專利名稱：離散視點(diǎn)采集結(jié)合窗截取算法的立體元圖像陣列生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬立體圖像生成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種組合立體圖像系統(tǒng)中立體元圖像陣列的生成方法。
背景技術(shù)：
長久以來，對顯示世界視覺信息的獲取主要來源于單攝像機(jī)捕獲，而這種采集形式不能給人眼帶來深度感、立體感以及對對象的全方位認(rèn)識(shí)。隨著相關(guān)學(xué)科的發(fā)展及新技術(shù)新需求的驅(qū)動(dòng)，立體顯示技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。立體顯示技術(shù)主要包括利用兩眼視差的立體顯示技術(shù)和真實(shí)立體顯示技術(shù)。利用兩眼視差的立體顯示技術(shù)又可分為裸眼顯示方式以及使用輔助設(shè)備的顯示方式，其中，裸眼顯示方式主要以光柵顯示為主，使用輔助設(shè)備的顯示方式主要借用3D眼鏡進(jìn)行顯示。目前，電影院中廣泛采用兩眼視差的立體顯示技術(shù)，該技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)而且成本低，但由于這種方法分別將左、右眼看到的圖像傳輸給觀眾，強(qiáng)迫觀眾在大腦中產(chǎn)生立體感，很容易產(chǎn)生視覺疲勞，而且，該技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)多視角的視差變化，因此并不是理想的立體顯示方法；真實(shí)立體顯示技術(shù)主要包括全息術(shù)、體顯示技術(shù)和組合立體顯示技術(shù)。真實(shí)立體顯示技術(shù)能夠在空間中重現(xiàn)被拍攝物體的全部信息，觀眾通過生理調(diào)節(jié)眼睛的焦距來獲得立體感，不會(huì)產(chǎn)生視覺疲勞，因此，成為立體顯示技術(shù)的發(fā)展趨向。相對于時(shí)空分辨率受限的全息術(shù)與體顯不技術(shù)，組合立體顯不技術(shù)能夠使顯不器在一個(gè)廣泛的視野空間內(nèi)還原被拍攝景物的空間結(jié)構(gòu)及位置關(guān)系，觀看者無需任何輔助設(shè)備即可身臨其境的感受到全視差的立體景象，是新一代立體顯示技術(shù)的重要組成部分。組合立體成像系統(tǒng)主要包括采集和顯示兩部分，在采集過程中，如圖1所示，當(dāng)實(shí)際物體發(fā)出的光線通過透鏡陣列而被記錄在記錄媒體上時(shí)，我們便得到了一個(gè)立體元圖像陣列，陣列中的每個(gè)立體元圖像分別記錄了被拍攝物體不同位置、不同角度的圖像信息。在顯示過程中，如圖2所示，立體元圖像陣列通過高分辨率的平板顯示器呈現(xiàn)在透鏡陣列前面，透鏡陣列將從立體元圖像陣列上發(fā)出的光線匯聚成空間中真實(shí)存在的立體景象。透鏡陣列采集法是獲得立體元圖像陣列的最簡單、直接的方法，該方法使用透鏡陣列和單一的記錄媒體直接拍攝3D對象的立體元圖像陣列，然而，在實(shí)際應(yīng)用中，該方法存在很多不足，例如，較低的顯示分辨率，狹窄的觀看視角以及較小的景深。針對上述問題，目前已提出很多改進(jìn)的采集方法，J.-S Jang和B.Javidi等人提出了基于時(shí)分復(fù)用的MALT方法，該方法通過提高空間采樣率來獲得更多的立體元圖像，從而有效地提高了重構(gòu)圖像的分辨率，同時(shí)，二者又提出了 SAII方法，該方法不但可以提高顯示分辨率，而且增大了觀看視野。雖然上述方法在透鏡陣列采集法的基礎(chǔ)上不同程度地提高了組合立體成像系統(tǒng)的顯示效果，但是，對于一個(gè)給定的圖像記錄媒體，立體元圖像的分辨率與數(shù)量之間永遠(yuǎn)存在著不可調(diào)和的矛盾。使用相機(jī)陣列進(jìn)行采集可以很好的解決這個(gè)矛盾，陣列中的每個(gè)相機(jī)分別記錄拍攝場景的一個(gè)立體元圖像。然而，隨著顯示分辨率的不斷提高，相機(jī)陣列的規(guī)模也在不斷增大，如果我們希望獲得一個(gè)顯示分辨率為1024X768，每個(gè)立體元中包含20X20個(gè)像素的立體元圖像陣列，則需要1024X768個(gè)相機(jī)，顯然，如此大規(guī)模的相機(jī)陣列既昂貴又不便于調(diào)節(jié)。