[发明专利]一种基于梯度光流算法合成虚拟视点方法及立体显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像显示技术领域，尤其涉及一种基于梯度光流算法合成虚拟视点方法及立体显示装置。

背景技术

根据目前国内外调研的文献，裸视3D图像显示技术正逐步成为研究热点。利用视差相机拍摄的图像合成裸视三维显示器所需的虚拟视点合成图像算法，是裸视三维显示处理的关键技术。

目前，国内外针对虚拟视点合成算法的研究主要集中在两个方面：1)基于模型绘制法；2)基于图像绘制法。两种方法各有优缺点。基于模型绘制的方法合成的图像质量好，但由于该种方法是采用对三维场景进行建模来完成虚拟视点的合成，运算量大，所以合成速度较慢，往往满足不了实时的要求。基于图像绘制的方法合成速度较快，能够满足实时性要求，但在合成图像之前，需要对知道三维场景的几何信息及摄像机的精确物理模型参数，往往在校准过程中会产生较大误差，所以合成图像的质量较差。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提出即能合成具有较好质量的图像，又能满足系统实时性要求的虚拟视点合成算法。

为了解决以上问题，本发明提供一种基于梯度光流算法合成虚拟视点方法，包括以下步骤：

开始步骤；

用双目视差立体相机采集左视图像和右视图像，将左视图像作为初始图像，右视图像作为目标图像，虚拟视点看成相机在由左到右运动的过程中，等间隔地拍摄而成；

利用一阶梯度光流估计，估计图像中各个像素点在由左视图像到右视图像的运动过程中产生的瞬时速度，即光流场；

合成虚拟视点；

结束步骤。

进一步，作为一种优选方案，在所述合成虚拟视点步骤之前，包括：对求出的光流场进行光流聚类，插值得到像素在均匀运动的假设下在任意虚拟视点中的位置。

本发明还公开了一种立体显示装置，包括：

图像采集处理模块，用双目视差立体相机采集左视图像和右视图像，将左视图像作为初始图像，右视图像作为目标图像，虚拟视点看成相机在由左到右运动的过程中，等间隔地拍摄而成；

梯度光流算法模块，利用一阶梯度光流估计，估计图像中各个像素点在由左视图像到右视图像的运动过程中产生的瞬时速度，即光流场；

虚拟视点合成模块，对求出的光流场进行光流聚类，插值得到像素在均匀运动的假设下在任意虚拟视点中的位置，合成虚拟视点；

基于多视点的渲染交织模块，用于立体显示前的交织；

三维显示模块，用于显示三维立体图像。

本发明实由于采用基于梯度光流算法来合成虚拟视点，在满足人眼流畅地裸视观看三维视频的前提下，合成的虚拟视点图像平滑、自然，质量较好，能够满足基本三维显示器输入图像的要求。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1梯度光流算法合成虚拟视点流程图；

图2裸视三维视频系统结构图；

图3虚拟视点合成原理示意图。

具体实施方式

以下参照图1-3对本发明的实施例进行说明。

为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

基本的裸视立体显示装置包括：采集、处理、传输和显示等模块。首先是采集模块，使用不同空间排列方式的多摄像机阵列采集得到三维视频信息，这时需对各摄像机进行标定与同步操作。为提高采集得到的信号质量，使其有利于后续的三维重建与显示，通常需要对采集得到的视频信息进行各种预处理操作，如自动曝光、自动聚焦和自动白平衡等。通常，为了减少视频的数据量，达到实时传输的目的。在视频的采集端，往往只采集所需视频的其中几路。那么，就需要通过已有的视点视频信息，利用虚拟视点合成算法，生成其他未拍摄的视点视频信息，从而进行三维场景重建等操作。最后，将处理后得到的多路视频信号表示为具有预先设定数据格式或交织方式的视频信号，通过裸视立体显示装置呈现给观看者进行观看。