CN114095717A - 一种光场片源合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及裸眼3D显示技术领域,且公开了一种光场片源合成方法,包括以下步骤:S1:基础视点的获取,通过平行相机的拍摄或者2D图片加深度图获得一组基础视点图像;S2:多视点图像扩充,根据接收的基础视点图,通过复制的方式扩充成致密的多视点图像;S3:裸眼3D图像的合成,根据接收的多个视点的图像,通过图像排布模式来排布3D图像中各像素点的图像信息,合成裸眼3D图像。本发明允许用户能够裸眼观看清晰,立体感十足的3D画面,极大的降低了观看时的不适感。
Description
技术领域
本发明涉及裸眼3D显示技术领域,具体为一种光场片源合成方法。
背景技术
裸眼立体显示技术正成为下一代电视技术的发展方向,传统的立体显示需要佩戴特制的眼镜,通过限制左右眼接受不同的图像,经过大脑计算从而生成一幅3D立体图像,这种成像方式,不仅受到眼镜的束缚,而且使得应用范围和舒适度都大打折扣。
裸眼立体显示技术采用微透镜阵列(Micro lens array)进行3D显示,在显示屏幕前面放置一个微透镜阵列,将多个视点的图像拼接成为一副3D图像,其RGB子像素发出的光线按照特定角度依次排布在空间中,那么在最佳观看位置人眼就可以接收不同方向的景物信息,从而产生立体感。
所以若是多个视点图像不能够合理排布,就会导致裸眼3D图像模糊,立体感弱,效果不足,带给观看者严重的不适感,不能满足人们的要求。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种光场片源合成方法,解决了现有技术裸眼3D图像模糊,立体感弱的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种光场片源合成方法,包括以下步骤:
S1:基础视点的获取,通过平行相机的拍摄或者2D图片加深度图获得一组基础视点图像;
S2:多视点图像扩充,根据接收的基础视点图,通过复制的方式扩充成致密的多视点图像;
S3:裸眼3D图像的合成,根据接收的多个视点的图像,通过图像排布模式来排布3D图像中各像素点的图像信息,合成裸眼3D图像。
在前述方案的基础上,所述S1中包括输入视点图像单元,且输入视点图像单元输入的图像为单一视点和对应的景深图,所述S2中包括图像扩充单元。
作为本发明再进一步的方案,所述S3中包括裸眼3D密集视点合成单元,且裸眼3D密集视点合成单元包括稀疏视点合成单元、密集视点合成单元和3D片源合成单元,稀疏视点合成单元用于接收基础视点图像,并根据显示需要,将基础视点图像复制,扩充为多视点图像,密集视点合成单元根据接收的多个视点的图像,通过图像排布模式来排布3D图像中各像素点的图像信息,从而合成裸眼3D图像,S3中图像排布模式包括台阶式反视点排布模式和倾斜式反视点排布模式。
进一步的,所述S3中疏视点生产单元根据接收到的输入视点图像,通过深度匹配算法来产生n个稀疏的多视点图像,视差可调节,密集视点合成单元根据接收的n个稀疏视点的图像,通过阶梯复制方法产生m个密集视点,视差与被复制的稀疏视点一致,3D片源合成单元根据视点排布列表各像素点的视点信息,将对应密集视点图中对应位置的像素进行复制,合成裸眼3D图像。
在前述方案的基础上,所述3D片源合成单元,其中视点排布列表N可以表示为归一化视点矩阵N(i,j),N(i,j)满足公式:
其中,koff为2D显示屏左上边缘与光栅单元边缘点的水平位移量,θ为光栅轴相对于LCD显示屏垂直轴的倾斜夹角,X为一个光栅周期在水平方向上覆盖RGB子像素的个数,mod为取余操作。
进一步的,所述深度匹配算法的重点额视差稀疏为:
视差系数Z_num(i,j),Z_num(i,j)满足:
Z_num(i,j)=(c*(N_r-N(i,j))*z(i,j))
其中,(i,j)为图像像素位置,c为放大系数,N_r为零点视差,z(i,j)为景深图(i,j)位置的灰度值。
在前述方案的基础上,所述密集视点合成单元中对n个稀疏视点进行m份密集视点扩充,最终通过视点扩充排布模式扩展成N个总视点的图像。
