大，视角变化带来的亮度衰减对再现效果产生负面影响，打印过程中因打印系统元器件误差导致的再现像亮度不均匀的问题，全息体视图再现像质量有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种全视差全息体视图再现像的亮度匀化方法及系统，能够得到不随观察角度增大而变暗的亮度均匀的再现像，有效改善了全息体视图的成像质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种全视差全息体视图再现像的亮度匀化方法，包括：

获取在不同预设散射角度下LCD面板的像素发出光线的光强，获取LCD面板的像素点坐标，以及获取全息体视图合成视差图像；

对所述光强进行归一化处理，得到归一化光强；

对所述预设散射角度和所述归一化光强采用样条插值法进行拟合，得到散射角度和归一化光强的指向特性曲线；

根据所述像素点坐标确定像素对应的光线角度；

根据所述指向特性曲线确定所述光线角度对应的归一化光强；

根据光线角度对应的归一化光强生成像素亮度衰减模板；

对所述像素亮度衰减模板进行逆变换处理，得到像素亮度平衡模板；

采用所述像素亮度平衡模板对所述全息体视图合成视差图像进行亮度匀化处理，得到全视差全息体视图再现像。

可选的，所述根据所述像素点坐标确定像素对应的光线角度，具体包括：

根据如下公式确定像素对应的光线角度：

式中，α(i,j)表示像素对应的光线角度，i表示像素点的横坐标，j表示像素点的纵坐标，i和j均为正整数。

可选的，所述对所述像素亮度衰减模板进行逆变换处理，得到像素亮度平衡模板，具体包括：

根据如下公式确定像素亮度平衡模板：

M_B(i,j)＝1/M_A(i,j)

式中，M_A(i,j)表示像素亮度衰减模板，M_B(i,j)表示像素亮度平衡模板。

可选的，所述采用所述像素亮度平衡模板对所述全息体视图合成视差图像进行亮度匀化处理，得到全视差全息体视图再现像，具体包括：

将所述像素亮度平衡模板中的像素逐一与所述全息体视图合成视差图像中对应的像素相乘，得到亮度平衡处理后的合成视差图像；

将所述亮度平衡处理后的合成视差图像加载到LCD面板上曝光全息单元，得到全视差全息体视图再现像。

本发明还提供一种全视差全息体视图再现像的亮度匀化系统，包括：

获取模块，用于获取在不同预设散射角度下LCD面板的像素发出光线的光强，获取LCD面板的像素点坐标，以及获取全息体视图合成视差图像；

归一化模块，用于对所述光强进行归一化处理，得到归一化光强；

指向特性曲线生成模块，用于对所述预设散射角度和所述归一化光强采用样条插值法进行拟合，得到散射角度和归一化光强的指向特性曲线；

光线角度确定模块，用于根据所述像素点坐标确定像素对应的光线角度；

光线角度对应的归一化光强确定模块，用于根据所述指向特性曲线确定所述光线角度对应的归一化光强；

像素亮度衰减模板生成模块，用于根据光线角度对应的归一化光强生成像素亮度衰减模板；

像素亮度平衡模板生成模块，用于对所述像素亮度衰减模板进行逆变换处理，得到像素亮度平衡模板；

全视差全息体视图再现像生成模块，用于采用所述像素亮度平衡模板对所述全息体视图合成视差图像进行亮度匀化处理，得到全视差全息体视图再现像。

可选的，所述光线角度确定模块，具体包括：

光线角度确定单元，用于根据如下公式确定像素对应的光线角度：

式中，α(i,j)表示像素对应的光线角度，i表示像素点的横坐标，j表示像素点的纵坐标，i和j均为正整数。

可选的，所述像素亮度平衡模板生成模块，具体包括：

像素亮度平衡模板生成单元，用于根据如下公式确定像素亮度平衡模板：

M_B(i,j)＝1/M_A(i,j)

式中，M_A(i,j)表示像素亮度衰减模板，M_B(i,j)表示像素亮度平衡模板。

可选的，所述全视差全息体视图再现像生成模块，具体包括：

亮度平衡处理单元，用于将所述像素亮度平衡模板中的像素逐一与所述全息体视图合成视差图像中对应的像素相乘，得到亮度平衡处理后的合成视差图像；

再现像生成单元，用于将所述亮度平衡处理后的合成视差图像加载到LCD面板上曝光全息单元，得到全视差全息体视图再现像。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种全视差全息体视图再现像的亮度匀化方法及系统，测量了不同预设散射角度下像素亮度发出光线的光强，得到散射角度和归一化光强的指向特性曲线，生成像素亮度平衡模板，从图像处理角度解决了光学打印系统中散射屏和LCD面板背光不均匀，再现像亮度随观察角度的增大而变暗的问题，有效改善了全息体视图的成像质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中全视差全息体视图再现像的亮度匀化方法流程图；

