[发明专利]一种实时立体图像生成系统

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，更具体地，涉及一种实时立体图像生 成系统。

背景技术

如今3D视频应用已出现在人们的生活中，在娱乐领域、军事领域、医 疗领域等都能见其身影。观看一般的立体视频时，人们需要佩戴红蓝眼镜 或偏振光眼镜等辅助设备，从而限制了立体视频显示技术的推广应用。所 谓自由立体显示技术，是指观看者在不需要任何辅助设备的条件下，直接 观察显示器屏幕就能感知立体感的一种技术，即裸眼3D技术。自由立体显 示技术，不仅能使观看者获取立体感，而且也便于观看，其发展前景广， 是当前的一个研究热点。

基于柱镜光栅的自由立体显示技术的原理是在显示器前方放置一块柱 镜光栅，将多幅具有视差的图像以交错排列的方式显示在显示器。当观看 者站在某个观看位置，显示器上图像像素点发出的光线经过柱镜光栅产生 折射进入到人眼，这样人眼能观察到两幅不同的图像。柱镜光栅因其立体 效果好、光学性能好及成本低等优点，在自由立体显示领域应用较多。

自由立体显示系统主要包括视频信息的采集、编码、传输及显示这几 个步骤。现有的自由立体显示器在显示端需要多个视点的信息，这样观看 者在观看范围内，左右眼能接收到两幅具有视差的图像，经过大脑的融合 处理从而感知到立体感。这些多视点信息的来源是一个待解决的问题，如 果利用多个相机进行图像的采集，这样信息量就会急剧增大，需要设计较 好的编码方案，同时对传输带宽要求高，对硬件的存储空间要求大，因此 这种方案一般不可取。另外立体显示系统对实时性要求高，以使观看者能 看到连续、流畅的视频。

发明内容

针对上述背景技术中出现的需求，即如何实时完成从2D图生成3D图， 本发明提供一种实时立体图像生成系统，包括多视点生成模块、缓存模块 和立体图像合成模块，其中：

所述多视点生成模块包括N个并行的基于深度图像绘制处理单元，其 中N＝x²，x为大于1的正整数，每一所述基于深度图像绘制处理单元根据原 始图和视差图生成虚拟视点图像并发送至所述缓存模块中，同时发送指示 所述虚拟视点图像绘制完成的信号至所述立体图像合成模块；

所述缓存模块包括N个并行的双端口双缓存单元，分别接收并存储所 述多视点生成模块生成的N个所述虚拟视点图像，其中每一双端口双缓存 单元包括两个深度为所述虚拟视点图像宽度、位宽与所述原始图的颜色深 度一致的双端口RAM，所述两个双端口RAM组成双缓冲结构来实现乒乓操作， 以实现对所述虚拟视点图像的流水处理；以及

所述立体图像合成模块包括像素计数器及立体图像生成单元，所述像 素计数器接收所述指示虚拟视点图像绘制完成的信号后，将其计数作为地 址输入到所述缓存模块，所述立体图像生成单元从所述缓存模块中读取地 址为所述计数的存储单元所存储的虚拟视点图像数据，将所述N个虚拟视 点图像合成为1个立体图像进行输出。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有 以下有益效果：

根据原始图和视差图信息利用DIBR技术实现多视点的绘制，为自由立 体显示提供多视点信息，降低了系统的传输带宽、存储空间以及成本；

充分利用FPGA支持并行和流水处理的特性，将对像素的处理采用硬件 来进行加速处理，大大提高系统处理速度，提高系统处理实时性；

系统的适用性好，本系统生成虚拟视点的方式不依赖于相机参数，适 用性广泛。

实验结果表明：在Xilinx公司生产的Spartan6家族XC6SLX150型号 的FPGA上，本发明的处理速度比处理器为英特尔酷睿i5的PC机的软件匹 配速度快8倍。

附图说明

图1是本发明实时立体图像生成系统的硬件框图；

图2是本发明DIBR处理单元的结构框图；

图3是本发明双端口双缓存单元的原理框图；

图4是本发明缓存模块与立体图像合成模块的连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图 及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的 本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可 以相互组合。