[发明专利]一种集成成像光场显示的图像阵列生成方法

说明书

本发明属于集成成像光场三维显示领域，具体涉及集成成像无赝像的单元图像阵列生成方法。集成成像光场三维显示方法包含图像采集和显示两个过程，本发明通过精心设定集成成像的采样参数，并对获取得到视角图像进行非线性抽取，拼接重组得到最终的图像阵列，实现无赝像的三维显示。

技术领域

本发明属于集成成像三维显示领域，具体涉及集成成像三维显示系统的单元图像阵列生成方法。

背景技术

集成成像(Integralimaging)是一种自由立体三维显示技术，这种方法能让观察者拥有真彩色、全视差的三维体验。集成成像由法国科学家Lippmann提出的集成摄像术演变而来，近年来随着成像技术和制造工艺的进步，集成成像展现出良好的应用前景。

一般来说，集成成像系统包括一块高分辨率显示面板和一个透镜阵列。在显示面板上显示的二维图像称之为单元图像阵列(Elementalimagearray：EIA)，经过透镜阵列的折射，EIA的不同部分在空间相交，并从不同方向进入观察者的眼睛，形成三维图像。

当前EIA的生成方式主要有三种，通过透镜阵列和感光器件直接捕获(如使用光场相机捕获)；通过使用多相机阵列捕获(包括使用单个相机进行移位捕获)；利用计算机图形学技术(如虚拟相机)进行仿真生成。由于计算机图形学技术比较成熟，生成EIA较为灵活，是目前普遍接受和认可的生成方法。

集成成像系统将三维信息编码在二维EIA中，EIA中每个像素代表一条光线。因此，生成EIA需要求解每条光线的颜色值。传统方法采用光线追踪(ray tracing)方法逐点求解，运算效率低(Igarashi Y，Murata H，Ueda M.3-D Display System Using a ComputerGenerated Integral Photograph.Japanese Journal of Applied Physics，1978，17(9)：1683-1684.)。麻省理工学院将每个单元透镜(elemental lens)看作一个虚拟相机，提出了名为多视点渲染(multiple viewpoint rendering，MVR)的EIA生成方法(HalleM.Multiple viewpoint rendering.Proceedings of the Conference on ComputerGraphics and Interactive Techniques，1998.)，该方法的效率与透镜数量有关，且无法渲染横跨透镜阵列及透镜阵列后方的物体；肯塔基大学提出的平行光组渲染(parallelgroup rendering)方法通过重组逐次绘制的方向性视图(directional scenes)来得到最终的EIA(YangR，Huang X，Chen S.Efficient rendering of integral images[M].ACM SIGGRAPH 2005 Posters.Los Angeles，California；ACM.2005：44.)；视点向量渲染(Viewpoint Vector Rendering，VVR)则通过重组一定范围内的视点获取的方向性视图来生成EIA(Park K S，Min S W，ChoY.Viewpoint Vector Rendering for EfficientElemental Image Generation.IEICET ransactions On Information And Systems，2007，90-D(1)：233-241.)。