[发明专利]一种自由视角立体视频显示方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维物体的多角度动态成像领域，特别是一种自由视角立体视频显示方法。

背景技术

随着技术发展，研究领域和消费市场上出现了一些显示立体效果的显示终端，主要有两大类型，其一是通过佩戴立体眼睛，根据人眼的视差在大脑中形成立体画面的显示装置；其二是通过物理光学装置让双眼看到不同的画面从而形成立体视觉效应。这两种方法都是被动式的立体显示方式，即观察者不能自主选择观察视角和距离，并且每个观察者不管处于什么位置和角度都只能看到同样的立体画面，和真实生活中的立体视觉完全不同，因此能够解决上述问题的主动式立体显示就成为该领域研究的新途径。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种自由视角立体视频显示方法，该方法将同步拍摄同一场景的多个角度活动视频通过视频处理后形成场景的三维视频流，根据不同观察者的要求，计算出指定角度和指定距离处的二维视频投影显示到终端上，显示时选择合适的视距还可实现穿透式的显示效果。

技术方案：本发明公开了一种自由视角立体视频显示方法，包括以下步骤：

步骤(1)，目标分割和角点检测：将视频流中的不同目标进行分割，分割后标注出每个目标的可视角点；

步骤(2)，视频流同步：启动视频流的采集来同步不同视角摄像装置拍摄的二维场景；所述的摄像装置在拍摄目标周围水平均匀分布，拍摄目标上方还有一个，任意两个摄像装置之间都能拍摄到部分重叠的目标区域。

步骤(3)，构建三维视频流：根据同一时间点不同视角拍摄的视频帧中不同目标的角点计算出目标各角点在三维空间中的坐标，从而构建当前时间点所有目标的三维模型，将所有时间点的三维模型连续编码后形成三维视频流；

步骤(4)，生成任意视角的二维视频流：将三维视频流解码后得到不同时间点的目标三维模型，根据观察者自主选择的视角和视距向观察平面投影生成二维视频流。

本发明中，步骤(1)包括以下步骤：

1.1用Harris算法对角点进行第一次估计；

1.2将估计出的角点用SUSAN算法进行进一步的筛选，得出最终的角点。

本发明步骤(2)中通过外部硬件触发器将开始采集视频的同步信号发送到各摄像装置，实现采集的视频帧完全同步。

本发明中，步骤(3)包括以下步骤：

对检测出来的角点用窗口模板匹配方法进行匹配；

用上步中得出的匹配点计算同一时间不同角度拍摄的两幅图的基础矩阵；

得出射影矩阵以及摄像装置内部参数矩阵(含焦距等参数)和外部参数矩阵(包括不同摄像装置两两之间的相对旋转矩阵和位移矩阵)；

构建出当时的世界坐标系；

对两幅图像重建结果进行集束调整。

本发明步骤(4)中，在获得分布位置信息和坐标值的基础上，利用OpenGL所提供的API函数将各点拟合成面。

本发明中，根据光照、视角等具体条件进行渲染纹理等特效处理。

本发明中，生成的二维视频流在特定的视距下可实现穿透式的显示效果

有益效果：本发明可获得同一场景任意视角的活动视频，该视角可人为指定，并且可以人为选择不同的观察距离，显示时如果选择合适的视距还可实现穿透式的显示效果，比现有的其他立体视觉产生方法更具可被接受，该方法在军事指挥方面有重要的应用前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明实施例的三维物体的多角度动态成像示意图。

图2a和图2b是本发明所涉及的坐标系投影图。

图3a和图3b是本发明所涉及的分层显示图。

具体实施方式：

本发明实施时，需要的装置硬件系统由四个模块构成：

视频采集模块：多路视频同时采集场景，并保证摄像装置能覆盖目标的水平360度和垂直180度视角，将视频数据输出给数据处理模块；具体分布时保证在拍摄目标周围水平均匀分布，拍摄目标上方还有一个，任意两个摄像装置之间都能拍摄到部分重叠的目标区域。

采集触发模块：通过硬件触发方式保证不同角度的摄像装置采集时间同步；

数据处理模块：高速数据处理中心负责将各路视频同步并构建场景的三维视频流，并根据二维显示模块输出的数据计算出二维视频投影流；

二维显示模块：负责将观察者的角度和距离输出给数据处理模块并显示由数据处理模块生成的二维视频投影流。

如图1所示，本发明实施例的三维物体的多角度动态成像示意图。