[发明专利]基于光场采集的光栅棱柱三维显示渲染方法

权利要求书

1.一种基于光场采集的光栅棱柱三维显示渲染方法，其特征在于，利用所生成的目标合成索引图对三维图像进行渲染；

所述目标合成索引图，与当前显示三维图像的显示器规格相匹配；

所述目标合成索引图由以下标定方法生成，具体包括：

步骤S1，利用多视点图像渲染方法，分别渲染出各预设视点的初始合成索引图；

步骤S2，相机移动到每一个预设视点，在LCD面板上依次显示所述各预设视点的初始合成索引图，并用相机捕获图像；将相机在各预设视点上捕获到的图像，进行预处理，包括：反畸变、感兴趣区域提取、2D投影变化、滤波操作；将预处理后的图像通过非线性映射得到对应的各预设视点的光场图像；

步骤S3，合并步骤S2中得到的各预设视点上的光场图像，得到实际光场；根据捕获时的相机标定关系，计算出实际相机位置上的理想光场；

步骤S4，建立从LCD面板上显示的初始合成索引图到观看平面的映射法则，记录到查找表中；

步骤S5，通过最小化||L-wL^～||²求得优化矩阵w；利用所述优化矩阵w，对所述实际光场L^～进行优化，得到wL^～；其中，L为理想光场；

步骤S6，根据优化后的所述实际光场，利用所述查找表，反向搜索得到目标合成索引图。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中对每个视角图的渲染方法为：

将第i个视角图置为白色，其余视角图置为黑色，利用多视点图像渲染方法，渲染出第i个预设视点的初始合成索引图；其中，i＝1,2,3,...,N，N为预设视点的数量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体为：

步骤S21，令m＝1；其中，m为预设视点的序号；

步骤S22，移动相机到第m个预设视点，依次显示第1个、第2个、...、第N个视点对应的初始合成索引图，并用相机捕获每一幅初始合成索引图的图像；

步骤S23，m＝m+1；若m≤N，则转至步骤S22；否则，转至步骤S24；其中，N为预设视点的数量；

步骤S24，对捕获的图像进行预处理，包括：反畸变、感兴趣区域提取、2D投影变化、滤波操作；

步骤S25，对预处理后的图像进行非线性映射，得到对应的各预设视点的光场图像。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中所述映射法则为光线从LCD面板上的各子像素点到观看平面的一一映射。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述感兴趣区域提取的方法为：对捕获图像进行反畸变处理后，提取图像上的3D显示屏所在区域作为感兴趣区域；

所述2D投影变化的方法：提取所述感兴趣区域的4个顶点以及对应视点反畸变后的光场图像的4个顶点，计算得到单应矩阵；通过所述单应矩阵对捕获图像进行2D投影变化。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，用相机捕获图像时，将标定板放置在3D显示屏和相机之间。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述非线性映射为：

X＝M_{r_sp}^-1(V_sub)；

用于从预处理后的图像子像素值V_sub恢复出对应光线的亮度值X。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，理想光场根据一个无串扰残留的理想的预设视点数量的光亮分布图得到。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所生成的目标合成索引图对三维图像进行渲染，具体为：

${\mathrm{II}}_{display}=\underset{m=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{View}}_m\×{\mathrm{II}}_m;$

其中，II_m为第m个视点上的目标合成索引图，View_m为通过OpenGL或3dMAX渲染出的三维模型的第m个视角图，II_display为最终显示在3D显示器上的合成图。