鑒于透鏡陣列采集法和相機(jī)陣列采集法存在的以上不足，我們需要尋找一種更有效、更適用于組合立體圖像系統(tǒng)的立體元圖像陣列的合成方法，這種方法既可以生成高分辨率的立體元圖像陣列，同時(shí)，又不需要高昂的實(shí)驗(yàn)成本和復(fù)雜的調(diào)節(jié)工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種離散視點(diǎn)采集結(jié)合窗截取算法的立體元圖像陣列生成方法，實(shí)現(xiàn)真實(shí)景物的立體顯示。本發(fā)明包括下列步驟:1.采集離散視點(diǎn)圖像陣列，包括下列步驟:1.1初始化:調(diào)節(jié)支撐立體攝影軌道的兩個(gè)三角支架將立體攝影軌道的高度固定到一個(gè)較低的位置，將相機(jī)安裝在立體攝影軌道上，立體攝影軌道可以使相機(jī)從右至左勻速移動(dòng)，實(shí)驗(yàn)人員通過遙控器控制立體攝影軌道的啟動(dòng)和停止；1.2獲取離散視點(diǎn)圖像組:利用水平尺將立體攝影軌道的平面調(diào)整到與水平面平行，并用遙控器將相機(jī)移動(dòng)到立體攝影軌道的最右端，按住相機(jī)快門線并同時(shí)啟動(dòng)立體攝影軌道，在相機(jī)的移動(dòng)過程中，利用相機(jī)的連拍功能連續(xù)采集拍攝對象的多張離散視點(diǎn)圖像，將采集到的離散視點(diǎn)圖像按照拍攝的先后順序從左到右排成一行，即得到立體攝影軌道位于該高度時(shí)采集到的離散視點(diǎn)圖像組；1.3利用垂直標(biāo)尺，上調(diào)支撐立體攝影軌道的兩個(gè)三角支架，使立體攝影軌道上升一個(gè)固定的距離；1.4重復(fù)步驟1.1.2和1.1.3的拍攝過程，獲得多個(gè)離散視點(diǎn)圖像組；

1.5將所有離散視點(diǎn)圖像組按照采集的先后順序，從上至下排列成一個(gè)離散視點(diǎn)圖像陣列，即，將最先采集到的一組離散視點(diǎn)圖像組放在離散視點(diǎn)圖像陣列的第一行，最后采集到的一組離散視點(diǎn)圖像組放在離散視點(diǎn)圖像陣列的最后一行；2.計(jì)算拍攝對象在每幅離散視點(diǎn)圖像中的位置:拍攝對象在每幅離散視點(diǎn)圖像中的位置參數(shù)包括:拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移，拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移，拍攝對象的上、下、左和右側(cè)邊界在離散視點(diǎn)圖像陣列的第一行、第一列離散視點(diǎn)圖像中的位置，拍攝對象的上、下、左和右側(cè)邊界在離散視點(diǎn)圖像陣列的最后一行、最后一列離散視點(diǎn)圖像中的位置；2.1確定拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移，其計(jì)算方法為:設(shè)DVIu表示離散視點(diǎn)圖像陣列中位于第i列，第j行的一幅離散視點(diǎn)圖像，首先，將DVIm逐個(gè)像素地向右平移，每次平移后，計(jì)算平移后的DVIm與DVI2il重疊部分的峰值信噪比，峰值信噪比定義為:
25S2PSNR{s) = \0x\ogJ-^—-]
MSE(s)式中，s-為DVIui的平移距離，PSNR(s)-為平移后的DVIm與DVIy重疊部分的峰值信噪比，MSE(s)-為均方誤差，其定義式為:
IX-1s Y-1MSE(S)=Σ ZiDV^y)-OVI2J(x + s,y)f
— S)X I χ=0 v=0
式中，x、y_分別為像素點(diǎn)在DVIm中的橫向和縱向位置坐標(biāo)，X、Y-分別為離散視點(diǎn)圖像的水平和垂直方向包含的像素?cái)?shù)量；然后，將峰值信噪比最大時(shí)對應(yīng)的移動(dòng)距離作為拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移；2.2確定拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移，其計(jì)算方法為:首先將DVIm和DVIli2進(jìn)行轉(zhuǎn)置，然后按照與拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移相同的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算;2.3確定拍攝對象的上