[发明专利]一种基于深度值非线性变换的虚拟视点绘制方法

权利要求书

1.一种基于深度值非线性变换的虚拟视点绘制方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，建立自适应的基于深度图像物体边缘信息的预处理滤波器：该预处理滤波器由边缘保持滤波器和非对称的高斯平滑滤波器串联组成，首先用Sobel算子获取深度图中各像素点水平方向的梯度信息，然后利用各像素点水平方向的梯度信息构造边缘保持滤波器，再构造非对称的高斯平滑滤波器；

第二步，利用预处理滤波器迭代处理深度图像：首先用边缘保持滤波器迭代处理深度图，接下来用非对称的高斯平滑滤波器处理深度图像中物体的边缘区域，得到处理后的深度图；

第三步，建立深度图中像素点灰度值与空间深度值的非线性映射关系：预处理后的深度图中点的灰度值，其最大值对应于最远的深度切面，而其最小值则对应于最近的深度切面；

第四步，将参考图像中的像素点映射到目标图像中；

第五步，目标图像的空洞填补。

2.如权利要求1所述的一种基于深度值非线性变换的虚拟视点绘制方法，其特征在于，所述利用Sobel算子获取深度图中各像素点水平方向的梯度信息，具体为：采用水平方向的Sobel算子获取深度图水平方向的梯度信息，其模板 为矩阵：

模板算子运算时采用类似卷积的方式，即把模板在深度图像上移动，并在每点计算相应的梯度值，对于点而言，其水平方向梯度值的计算公式如下：

其中代表点的灰度值，为模板的系数，其中和为整数，并且，。

3.如权利要求1所述的一种基于深度值非线性变换的虚拟视点绘制方法，其特征在于，所述利用各像素点水平方向的梯度信息构造边缘保持滤波器，其中边缘保持滤波器的模板公式如下：

其中为像素点所对应的模板系数；为上一步中计算得到的点的水平方向梯度值；是根据实际经验所设定的自适应阈值，所有水平方向梯度值大于的点组成物体边缘；当时，为减函数，随着，，而对于的点，具有相同的最大权重。

4.如权利要求1所述的一种基于深度值非线性变换的虚拟视点绘制方法，其特征在于，所述构造非对称的高斯平滑滤波器，具体为：选取的高斯平滑滤波器在水平方向和垂直方向具有不同的标准差和平滑尺寸，其模板公式如下所示：

其中，和分别代表了水平方向和垂直方向的高斯平滑滤波器，其标准差分别为和，为避免在目标图像中产生几何形变，设定和的关系为，平滑窗口大小分别为和。

5.如权利要求1所述的一种基于深度值非线性变换的虚拟视点绘制方法，其特征在于， 所述用边缘保持滤波器迭代处理深度图，计算公式如下：

其中平滑区域是大小为的矩形，和为整数，代表的是迭代的次数，为第次迭代完成后，点的深度值；为平滑区域内模板系数之和，在计算的过程中起到了平均作用，每次迭代计算出的都和上一次的迭代结果进行比较，取其中较大的作为本次平滑的结果。

6. 如权利要求5所述的一种基于深度值非线性变换的虚拟视点绘制方法，其特征在于，所述边缘保持滤波器对深度图的迭代平滑次数为50次。

7.如权利要求1所述的一种基于深度值非线性变换的虚拟视点绘制方法，其特征在于，所述用非对称的高斯平滑滤波器处理深度图像中物体的边缘区域，计算公式如下：

其中平滑区域是大小为的矩形，和为整数，为经过该滤波器处理后，点的深度值，为该区域内模板系数之和，在计算的过程中起到了平均作用；平滑过程中的平滑系数由水平和垂直高斯平滑滤波器的系数共同决定，最终得到经预处理滤波器处理后的深度图。

8.如权利要求1所述的一种基于深度值非线性变换的虚拟视点绘制方法，其特征在于，所述建立深度图中像素点与空间深度值的非线性映射关系，具体过程如下：

1) 获取灰度直方图的所有局部最小值点，记为，，在集合中将这些局部最小值点升序排列，有，；

2)认为存在某个局部最小值点，，则深度值处于和之间的像素点组成了整个图像的大部分背景；

3)选择使用指数函数，有，来非线性拟合深度图中的像素点的灰度值与空间深度值的映射关系，其中对应深度图中像素点的灰度值，则对应于空间深度值。