图2为本发明实施例中测量不同角度下LCD面板的像素发出光线的光强示意图；

图3为本发明实施例中散射角度和归一化光强的指向特性曲线图；

图4为本发明实施例中模板对比图和合成视差对比图；

图5为本发明实施例中全视差全息体视图再现像的亮度匀化系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种全视差全息体视图再现像的亮度匀化方法及系统，能够得到不随观察角度增大而变暗的亮度均匀的再现像，有效改善了全息体视图的成像质量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

图1为本发明实施例中全视差全息体视图再现像的亮度匀化方法流程图，如图1所示，一种全视差全息体视图再现像的亮度匀化方法，包括：

步骤101：获取在不同预设散射角度下LCD面板的像素发出光线的光强，获取LCD面板的像素点坐标，以及获取全息体视图合成视差图像。

采用有效视差图像分割与重组的全息体视图打印方法生成合成视差图像。

如图2所示，将平行激光束做光源，散射屏做背光模组时，将功率计探头放置到距离液晶面板(LCD)15cm的弧面上，测量LCD像素在不同角度下发出光线的光强，获得的数据见表1。

表1 LCD面板的像素发出光线的光强

步骤102：对光强进行归一化处理，得到归一化光强。

以散射角度为0°的光强为标准，对其他角度的光强数据进行归一化处理，结果如表2所示。

表2归一化后的像素的散射角度和归一化光强数据

散射角度/°	0	5	10	15	20	25
							归一化光强	1	0.93	0.77	0.56	0.42	0.32

步骤103：对预设散射角度和归一化光强采用样条插值法进行拟合，得到散射角度和归一化光强的指向特性曲线。

如图3所示，并用函数B＝Γ(θ)表示，其中θ为散射角度，B为归一化光强，Γ表示由θ到B的映射。

步骤104：根据像素点坐标确定像素对应的光线角度。

步骤104，具体包括：

根据如下公式确定像素对应的光线角度：

式中，α(i,j)表示像素对应的光线角度，i表示像素点的横坐标，j表示像素点的纵坐标，i和j均为正整数。i和j为像素亮度衰减模板中像素的位置索引。

步骤105：根据指向特性曲线确定光线角度对应的归一化光强。

步骤106：根据光线角度对应的归一化光强生成像素亮度衰减模板。

将得到的光线角度与指向特性曲线对照，得到特定位置像素对应的相对光度，并生成像素亮度衰减模板。

步骤107：对像素亮度衰减模板进行逆变换处理，得到像素亮度平衡模板。

步骤107，具体包括：

根据如下公式确定像素亮度平衡模板：

M_B(i,j)＝1/M_A(i,j)

式中，M_A(i,j)表示坐标为(i,j)的像素对应的归一化光强生成的像素亮度衰减模板，M_B(i,j)表示像素亮度平衡模板。

步骤108：采用像素亮度平衡模板对全息体视图合成视差图像进行亮度匀化处理，得到全视差全息体视图再现像。

步骤108，具体包括：

将像素亮度平衡模板中的像素逐一与全息体视图合成视差图像中对应的像素相乘，得到亮度平衡处理后的合成视差图像；

将亮度平衡处理后的合成视差图像加载到LCD面板上曝光全息单元，得到全视差全息体视图再现像。

如图4所示，图4(a)为像素亮度衰减模板图；图4(b)为像素亮度平衡模板图；图4(c)为未处理的合成视差图；图4(d)为经平衡处理后的合成视差图。由图4(c)和图4(d)可以看出，经平衡处理后的合成视差图像中心部分亮度降低，边缘部分亮度基本不变。

图5为本发明实施例中全视差全息体视图再现像的亮度匀化系统结构图。如图5所示，一种全视差全息体视图再现像的亮度匀化系统，包括：

获取模块201，用于获取在不同预设散射角度下LCD面板的像素发出光线的光强，获取LCD面板的像素点坐标，以及获取全息体视图合成视差图像。

归一化模块202，用于对光强进行归一化处理，得到归一化光强。

指向特性曲线生成模块203，用于对预设散射角度和归一化光强采用样条插值法进行拟合，得到散射角度和归一化光强的指向特性曲线。

光线角度确定模块204，用于根据像素点坐标确定像素对应的光线角度。

光线角度确定模块204，具体包括：

光线角度确定单元，用于根据如下公式确定像素对应的光线角度：

式中，α(i,j)表示像素对应的光线角度，i表示像素点的横坐标，j表示像素点的纵坐标，i和j均为正整数。

光线角度对应的归一化光强确定模块205，用于根据指向特性曲线确定光线角度对应的归一化光强。

像素亮度衰减模板生成模块206，用于根据光线角度对应的归一化光强生成像素亮度衰减模板。

像素亮度平衡模板生成模块207，用于对像素亮度衰减模板进行逆变换处理，得到像素亮度平衡模板。

像素亮度平衡模板生成模块207，具体包括：

像素亮度平衡模板生成单元，用于根据如下公式确定像素亮度平衡模板：

M_B(i,j)＝1/M_A(i,j)

