[发明专利]基于相机阵列的元素图像阵列快速获取方法和装置

摘要

一种基于相机阵列的元素图像快速获取方法和装置，主要解决元素图像阵列获取问题，为实现各种场景三维信息获取和应用，以及裸眼三维显示提供了一种简便的元素图像阵列获取手段。目前集成成像光学获取过程一般采用透镜阵列或相机阵列获取元素图像阵列。传统的光学获取手段需要获取匹配透镜阵列个数的大量元素图像组成元素图像阵列，存在获取速度慢，设备复杂，造价昂贵的缺点，无法大规模推广应用。本发明装置包括矩形排列的2×2相机阵列和电子计算机，本发明从集成成像获取的元素图像阵列中元素图像间的相关性出发，利用4个相机组成的相机阵列实现了元素图像阵列的快速获取，降低了获取装置的复杂度和成本。

主权项

一种基于相机阵列的元素图像阵列快速获取方法，其特征在于，根据集成成像原理获取的元素图像阵列中元素图像间的相关性，通过分析相机阵列获取的元素图像中同名像点的信息，来计算得到M×N的元素图像阵列，元素图像阵列能够用于三维重构、集成成像裸眼三维显示领域，该方法的具体步骤是：第一、利用矩形排列的相机阵列来获取三维物体的信息：相机阵列由位于同一垂直平面内的四个相机(C1，C2，C3，C4)组成，排列方式为矩形排列，水平间距Lx，竖直间距Ly，相机阵列的视场角(θ1＝θ2＝θ3＝θ4)和相机间距(Lx，Ly)以及三维物体到相机阵列所在平面的间距L需要满足如下条件：相机阵列中每个相机都能够完整的获取到三维物体的信息，即物体应该放在相机阵列中4个相机各自视场重叠范围内；四个相机一共可以获取4个元素图像I1，I2，I3，I4，其中每个元素图像的像素数为：Ix×Iy，然后利用图像识别技术分析相机阵列记录得到的元素图像的同名像点的信息，取同名像点中一点Q，可以在4个元素图像I1，I2，I3，I4中得到Q点的4个同名像点的坐标，分别用Q1(x，y)，Q2(x，y)，Q3(x，y)，Q4(x，y)来表示，逐点分析4个元素图像中所有的同名像点的信息，可以得到同名像点的集合：∑Q， Q k ( x , y ) = x Q k = x I k - I x / 2 y Q k = y I k - I y / 2 其中(xIk，yIk)指的是Q点在从相机阵列直接获取的元素图像上的位置，(xQk，yQk)是以获取到的元素图像中心为原点的坐标系下的相对坐标，k∈(1，4)，Ix、Iy分别是相机阵列获取到的元素图像的横向分辨率和纵向分辨率；第二：获取集成成像元素图像阵列的相关参数：元素图像阵列需要确定如下的参数：元素图像阵列的个数：M×N，由集成成像再现系统所采用的透镜阵列参数决定，其中M为横轴方向元素图像阵列的个数，N为纵轴方向元素图像阵列的个数；元素图像阵列中元素图像的分辨率：Px×Py，由集成成像再现系统所采用的显示器件的参数决定，Px是元素图像的横向分辨率，Py是元素图像的纵向分辨率；第三、利用4个元素图像I1，I2，I3，I4计算得到元素图像阵列中所有的元素图像阵列：从第一步中可以得到4个元素图像对应的所有同名像点的集合：∑Q，取其中一点Q可以得到4个元素图像上对应的坐标：Q1(x，y)，Q2(x，y)，Q3(x，y)，Q4(x，y)；待生成的元素图像阵列的参数：M×N个元素图像以及每个元素图像均为Px×Py大小；则可以得到Q点在M×N个元素图像的同名像点的位置，其中第(i，j)个元素图像的同名像点的信息Q(i，j)可以由如下公式计算得到： Q ( i , j ) = x Q ( i , j ) = x Q 1 + ( i - 1 ) × ( x Q 3 - x Q 1 ) + ( x Q 4 - x Q 2 ) 2 × ( M - 1 ) y Q ( i , j ) = y Q 1 + ( j - 1 ) × ( y Q 2 - y Q 1 ) + ( y Q 4 - y Q 3 ) 2 × ( N - 1 ) 其中(xQ(i，j)，yQ(i，j))，(xQ1，yQ1)、(xQ2，yQ2)、(xQ3，yQ3)和(xQ4，yQ4)分别是由第一步中相机阵列获取到的元素图像I1，I2，I3，I4中同名像点Q对应的坐标，其中i∈(1，M)，j∈(1，N)；对整个同名像点合集∑Q进行逐点运算即可得到第I(i，j)个元素图像的同名像点的信息，然后再对计算得到的Q(i，j)进行判别，判别其是否落在第I(i，j)个元素图像的视场中，判别公式如下所示： { Q ( i , j ) ∈ I ( i , j ) , Round ( | x Q ( i , j ) | ) < P x 2 Round ( | y Q ( i , j ) | ) < P y 2 其中Round(x)表示的是取整，在经过判别后即可得到I(i，j)的元素图像，逐个重建元素图像I(i，j)即可得到可供应用的元素图像阵列。