进一步的,所述输入视点图像单元的输出端与裸眼3D密集视点合成单元的输入端相连接,裸眼3D密集视点合成单元的输出端连接有显示装置,显示装置包括显示屏,图像扩充单元的输出端与密集视点合成单元的输入端相连接,密集视点合成单元的输出端与显示装置相连接。
(三)有益效果
与现有技术相比,本发明提供了一种光场片源合成方法,具备以下有益效果:
1、本发明允许用户能够裸眼观看清晰,立体感十足的3D画面,极大的降低了观看时的不适感。
2、本发明中,3D密集视点合成单元用于将接收到的基础视点图像处理成适用于裸眼3D显示的图像,稀疏视点合成单元用于接收基础视点图像,并根据显示需要,将基础视点图像复制,扩充为多视点图像,方便观看。
3、本发明,密集视点合成单元根据接收的多个视点的图像,通过图像排布模式来排布3D图像中各像素点的图像信息,从而合成裸眼3D图像,更加清晰。
附图说明
图1为本发明提出的一种光场片源合成方法的流程结构示意图。
图2为本发明提出的一种光场片源合成方法的实施例1多视点图像排布模式结构示意图。
图3为本发明提出的一种光场片源合成方法的实施例1多视点图像连续视点变化结构示意图。
图4为本发明提出的一种光场片源合成方法的实施例2多视点图像排布模式结构示意图。
图5为本发明提出的一种光场片源合成方法的实施例2多视点图像连续视点变化结构示意图。
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。
实施例1
参照图1,一种光场片源合成方法,包括以下步骤:
S1:基础视点的获取,通过平行相机的拍摄或者2D图片加深度图获得一组基础视点图像;
S2:多视点图像扩充,根据接收的基础视点图,通过复制的方式扩充成致密的多视点图像;
S3:裸眼3D图像的合成,根据接收的多个视点的图像,通过图像排布模式来排布3D图像中各像素点的图像信息,合成裸眼3D图像,允许用户能够裸眼观看清晰,立体感十足的3D画面,极大的降低了观看时的不适感。
本发明的S1中包括输入视点图像单元,且输入视点图像单元输入的图像为单一视点和对应的景深图,输入视点图像单元用于输入单视点图像信息,所述S2中包括图像扩充单元,S3中包括裸眼3D密集视点合成单元,用于将接收到的基础视点图像处理成适用于裸眼3D显示的图像,且裸眼3D密集视点合成单元包括稀疏视点合成单元、密集视点合成单元和3D片源合成单元,稀疏视点合成单元用于接收基础视点图像,并根据显示需要,将基础视点图像复制,扩充为多视点图像,密集视点合成单元根据接收的多个视点的图像,通过图像排布模式来排布3D图像中各像素点的图像信息,从而合成裸眼3D图像,S3中图像排布模式包括台阶式反视点排布模式和倾斜式反视点排布模式,S3中疏视点生产单元根据接收到的输入视点图像,通过深度匹配算法来产生n个稀疏的多视点图像,视差可调节,密集视点合成单元根据接收的n个稀疏视点的图像,通过阶梯复制方法产生m个密集视点,视差与被复制的稀疏视点一致,3D片源合成单元根据视点排布列表各像素点的视点信息,将对应密集视点图中对应位置的像素进行复制,合成裸眼3D图像。
需要特别说明的是,3D片源合成单元,其中视点排布列表N可以表示为归一化视点矩阵N(i,j),N(i,j)满足公式:
其中,koff为2D显示屏左上边缘与光栅单元边缘点的水平位移量,θ为光栅轴相对于LCD显示屏垂直轴的倾斜夹角,X为一个光栅周期在水平方向上覆盖RGB子像素的个数,mod为取余操作。
深度匹配算法的重点额视差稀疏为:
视差系数Z_num(i,j),Z_num(i,j)满足:
Z_num(i,j)=(c*(N_r-N(i,j))*z(i,j))
其中,(i,j)为图像像素位置,c为放大系数,N_r为零点视差,z(i,j)为景深图(i,j)位置的灰度值。
尤其的,密集视点合成单元中对n个稀疏视点进行m份密集视点扩充,最终通过视点扩充排布模式扩展成N个总视点的图像,输入视点图像单元的输出端与裸眼3D密集视点合成单元的输入端相连接,裸眼3D密集视点合成单元的输出端连接有显示装置,显示装置包括显示屏,图像扩充单元的输出端与密集视点合成单元的输入端相连接,密集视点合成单元的输出端与显示装置相连接。
