一種手語動態(tài)合成光場的生成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種手語動態(tài)合成光場的生成方法，包括步驟：(1)通過對采集場景進行視角分析，對采樣數(shù)據(jù)進行空域密度的優(yōu)化；(2)使用關(guān)鍵幀插值方法對時域密度進行優(yōu)化。本發(fā)明通過對空域和時域兩個維度的采樣密度進行優(yōu)化，能夠快速大量、自動生成場景的動態(tài)合成光場數(shù)據(jù)，靈活性強，操作性好，生成信息密集。
【專利說明】一種手語動態(tài)合成光場的生成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于計算攝影學(xué)的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及一種手語動態(tài)合成光場的生成方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著計算機學(xué)科和攝影學(xué)的發(fā)展，傳統(tǒng)的攝影已經(jīng)不能滿足人們的拍攝要求， 光場技術(shù)的誕生，使得人們不僅可以實現(xiàn)先拍照后對焦，同時也可以對獲得的場景進行 三維重建，即獲得不再是一張二維的圖片，而是三維的場景本身。所謂的光場（Light field)，是光在空間中一個點在給定方向上的輻射度，它是光線的一種五維輻射函 數(shù)：L(x，y，ζ，Θ，Φ)，其中（X，y，z)為該點空間三維坐標(biāo)值，（Θ，Φ)為該點處光線的仰角 與方位角。當(dāng)光線沿直線傳播而不被遮擋時，使用四維表面光場L(u，v，s，t)作為簡化的 模型。它可以看作是場景的超密集采樣。
[0003] 手語光場，因其采集對象為某個手語者的手語動作序列，故而此光場為動態(tài)光場。 手語動態(tài)光場在時間域和空間域都有很高的連續(xù)性。采集手語動態(tài)光場，可以彌補現(xiàn)有數(shù) 據(jù)集在空間密度、時間密度以及真實感等方面的不足，可用于三維手語人的動態(tài)建模、手語 視頻去模糊、視角無關(guān)的手語識別等研究。
[0004] 針對真實光場數(shù)據(jù)獲取，從獲取手段不同可分為：基于相機陣列的光場獲取、基 于透鏡陣列的光場獲取、基于微透鏡陣列的光場獲取以及基于可編碼光圈的光場獲取。 對于限定環(huán)境光場采集一例如，清華大學(xué)Liu等人的多相機、多光照系統(tǒng)（Multi-camera Multi-lightingDome),-旦采集環(huán)境固定（相機采樣頻率、相機空間位置）。其每個視點 的采樣密度（空域、時域）和采樣精度（分辨率）便不可調(diào)整，且生成一個大規(guī)模的數(shù)據(jù) 集時成本較高，如生成一個固定光照條件下包含800視角X30幀X3200詞的數(shù)據(jù)集需要 手語老師和采集系統(tǒng)在不間斷的情況下連續(xù)工作數(shù)個小時。
[0005] 合成光場利用計算機仿真光場采集環(huán)境，基于虛擬模型獲取任意視點、光照、相機 條件下的光場數(shù)據(jù)，與真實光場相比，雖然真實感略差，但是數(shù)據(jù)規(guī)模較大時，生成迅速、參 數(shù)調(diào)整更加便捷，且背景更容易剔除，使用者更關(guān)注于圖像處理算法本身，而不是背景剔 除、去噪等預(yù)處理算法。目前已有的合成光場有MIT的合成光場數(shù)據(jù)集，其數(shù)據(jù)集中包含靜 態(tài)光場數(shù)據(jù)和包含一組軌跡動畫的動態(tài)光場數(shù)據(jù)。這種方法無法快速大量、自動生成場景 的動態(tài)合成光場數(shù)據(jù)，靈活性弱、操作性差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種手語動態(tài)合成光場的 生成方法，其能夠快速大量、自動生成場景的動態(tài)合成光場數(shù)據(jù)，靈活性強，操作性好，生成 信息密集。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：這種手語動態(tài)合成光場的生成方法，包括以下步驟：
[0008] (1)通過對采集場景進行視角分析，對采樣數(shù)據(jù)進行空域密度的優(yōu)化；
[0009] (2)使用關(guān)鍵幀插值方法對時域密度進行優(yōu)化。
[0010] 本發(fā)明通過對空域和時域兩個維度的采樣密度進行優(yōu)化，能夠快速大量、自動生 成場景的動態(tài)合成光場數(shù)據(jù)，靈活性強，操作性好，生成信息密集。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的步驟（I. 1)雙目視點分析的示意圖。
[0012] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的步驟（1.2)排布分析的示意圖，其中圖2a為分步驟（1.2. 1) 的示意圖，圖2b為分步驟（1. 2. 2)的示意圖，圖2c為分步驟（1. 2. 3)的示意圖，圖2d 為分步驟（1.2.4)的示意圖。

