[发明专利]用于体视三维显示图像生成系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像生成和显示方法，尤其涉及一种用于体视三维显示图像生成系统及方法。

背景技术

图像拼接技术一直是计算机视觉和图像处理领域的研究热点，而随着三维全景显示技术的高速发展，以三维方式设计的图像生成系统成为众多三维显示装置图像源获取采用的主要手段。以三维方式设计的图像生成系统是根据透视投影绘制方法，将三维图像信息再现在二维显示系统上。现有的体视三维显示装置大都依据在横向或者纵向通过视场拼接的方式提供足够多的观察视角，让观察者两只眼睛横跨不同的视角以获得细腻的三维感知。据此原理，二维显示系统上再现的图像信息与具体的三维显示装置视角设计参数有关，往往需要经过与所需呈现的视角信息相对应的图像处理过程。目前计算机图形学领域常用的处理思想是基于光场重建、像素点扫描的方式获取对应视角所需图像信息。该方法在计算机领域具有相当的普适性，并且所获取的各视角图像具有很高的分辨率与真实性，但该方案生成的图像并未考虑三维显示系统实际像差和系统精度问题，所生成的图像往往是理论情况下成像所需的图像，经过三维显示系统投影显示出来的效果并非尽如人意。

通常情况下，成功的三维显示装置需要综合考虑图像分辨率、三维显示效果、计算成本等诸多方面，目前已经开发出的体视三维显示装置受限于系统结构等因素往往导致理论情况生成的图像并不能完美显示，探求一种易综合了考虑了系统成像像差和装置精度等问题的图像生成系统及方法更具实际应用价值。本发明的主要目的在于构建一种具备普适性的、可用于多种体视三维显示图像生成系统及方法，它包括具备较高拓展性的投影式三维显示装置及图像采集识别系统，其初衷在于综合了考虑了系统成像像差和装置精度的问题下从图像点实际投影显示的角度出发获得真实条件下显示所需的图像源，可广泛用于基于多投影显示或分时显示拼接原理的体视三维显示装置。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术和图像生成方法的不足，提供一种用于体视三维显示图像生成系统及方法。

所述的用于体视三维显示图像生成系统包括依次设置的二维显示单元阵列、透镜阵列、孔阑阵列、定向散射屏和精密导轨，其中，定向散射屏和精密导轨呈同心布置，在精密导轨上设有图像采集系统，二维显示单元阵列中所有显示单元显示的图像通过对应的透镜阵列、孔阑阵列投影到定向散射屏另一侧成像，计算机分别与图像采集系统和二维显示单元阵列相连接。 

所述的用于体视三维显示图像生成系统的二维显示单元阵列、透镜阵列和孔阑阵列为横向视差的N*1阵列，或为横向和纵向视差的N*M阵列。

所述的用于体视三维显示图像生成系统的二维显示单元阵列为单个二维显示器或多个二维显示器组成的阵列，其中，二维显示器为LCD、LCOS、PDP、LED、CRT、OLED或投影机。

所述的用于体视三维显示图像生成系统的图像采集系统为CCD或CMOS拍摄器件。

所述的用于体视三维显示图像生成方法的步骤如下：

1)图像采集系统首先设置于系统对称中心线上，并对准系统成像中心拍摄；

2)二维显示单元阵列中的显示单元显示一个坐标点（X₀,Y₀）；

3)若图像采集系统捕获到相应坐标点信息，则判定为显示单元上显示的点属于该视角所需显示的图像，进行步骤4）；若图像采集系统未捕获到相应坐标点信息，则判定为显示单元上显示的点不属于该视角所需显示的图像，返回步骤2）循环扫描显示下一个坐标点；

4)分别记录下捕获的显示点在二维图像显示单元阵列中的坐标点信息（X₀,Y₀）和在图像采集系统中的坐标点信息（X₁,Y₁），送入计算机生成相应的映射关系；循环扫描记录坐标点映射信息直至二维显示单元阵列中的显示单元所有显示点扫描结束；

5)计算机获取所要呈现三维物体相应视角的原始图像，根据映射关系进行从坐标点（X₁,Y₁）到坐标点（X₀,Y₀）的变化，得到所要呈现三维物体相应视角在二维显示单元阵列中的图像；

6)分别向左或向右移动图像采集系统至下一个相邻视角位置，其中，图像采集系统沿精密导轨移动的角度间隔与三维显示系统的视角间隔相匹配，重复步骤1）至步骤5），直至计算机得到所要呈现三维物体所有视角在二维显示单元阵列中的图像；