以下将参照图2和图3描述根据第一示例性实施例的排布模式。
这里给出第一示例性实施例的视点扩充以及台阶式反视点排布模式。
如果多视点图像具有m个基础视点,并对单个视点复制n份进行扩充,最终通过视点扩充排布模式扩展成N个总视点的图像。
视点扩充以及台阶式反视点排布模式如下:以前a(m/2≤a≤m)个基础视点扩展出a*n个视点作为前a*n个视点,接着按顺序将a-1,a-2,…,a-k(k<a)个基础视点扩展出的k*n个视点,选取前N-a*n个视点,作为后N-a*n个视点,构成最终的N视点图像。
例如,多视点图像具有11个基础视点,并对单个视点复制4份进行扩充,最终通过视点扩充排布模式扩展成44个总视点的图像。
其中视点扩充以及台阶式反视点排布模式如下:以前8个基础视点扩展出32个视点作为前32个视点,接着按顺序将7,6,5个基础视点扩展出的12个视点,作为后12n个视点,构成最终的44视点图像。
实施例2
参照图1,一种光场片源合成方法,包括以下步骤:
S1:基础视点的获取,通过平行相机的拍摄或者2D图片加深度图获得一组基础视点图像;
S2:多视点图像扩充,根据接收的基础视点图,通过复制的方式扩充成致密的多视点图像;
S3:裸眼3D图像的合成,根据接收的多个视点的图像,通过图像排布模式来排布3D图像中各像素点的图像信息,合成裸眼3D图像,允许用户能够裸眼观看清晰,立体感十足的3D画面,极大的降低了观看时的不适感。
本发明的S1中包括输入视点图像单元,且输入视点图像单元输入的图像为单一视点和对应的景深图,输入视点图像单元用于输入单视点图像信息,所述S2中包括图像扩充单元,S3中包括裸眼3D密集视点合成单元,用于将接收到的基础视点图像处理成适用于裸眼3D显示的图像,且裸眼3D密集视点合成单元包括稀疏视点合成单元、密集视点合成单元和3D片源合成单元,稀疏视点合成单元用于接收基础视点图像,并根据显示需要,将基础视点图像复制,扩充为多视点图像,密集视点合成单元根据接收的多个视点的图像,通过图像排布模式来排布3D图像中各像素点的图像信息,从而合成裸眼3D图像,S3中图像排布模式包括台阶式反视点排布模式和倾斜式反视点排布模式,S3中疏视点生产单元根据接收到的输入视点图像,通过深度匹配算法来产生n个稀疏的多视点图像,视差可调节,密集视点合成单元根据接收的n个稀疏视点的图像,通过阶梯复制方法产生m个密集视点,视差与被复制的稀疏视点一致,3D片源合成单元根据视点排布列表各像素点的视点信息,将对应密集视点图中对应位置的像素进行复制,合成裸眼3D图像。
需要特别说明的是,3D片源合成单元,其中视点排布列表N可以表示为归一化视点矩阵N(i,j),N(i,j)满足公式:
其中,koff为2D显示屏左上边缘与光栅单元边缘点的水平位移量,θ为光栅轴相对于LCD显示屏垂直轴的倾斜夹角,X为一个光栅周期在水平方向上覆盖RGB子像素的个数,mod为取余操作。
深度匹配算法的重点额视差稀疏为:
视差系数Z_num(i,j),Z_num(i,j)满足:
Z_num(i,j)=(c*(N_r-N(i,j))*z(i,j))
其中,(i,j)为图像像素位置,c为放大系数,N_r为零点视差,z(i,j)为景深图(i,j)位置的灰度值。
尤其的,密集视点合成单元中对n个稀疏视点进行m份密集视点扩充,最终通过视点扩充排布模式扩展成N个总视点的图像,输入视点图像单元的输出端与裸眼3D密集视点合成单元的输入端相连接,裸眼3D密集视点合成单元的输出端连接有显示装置,显示装置包括显示屏,图像扩充单元的输出端与密集视点合成单元的输入端相连接,密集视点合成单元的输出端与显示装置相连接。
以下将参照图4和图5描述根据第二示例性实施例的排布模式。
这里给出第二示例性实施例的视点扩充以及倾斜式反视点排布模式。
如果多视点图像具有m个基础视点,并对单个视点复制n份进行扩充,最终通过视点扩充排布模式扩展成N个总视点的图像则根据第一示例性实施例的倾斜式反视点排布模式的示例可根据“m”是奇数还是偶数而不同,因此分开进行描述。
如果m为奇数(2k+1,k是自然数)时,视点扩充以及倾斜式反视点排布模式如下:以m个基础视点扩展出m*n个视点作为N视点图像,接着按顺序将m,m-1,…,2个基础视点替换N-k+1,N-k+2,…N,1,2,…,k视点的图像,构成最终的N视点图像。