【具體實施方式】
[0013] 這種手語動態(tài)合成光場的生成方法，包括以下步驟：
[0014] (1)通過對采集場景進行視角分析，對采樣數(shù)據(jù)進行空域密度的優(yōu)化；
[0015] (2)使用關(guān)鍵幀插值方法對時域密度進行優(yōu)化。
[0016] 本發(fā)明通過對空域和時域兩個維度的采樣密度進行優(yōu)化，能夠快速大量、自動生 成場景的動態(tài)合成光場數(shù)據(jù)，靈活性強，操作性好，生成信息密集。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟（1)包括以下分步驟：
[0018] (I. 1)進行雙目視點的分析；
[0019] (1.2)進行排布分析。
[0020] 優(yōu)選地，在所述步驟（I. 1)中根據(jù)公式（1)-(5)進行視圖關(guān)鍵點的匹配：

【權(quán)利要求】
1. 一種手語動態(tài)合成光場的生成方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 通過對采集場景進行視角分析，對采樣數(shù)據(jù)進行空域密度的優(yōu)化； (2) 使用關(guān)鍵幀插值方法對時域密度進行優(yōu)化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手語動態(tài)合成光場的生成方法，其特征在于，所述步驟（1)包 括以下分步驟： (1. 1)進行雙目視點的分析； (1. 2)進行排布分析。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的手語動態(tài)合成光場的生成方法，其特征在于，在所述步驟 (I. 1)中根據(jù)公式（1)-(5)進行視圖關(guān)鍵點的匹配：
max = N+ λ R (3) St. N > N0 (4) R > R0 (5)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的手語動態(tài)合成光場的生成方法，其特征在于，所述步驟（1.2) 包括以下分步驟： (1. 2. 1)已知球O赤道上的兩個視點A和B，A、B間經(jīng)度差為alpha，球面上一視點C到 A、B的距離相等，求點C在球O上的緯度，記為beta ; (1. 2. 2)已知視點E、視點F、球0, E、F在球O上的緯度為beta, Z FOE = alpha，求 Z FPE，記為 theta ; (1. 2. 3)已知視點Μ、視點N、球0, MO、NO間夾角為alpha, M、N所在緯度為beta，球面 上一視點J到M、N的距離相等，且緯度高于Μ、N，求點J在球0上的緯度，記為beta' ； (1. 2. 4)已知視點G、視點Η、球0, G、H在球0上的緯度為beta'，Z GOH = alpha，求 Z GQH，記為 theta'。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的手語動態(tài)合成光場的生成方法，其特征在于，所述步驟（2) 中： 假設(shè)存在一組四元數(shù)通過創(chuàng)建TCB樣條來擬合這組數(shù)據(jù),樣條區(qū)間表示為 Sn(t)=Squad(t;qrvarvbn，q n+1);根據(jù)連續(xù)性原則，獲得邊界條件：S' Jri(I)-S' n(〇)_q' n; 為求解an，bn，首先根據(jù)公式（10)-(11)計算[C^qnJ之間的插值點的T°，T 1:

然后根據(jù)1'°-1<^(91^11+1)+21<^(91^ 11)和公式（12)求已^
根據(jù) T1 = logQy/qjHog^l)和公式（13)求比：
從而獲得Sn(t)的值。
【文檔編號】G06T17/00GK104376591SQ201410655751
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】尹寶才, 王文通, 王立春, 孔德慧 申請人:北京工業(yè)大學(xué)