、下、左和右側(cè)邊界在DVIlil中的位置，其計(jì)算方法為:首先，計(jì)算DVIm和DVI2il的差值圖像并進(jìn)行中值濾波；然后，將中值濾波后的差值圖像中所有非零點(diǎn)的上、下和左邊界的位置作為拍攝對象的上、下和左側(cè)邊界在DVIlil中的位置，將中值濾波后的差值圖像中所有非零點(diǎn)的右邊界的位置減去拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移后得到的值作為拍攝對象的右側(cè)邊界在DVIm中的位置；2.4確定拍攝對象的上、下、左和右側(cè)邊界在離散視點(diǎn)圖像陣列的最后一行、最后一列離散視點(diǎn)圖像中的位置，其計(jì)算方法為:首先，計(jì)算離散視點(diǎn)圖像陣列中最后一行、最后一列的離散視點(diǎn)圖像和離散視點(diǎn)圖像陣列中最后一行、倒數(shù)第二列的離散視點(diǎn)圖像的差值圖像并進(jìn)行中值濾波；然后，將中值濾波后的差值圖像中所有非零點(diǎn)的上、下和右邊界的位置作為拍攝對象的上、下和右側(cè)邊界在離散視點(diǎn)圖像陣列的最后一行、最后一列離散視點(diǎn)圖像中的位置，將中值濾波后的差值圖像中所有非零點(diǎn)的左邊界的位置加上拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移后得到的值作為拍攝對象的左側(cè)邊界在離散視點(diǎn)圖像陣列的最后一行、最后一列離散視點(diǎn)圖像中的位置；3.計(jì)算截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移和截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移:截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移和截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移的表達(dá)式為:MH = DH+deltaMV = DV+delta式中，MH、MV-分別為截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移和截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移，DH、DV-分別為拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移和拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移，delta-為深度影響因子；根據(jù)實(shí)際需要，delta可以在允許的范圍內(nèi)進(jìn)行任意取值，delta的取值范圍為:delta_max = min[(MH_max_DH), (MV_max_DV)]delta—min = 0式中，delta—max、delta—min-分別為delta可取的最大值和最小值，MH—max、MV—max-分別為截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移的最大值和截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移的最大值，min (.)-表示取括號(hào)內(nèi)所有數(shù)值的最小值；MH_max 和 MV_max 的表達(dá)式為:MH_max = min (X—IR, IL) / (M-1)MV_max = min (Y—IB, IT) / (N—1)式中，IR、IB-分別為拍攝對象的右側(cè)和下側(cè)邊界在DVIm中的位置，IL、IT-分別為拍攝對象的左側(cè)和上側(cè)邊界在離散視點(diǎn)圖像陣列的最后一行、最后一列離散視點(diǎn)圖像中的位置，M、N-分別為離散視點(diǎn)圖像陣列中每行和每列所包含的離散視點(diǎn)圖像的數(shù)量；4.計(jì)算截取窗的大小:截取窗的大小的表達(dá)式為:W = IR+ (M-1) XMH-1LH = IB+ (N-1) XMV-1T式中，W、H-分別為截取窗的寬度和高度；5.計(jì)算截取窗的右下角在離散視點(diǎn)圖像陣列的第一行、第一列離散視點(diǎn)圖像中的位置:截取窗的右下角在DVI1,:中位置的表達(dá)式為:
