[发明专利]一种基于多角度投影PMP的集成成像微图像阵列生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维重建技术和集成成像技术，特别涉及一种基于多角度投影PMP（Pshase Measuring Profilometry，相位测量剖面术）的集成成像微图像阵列生成方法。

背景技术

PMP是一种基于结构光的高精度三维传感方法，可以用于三维重建等领域。但是利用PMP对三维场景进行测量时存在着投影仪的投影盲区和摄像机的采集盲区，两者都严重影响了三维场景重建的质量，并且限制了PMP在复杂三维场景测量中的应用。集成成像是一种裸眼三维技术，其分拍摄和显示两个过程。拍摄过程利用微透镜阵列或摄像机阵列获取三维场景的视差信息，生成微图像阵列；显示过程将微图像阵列通过对应的微透镜阵列显示，在观看空间重建三维场景。但是集成成像的拍摄过程，受到微透镜阵列的拍摄范围、摄像机阵列拍摄次数或计算机渲染次数等条件限制，很难对真实的场景进行集成成像的拍摄，这就极大地限制了集成成像三维显示的应用。

发明内容

本发明提出一种基于多角度投影PMP的集成成像微图像阵列生成方法，该方法包括三维场景深度数据的获取和集成成像微图像阵列的映射两个过程。三维场景深度数据的获取过程采用多角度投影PMP，消除投影仪的投影盲区，并将得到的深度数据进行三维融合和拼接，得到完整的高精度的三维场景深度数据；集成成像微图像阵列的映射过程利用得到的深度数据和摄像机拍摄的彩色纹理生成适于集成成像三维显示的微图像阵列。

所述三维场景深度数据的获取过程，如附图1所示，M个数字投影机分别以一定角度和不同时序向被测三维场景投影数字相位光栅，优选地，数字相位光栅使用正弦光栅。为了提高三维场景重建精度，优选地，使用N步等相移间隔的正弦光栅。数字投影机将数字相位光栅投影到三维场景表面，三维场景对数字相位光栅进行调制，摄像机拍摄三维场景，得到被物体调制的变形的光栅图像。当第i个数字投影机投影第j帧数字相位光栅时，摄像机获取图像为I_i(x, y, j)，则

   （1），

其中，x, y为摄像机获取图像的像素坐标，R_i(x, y)为三维场景表面不均匀的反射率，A_i(x, y)为背景强度，B_i(x, y)/A_i(x, y)为条纹对比度，φ_i(x, y)为表示光栅条纹变形的相位函数，j = 1，2，……，N的正整数，代表不同的正弦光栅条纹，σ_j为第j帧正弦光栅条纹的数字相移，i = 1，2，……，M的正整数，代表不同的数字投影机。第i个数字投影机投影的正弦光栅的截断相位φ'_i(x, y)进而可以求得

                （2）