式中，M_A(i,j)表示像素亮度衰减模板，M_B(i,j)表示像素亮度平衡模板。

全视差全息体视图再现像生成模块208，用于采用像素亮度平衡模板对全息体视图合成视差图像进行亮度匀化处理，得到全视差全息体视图再现像。

全视差全息体视图再现像生成模块208，具体包括：

亮度平衡处理单元，用于将像素亮度平衡模板中的像素逐一与全息体视图合成视差图像中对应的像素相乘，得到亮度平衡处理后的合成视差图像；

再现像生成单元，用于将亮度平衡处理后的合成视差图像加载到LCD面板上曝光全息单元，得到全视差全息体视图再现像。

对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种全视差全息体视图再现像的亮度匀化方法，其特征在于，包括：

获取在不同预设散射角度下LCD面板的像素发出光线的光强，获取LCD面板的像素点坐标，以及获取全息体视图合成视差图像；

对所述光强进行归一化处理，得到归一化光强；

对所述预设散射角度和所述归一化光强采用样条插值法进行拟合，得到散射角度和归一化光强的指向特性曲线；

根据所述像素点坐标确定像素对应的光线角度；

根据所述指向特性曲线确定所述光线角度对应的归一化光强；

根据光线角度对应的归一化光强生成像素亮度衰减模板；

对所述像素亮度衰减模板进行逆变换处理，得到像素亮度平衡模板；

采用所述像素亮度平衡模板对所述全息体视图合成视差图像进行亮度匀化处理，得到全视差全息体视图再现像，具体包括：

将所述像素亮度平衡模板中的像素逐一与所述全息体视图合成视差图像中对应的像素相乘，得到亮度平衡处理后的合成视差图像；

将所述亮度平衡处理后的合成视差图像加载到LCD面板上曝光全息单元，得到全视差全息体视图再现像。

2.根据权利要求1所述的全视差全息体视图再现像的亮度匀化方法，其特征在于，所述根据所述像素点坐标确定像素对应的光线角度，具体包括：

根据如下公式确定像素对应的光线角度：

式中，α(i,j)表示像素对应的光线角度，i表示像素点的横坐标，j表示像素点的纵坐标，i和j均为正整数。

3.根据权利要求2所述的全视差全息体视图再现像的亮度匀化方法，其特征在于，所述对所述像素亮度衰减模板进行逆变换处理，得到像素亮度平衡模板，具体包括：

根据如下公式确定像素亮度平衡模板：

M_B(i,j)＝1/M_A(i,j)

式中，M_A(i,j)表示像素亮度衰减模板，M_B(i,j)表示像素亮度平衡模板。

4.一种全视差全息体视图再现像的亮度匀化系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取在不同预设散射角度下LCD面板的像素发出光线的光强，获取LCD面板的像素点坐标，以及获取全息体视图合成视差图像；

归一化模块，用于对所述光强进行归一化处理，得到归一化光强；

指向特性曲线生成模块，用于对所述预设散射角度和所述归一化光强采用样条插值法进行拟合，得到散射角度和归一化光强的指向特性曲线；

光线角度确定模块，用于根据所述像素点坐标确定像素对应的光线角度；

光线角度对应的归一化光强确定模块，用于根据所述指向特性曲线确定所述光线角度对应的归一化光强；

像素亮度衰减模板生成模块，用于根据光线角度对应的归一化光强生成像素亮度衰减模板；

像素亮度平衡模板生成模块，用于对所述像素亮度衰减模板进行逆变换处理，得到像素亮度平衡模板；

全视差全息体视图再现像生成模块，用于采用所述像素亮度平衡模板对所述全息体视图合成视差图像进行亮度匀化处理，得到全视差全息体视图再现像；

所述全视差全息体视图再现像生成模块，具体包括：

亮度平衡处理单元，用于将所述像素亮度平衡模板中的像素逐一与所述全息体视图合成视差图像中对应的像素相乘，得到亮度平衡处理后的合成视差图像；

再现像生成单元，用于将所述亮度平衡处理后的合成视差图像加载到LCD面板上曝光全息单元，得到全视差全息体视图再现像。

5.根据权利要求4所述的全视差全息体视图再现像的亮度匀化系统，其特征在于，所述光线角度确定模块，具体包括：

光线角度确定单元，用于根据如下公式确定像素对应的光线角度：

式中，α(i,j)表示像素对应的光线角度，i表示像素点的横坐标，j表示像素点的纵坐标，i和j均为正整数。

6.根据权利要求5所述的全视差全息体视图再现像的亮度匀化系统，其特征在于，所述像素亮度平衡模板生成模块，具体包括：

像素亮度平衡模板生成单元，用于根据如下公式确定像素亮度平衡模板：

M_B(i,j)＝1/M_A(i,j)

式中，M_A(i,j)表示像素亮度衰减模板，M_B(i,j)表示像素亮度平衡模板。

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