PH = IRPV = IB式中，PH、PV-分別為截取窗的右下角在DVIm中的橫向和縱向位置坐標(biāo)；6.截取離散視點(diǎn)圖像陣列生成子圖像陣列:用截取窗對離散視點(diǎn)圖像陣列中的每幅離散視點(diǎn)圖像進(jìn)行截取生成子圖像陣列，子圖像陣列中包含的子圖像數(shù)量與離散視點(diǎn)圖像陣列中包含的離散視點(diǎn)圖像數(shù)量相等，位于子圖像陣列中第i列、第j行的一幅子圖像的表達(dá)式為:SIij j(u, v) = DVIijj (PH+(1-1) XMH-ff+u, PV+(j-l) XMV-H+v)式中，SIy-為子圖像陣列中第i列、第j行的一幅子圖像，u=l，2，…，W和v=l，2，…，H-分別為像素點(diǎn)在子圖像中的橫向和縱向位置坐標(biāo)；7.將子圖像陣列轉(zhuǎn)化成立體元圖像陣列:子圖像陣列轉(zhuǎn)換成的立體元圖像陣列中包含WXH個(gè)立體元圖像，每個(gè)立體元圖像的大小為M像素X N像素，位于立體元圖像陣列中第P列、第q行的一幅立體元圖像的表達(dá)式為:EIp, q (r, t) = Sir, t (p, q)式中，EIp,q-為立體元圖像陣列中第p列、第q行的一幅立體元圖像，r = 1，2，…，M和t = 1，2，…，N-分別為像素點(diǎn)在立體元圖像中的橫向和縱向位置坐標(biāo)。本發(fā)明針對組合立體成像系統(tǒng)中立體元圖像陣列的采集原理，利用單一相機(jī)與立體攝影軌道相結(jié)合的采集方法獲得離散視點(diǎn)圖像陣列。針對離散視點(diǎn)圖像陣列與子圖像陣列間的成像關(guān)系以及子圖像陣列與立體元圖像陣列之間的映射關(guān)系，本發(fā)明提出了一種對離散視點(diǎn)圖像陣列進(jìn)行 窗截取的立體元圖像陣列的生成方法，既可達(dá)到生成高分辨率的立體元圖像陣列的目的，同時(shí)，又無需昂貴的采集設(shè)備和繁重的工作量。
本發(fā)明能夠生成較大拍攝對象的立體元圖像陣列，生成的立體元圖像陣列在顯示過程中具有連續(xù)的觀看視角，能夠真實(shí)再現(xiàn)拍攝對象的結(jié)構(gòu)信息。與透鏡陣列采集法相比，本發(fā)明不受采集設(shè)備的限制，可以生成高分辨率的立體元圖像陣列。與相機(jī)陣列采集法相t匕，本發(fā)明只使用一臺(tái)相機(jī)，大大降低了拍攝成本和調(diào)節(jié)的工作量。


圖1為組合立體成像系統(tǒng)的立體元圖像陣列采集過程示意2為組合立體成像系統(tǒng)的立體元圖像陣列顯示過程示意圖其中:1.實(shí)際物體2.光線3.透鏡陣列4.記錄媒體5.立體元圖像6.立體元圖像陣列7.照明8.平板顯示器9.立體圖像圖3為離散視點(diǎn)采集結(jié)合窗截取算法的立體元圖像陣列生成方法的流程4為離散視點(diǎn)圖像陣列采集平臺(tái)示意5為離散視點(diǎn)圖像陣列示意6為放大后的離散視點(diǎn)圖像陣列的第1、12和24行中第1、12和24列的九幅離散視點(diǎn)圖像圖7為拍攝對象的上、下、左和右側(cè)邊界在DVIm中的位置的計(jì)算方法流程8為窗截取算法生成子圖像陣列的示意圖
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。離散視點(diǎn)采集結(jié)合窗截取算法的立體元圖像陣列生成方法的具體過程(如圖3所示)包括下列步驟:1.采集離散視點(diǎn)圖像陣列如圖4所示為離散視點(diǎn)圖像陣列的采集平臺(tái)，拍攝對象為兩輛玩具卡車，其中，前面的卡車較后面的卡車更靠近拍攝相機(jī)，并且前面的卡車對后面的卡車產(chǎn)生了遮擋，離散視點(diǎn)圖像陣列的采集過程包括下列步驟:第一步:初始化。調(diào)節(jié)支撐立體攝影軌道的兩個(gè)三角支架將立體攝影軌道的高度固定到一個(gè)較低的位置，將相機(jī)安裝在立體攝影軌道上，立體攝影軌道可以使相機(jī)從右至左勻速移動(dòng)，實(shí)驗(yàn)人員通過遙控器控制立體攝影軌道的啟動(dòng)和停止。第二步:獲取離散視點(diǎn)圖像組:利用水平尺將立體攝影軌道的平面調(diào)整到與水平面平行，并用遙控器將相機(jī)移動(dòng)到立體攝影軌道的最右端，按住相機(jī)快門線并同時(shí)啟動(dòng)立體攝影軌道，在相機(jī)的移動(dòng)過程中，利用相機(jī)的連拍功能連續(xù)采集拍攝對象的多張離散視點(diǎn)圖像，將采集到的離散視點(diǎn)圖像按照拍攝的先后順序從左到右排成一行，即得到立體攝影軌道位于該高度時(shí)采集到的離散視點(diǎn)圖像組；第三步:利用垂直標(biāo)尺，上調(diào)支撐立體攝影軌道的兩個(gè)三角支架，使立體攝影軌道上升一個(gè)固定的距離。