[发明专利]光栅3D显示中超高分辨率合成图像的快速生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及裸眼3D（三维）显示技术领域，更具体地说，涉及光栅3D显示中超高分辨率合成图像的快速生成方法。

背景技术

光栅3D显示无需观看者佩戴任何助视设备即能观看到立体图像，它是基于柱面光栅或狭缝光栅的一种多视点自由立体显示。其中，用于光栅3D显示的合成图像是将多张视差图像的像素或子像素按照光栅的光学结构，以一定的规律排列所生成的图像。合成图像经光栅的分光作用，使观看者在观看区域内左右眼同时看到不同的视差图像经大脑融合从而感知到具有立体效果的3D图像。

随着各种超高分辨率显示技术的成熟，3D图像的分辨率和观看自由度(与视点数目相关)已经是裸眼3D显示的两个重要目标。然而，现有的多视点光栅3D显示的3D分辨率和观看自由度都相对较低。因此，需要快速生成超高分辨率的合成图像用于光栅3D显示来解决这些问题。由于受计算机固有性能的限制，现有的方法所生成的合成图像的分辨率也受到了限制，或者生成合成图像的效率低下。

对于超高分辨率合成图像的生成，利用CPU（中央处理器）处理，速率慢且实时性差；利用GPU（图形处理器）并行处理，可以解决速率慢的问题，但是所生成的合成图像的分辨率却受计算机显卡所能创建纹理的最大分辨率的限制，因此也无法直接快速生成超高分辨率的合成图像。为了解决合成图像的分辨率受计算机固有性能的限制，本发明提出了一种光栅3D显示中超高分辨率合成图像的快速生成方法。

发明内容

本发明提出了一种光栅3D显示中超高分辨率合成图像的快速生成方法，该方法在GPU的并行架构下，根据光栅的排列方式，计算每张视差图像中所要渲染的像素的索引位置，采用Pixel Shader(像素着色器)分区域对每张视差图像进行渲染叠加，生成相应区域的合成图像，最后将各个区域的合成图像拼接生成超高分辨率的合成图像。

该方法的具体步骤包括：

第一步，确定所需分割的区域阵列和每个区域的大小。根据需要生成合成图像的分辨率X×Y和显卡所能创建纹理的最大分辨率X_max×Y_max，计算分区域的区域阵列k₁×k₂（k₁为行，k₂为列）由公式（1）和（2）给出：

                       （1）

                         （2）

其中，ceil()表示向上取整的函数。所分割的每个区域大小相同，其分辨率为X'×Y'，由公式（3）和（4）给出：

                         （3）

                           （4）

第二步，按区域阵列映射视差图像。基于纹理映射技术，建立视差图像分区域映射的关系，用于映射每张视差图像的像素数据，具体过程为：根据步骤一所确定的区域阵列k₁×k₂，建立顶点数为4×k₁×k₂的矩形网格，每个网格区域的顶点矩阵由4个顶点向量构成，其格式为P=（x,y,z,u,v），其中，（x,y,z）表示网格区域的顶点坐标，（u,v）表示视差图像的纹理坐标。视差图像的分区域映射关系由每个区域的顶点矩阵确定。在区域阵列中，各个区域的顶点矩阵由公式（5）给出：

    （5）

其中，i∈[1, k₁×k₂]，i 为区域阵列中区域的序号数。基于公式（5）即可完成对每张视差图像像素数据的分区域映射，如附图1所示。