基於柱鏡光柵的多視點立體圖像合成方法
2023-10-10 04:47:34 1
專利名稱：基於柱鏡光柵的多視點立體圖像合成方法
技術領域：
本發明屬於立體圖像子像素排列方式的技術領域，具體涉及一種基於柱鏡光柵的 多視點立體圖像合成方法。
背景技術：
多年來，人們已經開發了各種對立體圖像進行可視化的顯示技術。在這些顯示技 術中，諸如稜柱鏡顯示、平板遮蔽、全息顯示等，均無需佩戴眼睛或其它輔助視具就可以為 觀看者呈現立體圖像，這些系統都是自由立體顯示系統。這些自由立體顯示系統在時間或 空間內可以顯示多個不同的視點圖像。目前，基於雙目視差而開發出的裸眼三維自由立體顯示器主要是光柵式3D自由 立體顯示器。它有2D平面矩陣顯示器上加裝光柵而成，分為光柵前置式或光柵後置式，即 光柵可位於背光源與矩陣顯示板之間或矩陣顯示板面向觀眾的那面。光柵可以為柱面光柵 或狹縫光柵，柱面光柵又稱為柱面透鏡光柵或柱鏡透鏡，狹縫光柵又稱為視障擋板或狹縫 擋板。無論光柵是前置式和光柵後置式裸眼三維自由立體顯示器，它均採用的是狹縫光柵 分光或柱面光柵分光的原理，即將形成立體圖像的左右眼視圖同時顯示在矩陣顯示器上， 通過狹縫光柵或柱面光柵的分光使觀看者在一定距離範圍內其左右眼能觀看到不同的視 圖，從而獲得立體感。光柵式自由立體顯示設備要想得到十分逼真的立體效果，只有光柵進行分光是不 夠的，還要求原始2D圖像來自成像物體的不同視點，一般對於N(N大於等於2)視點的自由 立體顯示設備需要有N個不同視點的圖像，N個視點在水平方向上有時差偏移。對來自不 同視點的2D圖像的像素進行重新排列後在自由立體顯示設備上播放才會產生立體效果。現有的IPS液晶顯示設備中，像素電極都是彎曲設置的與顯示設備的垂直線存在 一個夾角，為了提高立體顯示效果，可將光柵傾斜設置與電極的彎曲角度相同，且對各視點 2D圖像的像素進行重新排列使同一像素的子像素在同一光柵條紋內，即與像素電極的傾角 一致。因此，對子像素進行重新排列，可在IPS液晶顯示設備上較好的顯示立體效果就是本 發明要解決的主要問題。
發明內容
針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種基於柱鏡光柵多視點立 體圖像合成方法的技術方案，特別是提出一種針對10個視差圖像編碼成一幅立體圖像，適 用於IPS液晶顯示設備播放立體效果的圖像編碼方法。所述的基於柱鏡光柵的多視點立體圖像合成方法，其特徵在於包括以下步驟1)先由攝像機拍攝或計算機合成10個視點的彩色視差圖像，10個視點的彩色視 差圖從右向左依次編號1、2、…、9、0;2)顯示設備前設置柱鏡光柵，柱鏡光柵上的透鏡條紋傾斜設置與顯示設備垂直線 的傾斜角度為θ，θ =arCtan(l/5)，一個光柵柵距佔據5個子像素的寬度；
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；3)10個視點圖像的子像素在顯示設備水平方向上按奇數視點、偶數視點分行排 列，顯示設備垂直方向上每10行按照奇、偶、奇、偶、奇、奇、偶、奇、偶、偶的規律循環填充排 列，同一視點的子像素按光柵的傾斜路徑進行填充至完成整幅立體合成圖像。所述的基於柱鏡光柵的多視點立體圖像合成方法，其特徵在於步驟；3)中所述的 10個視點圖像的子像素在顯示設備水平方向上按奇數視點、偶數視點分行排列，奇數行按 1、3、5、7、9，偶數行按0、2、4、6、8的規律循環排列，填充時按光柵的傾斜路徑平移。