第四步:重復(fù)第二步和第三步的拍攝過程，獲得多個(gè)離散視點(diǎn)圖像組。第五步:將所有離散視點(diǎn)圖像組按照采集的先后順序，從上至下排列成一個(gè)離散視點(diǎn)圖像陣列，即，將最先采集到的一組離散視點(diǎn)圖像組放在離散視點(diǎn)圖像陣列的第一行，最后采集到的一組離散視點(diǎn)圖像組放在離散視點(diǎn)圖像陣列的最后一行。生成的離散視點(diǎn)圖像陣列如圖5所示，為了觀察方便，圖6中分別放大了離散視點(diǎn)圖像陣列的第1、12和24行中第1、12和24列的九幅離散視點(diǎn)圖像，從圖6中可以看出，隨著觀看視角的移動(dòng)，離散視點(diǎn)圖像陣列呈現(xiàn)出了紅色卡車從可見到不可見的變化過程。2.計(jì)算拍攝對象在每幅離散視點(diǎn)圖像中的位置拍攝對象在每幅離散視點(diǎn)圖像中的位置參數(shù)包括:拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移，拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移，拍攝對象的上、下、左和右側(cè)邊界在離散視點(diǎn)圖像陣列的第一行、第一列離散視點(diǎn)圖像中的位置，拍攝對象的上、下、左和右側(cè)邊界在離散視點(diǎn)圖像陣列的最后一行、最后一列離散視點(diǎn)圖像中的位置。設(shè)DVIu表示離散視點(diǎn)圖像陣列中位于第i列，第j行的一幅離散視點(diǎn)圖像。拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移的計(jì)算方法為:首先，將DVIm逐個(gè)像素地向右平移，每次平移后，計(jì)算平移后的DVIm與DVI2il重疊部分的峰值信噪比，峰值信噪比定義為:
權(quán)利要求
1.一種離散視點(diǎn)采集結(jié)合窗截取算法的立體元圖像陣列生成方法，其特征在于包括下列步驟: 1.1采集離散視點(diǎn)圖像陣列，包括下列步驟: 1.1.1初始化:調(diào)節(jié)支撐立體攝影軌道的兩個(gè)三角支架將立體攝影軌道的高度固定到一個(gè)較低的位置，將相機(jī)安裝在立體攝影軌道上，立體攝影軌道可以使相機(jī)從右至左勻速移動(dòng)，實(shí)驗(yàn)人員通過遙控器控制立體攝影軌道的啟動(dòng)和停止； 1.1.2獲取離散視點(diǎn)圖像組:利用水平尺將立體攝影軌道的平面調(diào)整到與水平面平行，并用遙控器將相機(jī)移動(dòng)到立體攝影軌道的最右端，按住相機(jī)快門線并同時(shí)啟動(dòng)立體攝影軌道，在相機(jī)的移動(dòng)過程中，利用相機(jī)的連拍功能連續(xù)采集拍攝對象的多張離散視點(diǎn)圖像，將采集到的離散視點(diǎn)圖像按照拍攝的先后順序從左到右排成一行，即得到立體攝影軌道位于該高度時(shí)采集到的離散視點(diǎn)圖像組； 1.1.3利用垂直標(biāo)尺，上調(diào)支撐立體攝影軌道的兩個(gè)三角支架，使立體攝影軌道上升一個(gè)固定的距離； 1.1.4重復(fù)步驟1.1.2和1.1.3的拍攝過程，獲得多個(gè)離散視點(diǎn)圖像組； 1.1.5將所有離散視點(diǎn)圖像組按照采集的先后順序，從上至下排列成一個(gè)離散視點(diǎn)圖像陣列，即，將最先采集到的一組離散視點(diǎn)圖像組放在離散視點(diǎn)圖像陣列的第一行，最后采集到的一組離散視點(diǎn)圖像組放在離散視點(diǎn)圖像陣列的最后一行； 1.2計(jì)算拍攝對象在每幅離散視點(diǎn)圖像中的位置: 拍攝對象在每幅離散視點(diǎn)圖像中的位置參數(shù)包括:拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移，拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中 的垂直相對位移，拍攝對象的上、下、左和右側(cè)邊界在離散視點(diǎn)圖像陣列的第一行、第一列離散視點(diǎn)圖像中的位置，拍攝對象的上、下、左和右側(cè)邊界在離散視點(diǎn)圖像陣列的最后一行、最后一列離散視點(diǎn)圖像中的位置； 1.2.1確定拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移，其計(jì)算方法為:設(shè)DVIq表示離散視點(diǎn)圖像陣列中位于第i列，第j行的一幅離散視點(diǎn)圖像，首先，將DVIui逐個(gè)像素地向右平移，每次平移后，計(jì)算平移后的DVIm與DVI2,!