[发明专利]一种基于GPU的集成成像微图像阵列快速生成方法

摘要

本发明提出一种基于GPU的集成成像微图像阵列快速生成方法，该方法包括Direct3D程序中建立虚拟相机阵列获取视差图像阵列和CUDA程序实现视差图像阵列快速转换为微图像阵列两个过程。基于计算机图形库Direct3D建立简化的虚拟相机阵列结构对虚拟场景进行渲染，提高生成微图像阵列所有信息的效率；基于CUDA并行计算架构的特性完成微图像阵列的快速生成，且几乎无需通过计算机系统总线在CPU与GPU中进行数据的传输，因此进一步提高了生成微图像阵列的效率。通过本发明的方法，其生成集成成像微图像阵列的速度比基于CPU的实现提升了数十倍,乃至数百倍，达到了实时动态集成成像3D显示的要求。

主权项

1.一种基于GPU的集成成像微图像阵列的快速生成方法，其特征在于，该方法包括Direct3D程序中建立虚拟相机阵列获取视差图像阵列和CUDA程序实现视差图像阵列转换为微图像阵列两个过程；所述Direct3D程序中建立虚拟相机阵列而获取视差图像阵列过程，其特征在于，由Direct3D程序的渲染流水线建立虚拟相机阵列对3D虚拟场景进行渲染，获取的视差图像阵列的图像个数远远小于微图像阵列所需图像元的个数，且无需对获取的视差图像进行二次图像处理，即可获取具有正、负视差的视差图像；所述虚拟相机阵列，采用会聚式立体相机结构，包含M×N个相机，各相机在水平和垂直方向上等间距排列，相邻相机的间距为D，各相机中心位于同一平面上，且各相机有共同目标点O，各相机均采用正交投影几何模型对3D虚拟场景进行渲染，渲染的视差图像分辨率均为X×Y，确定各相机目标点O所在的参考平面与相机阵列所在平面的距离为L；确定所需微透镜阵列的参数，包含M′ ×N′个透镜元，透镜元焦距为f，透镜元节距为p；所需微图像阵列也包含M′ ×N′个图像元，图像元分辨率为r×r；相机阵列包含的相机个数M×N、视差图像的分辨率X×Y以及相邻相机的间距D需满足，，，，，；所述CUDA程序实现视差图像阵列转换为微图像阵列过程，其特征在于，它是基于CUDA的并行计算架构来实现的；I(m, n)_m′, n′ 表示第m行第n列视差图像上第m′ 行第n′ 列的像素，该像素映射到微图像阵列的第i 行第j 列的像素位置上，由I′(i, j)表示；像素映射过程的数学关系为，其中，，式中m、n、m′、n′ 是循环变量，m在0-(M-1)范围内，n在0-(N-1)范围内，m′ 在0-(M′-1)范围内，n′ 在0-(N′-1)范围内循环取值。