[发明专利]利用彩色图像和深度图像的集成成像显示内容生成方法

说明书

本发明公开一种利用彩色图像和深度图像生成集成成像系统微图像集合的方法，用于集成成像显示，主要包括整体映射和映射坐标校正两个步骤。本发明的微图像集合生成过程中，对于每个微透镜所对应的物体图像区域，首先根据中心深度进行整体映射；然后判断微图像单元中的映射像素是否需要校正；接下来只需要对真实深度与中心深度差值较大的物体像素重新计算其在微图像单元中的映射坐标，完成校正。本方法可以降低运算量，提高微图像集合的生成速度，有利于实现集成成像的实时采集与显示。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，涉及三维图像处理，是一种集成成像系统显示内容的生成方法，即微图像集合的生成方法，可以用于集成成像中目标场景的三维立体显示。

背景技术

集成成像(IntegralImaging，简称II),是一种用微透镜阵列来记录和显示空间场景信息的全真三维显示技术，典型的集成成像系统包括采集和显示两部分，如图1所示。图1(a)的采集部分包括微透镜阵列和采集设备如CCD相机，3D物空间场景通过微透镜阵列被CCD相机采集形成微图像集合。图1(b)的显示部分中，把2D微图像集合放在具有同样参数的显示微透镜阵列后，即可还原出原来的3D空间。

集成成像是一种具有全彩色、全视差、连续视点、无需辅助设备、没有观看视疲劳等众多优点的裸眼3D显示技术，具有广阔的应用前景和巨大的研究价值。

集成成像系统可以利用深度相机进行三维场景信息的采集，把深度相机获取的深度图像和彩色图像结合使用，通过计算机虚拟微透镜阵列，生成集成成像系统显示所需要的微图像集合。在传统的基于深度图像和彩色图像的微图像集合生成过程中，对于每个微透镜对应的彩色图像及深度图像区域，都需要逐个像素点计算其在微图像单元中的映射位置，计算量较大，微图像集合生成时间较长，不利于实现集成成像的实时采集与显示。

发明内容

本发明提出了一种利用彩色图像和深度图像的集成成像显示内容生成方法。在3D物体的彩色图像和深度图像中，如果物体像素的深度差异比较小，映射到微图像单元的坐标位置差异也比较小，坐标值取整以后，将对应于微图像单元的同一个像素点。根据这一规律，本发明提出的微图像集合生成方法中，对不能产生微图像单元映射计算误差的深度差异值进行近似，从而减少计算量。首先，确定每个微透镜对应的物体图像子区域，按照中心深度进行微图像单元的整体映射；然后判断微图像单元中的映射像素是否需要校正；对需要校正的物体像素利用其实际深度值重新计算映射坐标，完成微图像单元的修正。

本发明采取的技术方案包括下列步骤：

(一)根据集成成像显示系统参数计算其中心深度和深度范围；

设显示微透镜阵列由M×N个微透镜单元组成，微透镜焦距为f，每个微透镜方形排列，宽度为P，显示微透镜阵列与显示器之间的距离为g，显示器的像素尺寸为P_D，则中心深度d_c根据式(1)计算：

深度范围D根据式(2)计算：

D＝2×S_max×d_c/P (2)

其中，S_max是集成成像系统能接受的最大再现像点光斑直径。

(二)完成深度图像数据Id到集成成像显示系统再现像深度值Rd的转换。设深度图像数据最小值为Id_min，最大值为Id_max。

集成成像显示系统再现像的深度范围在d_c-D/2至d_c+D/2之间。根据集成成像原理，深度图像数据到集成成像系统深度值的转换过程中，需要进行深度反转，即Id_min转换为d_c+D/2，Id_max转换为d_c-D/2。按照式(3)进行转换：