重疊部分的峰值信噪比，峰值信噪比定義為: 2552 / (.)=10xlog,J—-—] MSh(S) 式中，S-為DVIui的平移距離，PSNR(s)-為平移后的DVIm與DVI2il重疊部分的峰值信噪比，MSE(s)-為均方誤差,其定義式為: IΧ- -s T-1 MSE(S) =ΣDVI2l{x + s,y)f (X-s)xY x=0 r=0 式中，x、y_分別為像素點(diǎn)在DVIm中的橫向和縱向位置坐標(biāo)，X、Y-分別為離散視點(diǎn)圖像的水平和垂直方向包含的像素?cái)?shù)量； 然后，將峰值信噪比最大時(shí)對應(yīng)的移動(dòng)距離作為拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移； 1.2.2確定拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移，其計(jì)算方法為:首先將DVIm和DVIli2進(jìn)行轉(zhuǎn)置，然后按照與拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移相同的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算； ·1.2.3確定拍攝對象的上、下、左和右側(cè)邊界在DVIm中的位置，其計(jì)算方法為:首先，計(jì)算DVIm和DVI2il的差值圖像并進(jìn)行中值濾波；然后，將中值濾波后的差值圖像中所有非零點(diǎn)的上、下和左邊界的位置作為拍攝對象的上、下和左側(cè)邊界在DVIm中的位置，將中值濾波后的差值圖像中所有非零點(diǎn)的右邊界的位置減去拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移后得到的值作為拍攝對象的右側(cè)邊界在DVIljl中的位置； ·1.2.4確定拍攝對象的上、下、左和右側(cè)邊界在離散視點(diǎn)圖像陣列的最后一行、最后一列離散視點(diǎn)圖像中的位置，其計(jì)算方法為:首先，計(jì)算離散視點(diǎn)圖像陣列中最后一行、最后一列的離散視點(diǎn)圖像和離散視點(diǎn)圖像陣列中最后一行、倒數(shù)第二列的離散視點(diǎn)圖像的差值圖像并進(jìn)行中值濾波；然后，將中值濾波后的差值圖像中所有非零點(diǎn)的上、下和右邊界的位置作為拍攝對象的上、下和右側(cè)邊界在離散視點(diǎn)圖像陣列的最后一行、最后一列離散視點(diǎn)圖像中的位置，將中值濾波后的差值圖像中所有非零點(diǎn)的左邊界的位置加上拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移后得到的值作為拍攝對象的左側(cè)邊界在離散視點(diǎn)圖像陣列的最后一行、最后一列離散視點(diǎn)圖像中的位置； · 1.3計(jì)算截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移和截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移: 截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移和截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移的表達(dá)式為:MH = DH+deltaMV = DV+delta 式中，MH、MV-分別為截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移和截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移，DH、DV-分別為拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移和拍攝對象在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移，delta-為深度影響因子； 根據(jù)實(shí)際需要，delta可以在允許的范圍內(nèi)進(jìn)行任意取值，delta的取值范圍為: delta_max = min[(MH_max_DH), (MV_max-DV)] delta—min = O 式中，delta—max、delta—min-分別為delta可取的最大值和最小值，ΜΗ—max、MV—max-分別為截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移的最大值和截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移的最大值，min (.)