所述的基於柱鏡光柵的多視點立體圖像合成方法，其特徵在於步驟幻中所述顯 示設備垂直方向上每10行按照奇、偶、奇、偶、奇、奇、偶、奇、偶、偶的規律循環填充排列，按 1、0、9、8、7、6、5、4、3、2的規律循環排列，在連續兩行奇數行處捨棄中間的偶數行，在連續兩 行偶數行處捨棄中間的奇數行。所述的基於柱鏡光柵的多視點立體圖像合成方法，其特徵在於從10個視差圖像 的左上角頂端開始，從左向右每次取三個子像素R、G、B填充到合成圖像的15列2行陣列 中，然後向右填充到合成圖像的右邊緣，向下填充到合成圖像的下邊緣，完成整幅立體合成 圖像。本發明提出一種基於柱鏡光柵的多視點立體圖像合成方法，尤其是針對10個視 差圖像編碼成一幅立體圖像，光柵傾斜角與普通IPS液晶顯示設備的像素電極彎曲角度基 本一致，在填充合成立體圖像時，同一視點的子像素按光柵的傾斜路徑進行填充，使IPS液 晶顯示設備播放合成後的立體圖像時得到很好的立體感觀，為適用於IPS液晶顯示設備播 放立體效果的圖像編碼方法。
圖la、lb、lC、ld、le為本發明10視點子像素在立體圖像上的排序示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步的說明。首先獲取10個視點的彩色視差圖像，可以由攝像機拍攝或由計算機合成，10個視 點的彩色視差圖從右向左依次編號1、2、…、9、0。IPS液晶顯示設備前設置柱鏡光柵，柱鏡光柵上的透鏡條紋傾斜設置，透鏡條紋與 IPS液晶顯示設備垂直線的傾斜角度為θ，θ =arctan(l/5)，與IPS液晶顯示設備上像素 電極的彎曲角度基本一致，一個光柵柵距佔據5個子像素的寬度，提高立體播放的觀感。進行立體圖像合成時，同一視點的子像素按光柵的傾斜路徑進行填充至完成整幅 立體合成圖像。10個視點圖像的子像素在IPS液晶顯示設備水平方向上按奇數視點、偶數 視點分行排列，奇數視點行按1、3、5、7、9，偶數視點行按0、2、4、6、8的規律循環排列，填充 時按光柵的傾斜路徑平移。IPS液晶顯示設備垂直方向上每10行按照奇、偶、奇、偶、奇、奇、 偶、奇、偶、偶的規律循環填充排列，即按1、0、9、8、7、6、5、4、3、2的規律循環排列，在連續兩 行奇數行處捨棄中間的偶數行，在連續兩行偶數行處捨棄中間的奇數行。從10個視差圖像 的左上角頂端開始，從左向右每次取三個子像素R、G、B填充到合成圖像的15列2行陣列 中，然後繼續向右取子像素填充到合成圖像的右邊緣，繼續向下取子像素填充到合成圖像 的下邊緣，完成整幅立體合成圖像。
如圖1所示，圖中示出水平方向上個填充兩個周期，垂直方向上填充一個周期的 立體合成圖像的一部分。水平方向上，從10個視差圖像的左上角頂端取出每個視點的三個 子像素總30個子像素R、G、B進行填充，分為奇數視點、偶數視點兩行填充滿立體圖像的15 列2行，然後依次向右取子像素並填充。向下填充時，同一視點的子像素按光柵的傾斜路徑 進行填充。垂直方向上，在第5、6行處為連續兩列奇數視點行，填充第7視點後捨棄第6視 點填充第5視點，在第9、10行處為連續兩列偶數視點行，填充第2視點後捨棄第1視點填 充第0視點；在第15、16行處為連續兩列奇數視點行，填充第5視點後捨棄第4視點填充第 3視點，在第19、20行處為連續兩列偶數視點行，填充第0視點後捨棄第9視點填充第8視 點；在第25 J6行處為連續兩列奇數視點行，填充第3視點後捨棄第2視點填充第1視點， 在第四、30行處為連續兩列偶數視點行，填充第2視點後捨棄第1視點填充第0視點；在第 35,36行處為連續兩列奇數視點行，填充第1視點後捨棄第0視點填充第9視點，在第39、 40行處為連續兩列偶數視點行，填充第6視點後捨棄第5視點填充第4視點；在第45、46行 處為連續兩列奇數視點行，填充第9視點後捨棄第8視點填充第7視點，在第49、50行處為 連續兩列偶數視點行，填充第4視點後捨棄第3視點填充第2視點。