[发明专利]一种基于多视角采样的光场校正拼接装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于多视角采样的光场校正拼接装置及方法，属于光场三维显示校正及多投影图像校正领域，其中，光场校正拼接装置包括：成像目标面，带有标记点阵，用于显示图像；成像系统，设置在成像目标面前；图像获取设备，用于获取成像系统投射在所述成像目标面上的图像；处理器，生成的图像源经过成像系统调制到达成像目标面，同时接收图像获取设备拍摄的图像，建立图像源和成像目标面的点对点映射关系，并基于该映射关系及成像目标面的成像需求，反算图像源所需发出的光场。通过处理器比较图像源和成像目标面的图像生成校正数据，对成像系统的光场进行校正，从而精确再现目标光场。

技术领域

本发明涉及光场三维显示校正及多投影图像校正领域，具体地说，涉及一种基于多视角采样的光场校正拼接装置及方法。

背景技术

光场三维显示技术是三维显示技术的一个重要研究发展方向，其中基于多投影阵列的光场三维显示技术能够在空间中重构可大角度观看的大尺度三维场景，因而受到广泛关注。由于该技术中需要多台投影仪在屏幕上同步显示，这就要求每台投影仪必须投影出正确的投影画面，并能够无缝拼接出三维场景的光场。因此，投影仪图像的校正拼接就显得尤为重要。

现有的多投影图像校正方案本质上仍是二维图像校正。一般需要利用复杂的数学模型重构屏幕形状，或需要对图像获取装置进行标定，并且仅讨论对投影仪图像在异形屏幕上的畸变进行校正，没有讨论投影镜头本身存在较大畸变的情况。在校正完图像几何畸变之后，需要采取额外算法来对图像进行拼接，处理拼接边缘。采样时摄像机能够拍摄到单台投影仪的大部分画面。而对于基于多投影阵列的三维显示系统，投影仪发出的光线分布在空间中各个方向上，摄像机在一个位置往往只能拍到投影仪极小的局部画面。

发明内容

本发明的目的为提供一种基于多视角采样的光场校正拼接装置及方法，可用于三维显示中的图像拼接校正。

为了实现上述目的，本发明提供的基于多视角采样的光场校正拼接装置包括：

成像目标面，带有标记点阵，用于显示图像；

成像系统，设置在成像目标面前；

图像获取设备，用于获取成像系统投射在所述成像目标面上的图像；

处理器，生成的图像源经过成像系统调制到达成像目标面，同时接收图像获取设备拍摄的图像，建立图像源和成像目标面的点对点映射关系，并基于该映射关系及成像目标面的成像需求，反算图像源所需发出的光场。

上述技术方案中，通过处理器比较图像源和成像目标面的图像生成校正数据，对成像系统的光场进行校正，从而精确再现目标光场。该装置结构简单，校正能力强，能够综合处理多视角采样结果的三维显示校正方案具有现实意义。

具体的方案为标记点阵在成像目标面上沿横向和纵向分别等间隔分布。

另一个具体的方案为成像目标面为柱形屏，多个成像系统均匀环绕在柱形屏周围。

更具体的方案为成像系统包括投影仪；图像获取设备包括可绕柱形屏移动的CCD。

图像源为投影仪阵列的图像芯片，成像目标面为柱形散射屏。成像系统包括投影仪图像芯片和柱形屏之间所有对光线传播有影响的因素。映射关系用Bezier曲面控制点来表示。N×M次Bezier曲面由如下公式定义，其中p_ij为Bezier曲面的控制点：

将成像目标面上采样点的坐标设为(u,v)，图像源上采样点的坐标设为P(u,v)。p_ij通过将多组(u,v),P(u,v)代入上式来建立解线性方程组求解。

本方案中，使用无需标定，自由摆放的图像获取设备在多个视角对投影仪所发出的光场进行采样。通过图像空间转换，综合处理不同视角的采样数据，生成适用于单台投影仪全画幅的校正数据。