_表示取括號(hào)內(nèi)所有數(shù)值的最小值； MH_max和MV—max的表達(dá)式為:MH—max = min(X_IR，IL) / (M-1)MV—max = min(Y_IB，IT) / (N-1)式中，IR、IB-分別為拍攝對象的右側(cè)和下側(cè)邊界在DVIm中的位置，IL、IT-分別為拍攝對象的左側(cè)和上側(cè)邊界在離散視點(diǎn)圖像陣列的最后一行、最后一列離散視點(diǎn)圖像中的位置，M、N-分別為離散視點(diǎn)圖像陣列中每行和每列所包含的離散視點(diǎn)圖像的數(shù)量； .1.4計(jì)算截取窗的大小: 截取窗的大小的表達(dá)式為:W = IR+ (M-1) XMH-1LH = IB+ (N-1) XMV-1T式中，W、H-分別為截取窗的寬度和高度； .1.5計(jì)算截取窗的右下角在離散視點(diǎn)圖像陣列的第一行、第一列離散視點(diǎn)圖像中的位置: 截取窗的右下角在DVIm中位置的表達(dá)式為:PH = IRPV = IB 式中，PH、PV-分別為截取窗的右下角在DVIm中的橫向和縱向位置坐標(biāo)； .1.6截取離散視點(diǎn)圖像陣列生成子圖像陣列: 用截取窗對離散視點(diǎn)圖像陣列中的每幅離散視點(diǎn)圖像進(jìn)行截取生成子圖像陣列，子圖像陣列中包含的子圖像數(shù)量與離散視點(diǎn)圖像陣列中包含的離散視點(diǎn)圖像數(shù)量相等，位于子圖像陣列中第i列、第j行的一幅子圖像的表達(dá)式為:SIij j (u, V) = DVIijj (PH+(1-1) XMH-ff+u, PV+(j-l) XMV-H+V) 式中，SIi,為子圖像陣列中第i列、第j行的一幅子圖像，u=l，2，…，W和v=l，2，…，H-分別為像素點(diǎn)在子圖像中的橫向和縱向位置坐標(biāo)； . 1.7將子圖像陣列轉(zhuǎn)化成立體元圖像陣列: 子圖像陣列轉(zhuǎn)換成的立體元圖像陣列中包含WX H個(gè)立體元圖像，每個(gè)立體元圖像的大小為M像素XN像素，位于立體元圖像陣列中第P列、第q行的一幅立體元圖像的表達(dá)式為: EIp,q(r, t) = SIr, t (p, q) 式中，EIp, q-為立體元圖像陣列中第p列、第q行的一幅立體元圖像，r=l,2,…，M和t=l,2,…，N-分別為像素點(diǎn)在立體元圖像中的橫向和縱向位置坐標(biāo)。
全文摘要
離散視點(diǎn)采集結(jié)合窗截取算法的立體元圖像陣列生成方法屬立體圖像生成技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明包括下列步驟采集離散視點(diǎn)圖像陣列；計(jì)算拍攝對象在每幅離散視點(diǎn)圖像中的位置；計(jì)算截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列任意兩幅水平相鄰離散視點(diǎn)圖像中的水平相對位移和截取窗在離散視點(diǎn)圖像陣列中任意兩幅垂直相鄰離散視點(diǎn)圖像中的垂直相對位移；計(jì)算截取窗大??；計(jì)算截取窗右下角在離散視點(diǎn)圖像陣列的第一行、第一列離散視點(diǎn)圖像中的位置；對離散視點(diǎn)圖像陣列進(jìn)行截取生成子圖像陣列；將子圖像陣列轉(zhuǎn)化成立體元圖像陣列。本發(fā)明不受采集設(shè)備的限制，能生成實(shí)際景物的高分辨率立體元圖像陣列，與傳統(tǒng)的相機(jī)陣列直接采集法相比，本發(fā)明可大大降低拍攝成本和工作量。
文檔編號(hào)H04N13/00GK103096113SQ20131005195
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月15日
發(fā)明者王世剛, 呂源治, 金福壽, 王學(xué)軍, 趙巖, 王小雨, 李雪松, 俞玨瓊 申請人:吉林大學(xué)