直到填充至50行處完 成對10個視點的每個視點一次捨棄，在垂直方向上形成一個填充的完整周期。按照上述的 規律取子像素進行填充至完成整幅立體合成圖像。可以根據立體合成圖像的解析度大小決定單個視點彩色圖像的最小解析度。如立 體合成圖像的解析度大小為W*H，其中W表示立體合成圖像的列數，H表示立體合成圖像的 行數。根據合成步驟和圖1可得到，單個視點彩色圖像水平方向上的解析度為立體合成圖 像的1/5，垂直方向上的解析度為立體合成圖像的1/2，則單個視點彩色圖像的最小解析度 為 int (ff/5) *int (Η/2)，其中 int 表示取整。採用上述的方法由10個彩色視差圖像即可合成適用於IPS液晶顯示設備播放的 立體圖像。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.基於柱鏡光柵的多視點立體圖像合成方法，其特徵在於包括以下步驟1)先由攝像機拍攝或計算機合成10個視點的彩色視差圖像，10個視點的彩色視差圖 從右向左依次編號1、2、…、9、0 ；2)顯示設備前設置柱鏡光柵，柱鏡光柵上的透鏡條紋傾斜設置與顯示設備垂直線的傾 斜角度為θ，θ =arCtan(l/5)，一個光柵柵距佔據5個子像素的寬度；3)10個視點圖像的子像素在顯示設備水平方向上按奇數視點、偶數視點分行排列，顯 示設備垂直方向上每10行按照奇、偶、奇、偶、奇、奇、偶、奇、偶、偶的規律循環填充排列，同 一視點的子像素按光柵的傾斜路徑進行填充至完成整幅立體合成圖像。
2.如權利要求1所述的基於柱鏡光柵的多視點立體圖像合成方法，其特徵在於步驟3) 中所述的10個視點圖像的子像素在顯示設備水平方向上按奇數視點、偶數視點分行排列， 奇數行按1、3、5、7、9，偶數行按0、2、4、6、8的規律循環排列，填充時按光柵的傾斜路徑平 移。
3.如權利要求1所述的基於柱鏡光柵的多視點立體圖像合成方法，其特徵在於步驟3) 中所述顯示設備垂直方向上每10行按照奇、偶、奇、偶、奇、奇、偶、奇、偶、偶的規律循環填 充排列，按1、0、9、8、7、6、5、4、3、2的規律循環排列，在連續兩行奇數行處捨棄中間的偶數 行，在連續兩行偶數行處捨棄中間的奇數行。
4.如權利要求1所述的基於柱鏡光柵的多視點立體圖像合成方法，其特徵在於從10個 視差圖像的左上角頂端開始，從左向右每次取三個子像素R、G、B填充到合成圖像的15列2 行陣列中，然後向右填充到合成圖像的右邊緣，向下填充到合成圖像的下邊緣，完成整幅立 體合成圖像。
全文摘要
基於柱鏡光柵的多視點立體圖像合成方法，屬於立體圖像子像素排列方式的技術領域。包括以下步驟先得到10個視點的彩色視差圖像；顯示設備前設置柱鏡光柵，柱鏡光柵上的透鏡條紋傾斜設置與顯示設備垂直線的傾斜角度為θ；10個視點圖像的子像素在顯示設備水平方向上按奇數視點、偶數視點分行排列，顯示設備垂直方向上每10行按照奇、偶、奇、偶、奇、奇、偶、奇、偶、偶的規律循環填充排列。本發明針對10個視差圖像編碼成一幅立體圖像，光柵傾斜角與普通IPS液晶顯示設備的像素電極彎曲角度基本一致，在填充合成立體圖像時，同一視點的子像素按光柵的傾斜路徑進行填充，使IPS液晶顯示設備播放合成後的立體圖像時得到很好的立體感觀。
文檔編號H04N13/00GK102149003SQ201110104508
公開日2011年8月10日 申請日期2011年4月26日 優先權日2011年4月26日
發明者周靜, 李國炳, 李海波 申請人:李國炳, 李海波, 黑龍江省四維影像數碼科技有限公司