[发明专利]一种基于GPU的集成成像微图像阵列快速生成方法

权利要求书

1.一种基于GPU的集成成像微图像阵列的快速生成方法，其特征在于，该方法包括Direct3D程序中建立虚拟相机阵列获取视差图像阵列和CUDA程序实现视差图像阵列转换为微图像阵列两个过程；

所述Direct3D程序中建立虚拟相机阵列而获取视差图像阵列过程，其特征在于，由Direct3D程序的渲染流水线建立虚拟相机阵列对3D虚拟场景进行渲染，获取的视差图像阵列的图像个数远远小于微图像阵列所需图像元的个数，且无需对获取的视差图像进行二次图像处理，即可获取具有正、负视差的视差图像；所述虚拟相机阵列，采用会聚式立体相机结构，包含M×N个相机，各相机在水平和垂直方向上等间距排列，相邻相机的间距为D，各相机中心位于同一平面上，且各相机有共同目标点O，各相机均采用正交投影几何模型对3D虚拟场景进行渲染，渲染的视差图像分辨率均为X×Y，确定各相机目标点O所在的参考平面与相机阵列所在平面的距离为L；确定所需微透镜阵列的参数，包含M′ ×N′个透镜元，透镜元焦距为f，透镜元节距为p；所需微图像阵列也包含M′ ×N′个图像元，图像元分辨率为r×r；相机阵列包含的相机个数M×N、视差图像的分辨率X×Y以及相邻相机的间距D需满足，                                                ，，，，；

所述CUDA程序实现视差图像阵列转换为微图像阵列过程，其特征在于，它是基于CUDA的并行计算架构来实现的；I(m, n)_m′, n′ 表示第m行第n列视差图像上第m′ 行第n′ 列的像素，该像素映射到微图像阵列的第i 行第j 列的像素位置上，由I′(i, j)表示；像素映射过程的数学关系为，其中，，式中m、n、m′、n′ 是循环变量，m在0-(M-1)范围内，n在0-(N-1)范围内，m′ 在0-(M′-1)范围内，n′ 在0-(N′-1)范围内循环取值。

2.根据权利要求1所述的一种基于GPU的集成成像微图像阵列的快速生成方法，其特征在于，CUDA程序实现视差图像阵列转换为微图像阵列过程为三个步骤：第一，在CUDA程序中注册Direct3D程序中生成的含有视差图像信息的纹理资源和用于存储微图像阵列信息的目标纹理资源，并基于Direct3D与CUDA互操作API将Direct3D程序中的资源映射至CUDA内存地址空间；第二，在CUDA程序中实现并行运算的核函数，核函数的线程结构划分为a×b个线程块，每个线程块又由c×d个线程组成，其中c=ceil(M′/a)，d=ceil(N′/b)，ceil为向上取整函数符号；依次将各视差图像的所有像素读入纹理存储器并进行线程分配，所有线程均并行地执行视差图像中一个像素至目标纹理资源中对应像素的映射过程，最终就能将视差图像阵列的所有像素映射至目标纹理资源上；第三，取消Direct3D程序中的资源至CUDA内存地址空间的映射，为下一次像素映射过程做准备。