例如,多视点图像具有11个基础视点,并对单个视点复制4份进行扩充,最终通过视点扩充排布模式扩展成44个总视点的图像。
其中视点扩充以及倾斜式反视点排布模式如下:以11个基础视点扩展出44个视点作为44视点图像,接着按顺序将11,10,…,2个基础视点替换40,41,…44,1,2,…,5视点的图像,构成最终的44视点图像。
如果m为偶数(2k,k是自然数)时,视点扩充以及倾斜式反视点排布模式如下:以m个基础视点扩展出m*n个视点作为N视点图像,接着按顺序将m,m-1,…,2,1个基础视点替换N-k+1,N-k+2,…N,1,2,…,k视点的图像,构成最终的N视点图像。
例如,多视点图像具有10个基础视点,并对单个视点复制4份进行扩充,最终通过视点扩充排布模式扩展成40个总视点的图像。
其中视点扩充以及倾斜式反视点排布模式如下:以10个基础视点扩展出40个视点作为40视点图像,接着按顺序将10,9,…,1个基础视点替换36,37,…40,1,2,…,5视点的图像,构成最终的40视点图像。
在该文中的描述中,需要说明的是,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种光场片源合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:基础视点的获取,通过平行相机的拍摄或者2D图片加深度图获得一组基础视点图像;
S2:多视点图像扩充,根据接收的基础视点图,通过复制的方式扩充成致密的多视点图像;
S3:裸眼3D图像的合成,根据接收的多个视点的图像,通过图像排布模式来排布3D图像中各像素点的图像信息,合成裸眼3D图像。
2.根据权利要求1所述的一种光场片源合成方法,其特征在于,所述S1中包括输入视点图像单元,且输入视点图像单元输入的图像为单一视点和对应的景深图,所述S2中包括图像扩充单元。
3.根据权利要求2所述的一种光场片源合成方法,其特征在于,所述S3中包括裸眼3D密集视点合成单元,且裸眼3D密集视点合成单元包括稀疏视点合成单元、密集视点合成单元和3D片源合成单元,稀疏视点合成单元用于接收基础视点图像,并根据显示需要,将基础视点图像复制,扩充为多视点图像,密集视点合成单元根据接收的多个视点的图像,通过图像排布模式来排布3D图像中各像素点的图像信息,从而合成裸眼3D图像,S3中图像排布模式包括台阶式反视点排布模式和倾斜式反视点排布模式。
4.根据权利要求3所述的一种光场片源合成方法,其特征在于,所述S3中疏视点生产单元根据接收到的输入视点图像,通过深度匹配算法来产生n个稀疏的多视点图像,视差可调节,密集视点合成单元根据接收的n个稀疏视点的图像,通过阶梯复制方法产生m个密集视点,视差与被复制的稀疏视点一致,3D片源合成单元根据视点排布列表各像素点的视点信息,将对应密集视点图中对应位置的像素进行复制,合成裸眼3D图像。
6.根据权利要求4所述的一种光场片源合成方法,其特征在于,所述深度匹配算法的重点额视差稀疏为:
视差系数Z_num(i,j),Z_num(i,j)满足:
Z_num(i,j)=(c*(N_r-N(i,j))*z(i,j))
其中,(i,j)为图像像素位置,c为放大系数,N_r为零点视差,z(i,j)为景深图(i,j)位置的灰度值。
7.根据权利要求4所述的一种光场片源合成方法,其特征在于,所述密集视点合成单元中对n个稀疏视点进行m份密集视点扩充,最终通过视点扩充排布模式扩展成N个总视点的图像。
8.根据权利要求7所述的一种光场片源合成方法,其特征在于,所述输入视点图像单元的输出端与裸眼3D密集视点合成单元的输入端相连接,裸眼3D密集视点合成单元的输出端连接有显示装置,显示装置包括显示屏,图像扩充单元的输出端与密集视点合成单元的输入端相连接,密集视点合成单元的输出端与显示装置相连接。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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