[发明专利]基于双相机实时获取微单元图像阵列方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，更进一步涉及一种三维集成成像和显示技术领域的基于双相机实时获取微单元图像阵列方法。本发明可用于三维真实场景的实时采集和显示、三维立体电视的图像获取。

背景技术

三维集成成像技术包括微单元图像阵列采集和重构两个阶段，微单元图像采集又分为计算生成和光学采集两种方法。前者存在计算量庞大、生成速度、定位及视角分析等问题，很难对真实场景进行模型设计；后者一般采用透镜阵列或者相机阵列获取，透镜阵列采集规模庞大、设备复杂、生成速度慢，难以实现三维真实场景的实时采集。相机阵列采集具有操作困难、传输数据量大、须相机标定、相机数目与显示参数不匹配等缺点。

南开大学提出的专利申请“基于相机阵列的元素图像阵列快速获取方法”（申请日：2011年12月6日，申请号：201110400206.X，公开号：CN102523462A）中公开了一种微单元图像阵列快速获取方法。该方法基于集成成像获取的微单元图像阵列中微单元图像间的相关性，利用四个相机组成的相机阵列快速获取微单元图像阵列。该方法存在的不足是，相机间距必须是透镜尺寸的整数倍，无法生成满足所有显示要求的微单元图像阵列，且该方法采用串行计算生成单元图像阵列，无法满足三维集成成像实时显示的要求。

四川大学提出的专利申请“基于稀疏摄像机阵列的集成成像微图像阵列生成方法”（申请日：2011年9月3日，申请号：201110258498.8，公开号：CN102300113A）中公开了一种微单元图像阵列快速获取方法。该方法使用稀疏摄像机阵列获取视差图像，然后利用像素映射算法将视差图像转换为微单元图像阵列。该方法存在的不足是，视差图像的分辨率必须等于所需微单元图像阵列的图像元个数，只适合计算机仿真，难以在实际中应用。

发明内容

本发明的目的克服上述现有技术中存在的不足，提供一种解决三维集成成像显示中微单元图像阵列的获取问题的基于双相机实时获取微单元图像阵列方法。

实现本发明目的的思路是，使用两个相机采集位于两个相机重叠视场范围内的任意一个三维场景，获得两幅视差图像，获取两幅视差图像的信息，在GPU平台上，利用获取的信息快速生成满足显示要求的单元图像阵列。

实现本发明目的的具体步骤如下：

(1)获取视差图像：

使用型号相同且水平间距和垂直间距任意放置的两个相机，采集位于两个相机重叠视场范围内的任意一个三维场景，获得视差图像1和视差图像2。

(2)确定同名像点：

2a)在视差图像1中任取一个像素点为中心，确定一个正方形的中心图像块和搜索窗；在视差图像2中选取与视差图像1同样大小的搜索窗，以搜索窗内的每个像素点为中心点，确定多个与中心图像块同样大小的图像块；

2b)计算中心图像块与视差图像2搜索窗内每一个图像块的绝对误差和，将其中最小绝对误差和对应的图像块的中心像素，与中心图像块的中心像素作为同名像点。

(3)获得运动矢量数组：

用中心图像块的中心像素坐标值减去与其所对应的同名像点的坐标值，得到水平运动矢量数组和垂直运动矢量数组。

(4)生成中间微单元图像阵列：

4a)选择一个微透镜阵列，该微透镜阵列中单个透镜尺寸的整数倍等于两个相机的水平和垂直间距；

4b)利用下式，计算中间微单元图像阵列中任意一幅微单元图像中像素点的横坐标值：

x=x′+velx×i-ks-k]]>

其中，x表示微单元图像中像素点的横坐标值，x′表示中心图像块的中心像素的横坐标值，velx表示水平运动矢量数组，i表示计算的微单元图像位于微透镜阵列中的第i列列数，k表示两个相机中其中一个相机位于微透镜阵列中的第k列列数，s表示另一个相机位于微透镜阵列中的第s列列数；

4c)利用下式，计算中间微单元图像阵列中任意一幅微单元图像中像素点的纵坐标值：