[发明专利]一种基于傅里叶谱的被遮挡三维物体显示方法

摘要

本发明公开了一种基于傅里叶谱的被遮挡三维物体显示方法，其包括无遮挡正交投影视差图的生成和三维图像的重建两个过程。该方法利用投影机阵列向三维场景投影一系列具有确定函数表达的光栅图形，通过构建图像解析重建算法恢复出无遮挡的正交投影视差图像，进而利用集成成像显示，实现被遮挡的三维场景的完整再现，同时该方法投影次数少，装置简单，易于实现。

主权项

1.一种基于傅里叶谱的被遮挡三维物体显示方法，其特征在于，所述方法包括无遮挡正交投影视差图的生成和三维图像的重建两个过程：无遮挡正交投影视差图的生成过程，采用投影机阵列向三维场景投影一系列光栅图形，利用前置散射介质的图像传感器获得无法分辨目标物体信息的图像，通过计算正交投影视差图的傅里叶谱，生成消除遮挡的正交视差信息，之后进行三维图像的重建，利用矢量渲染方法将恢复的无遮挡的正交投影视差图像交织成集成成像微图像阵列显示在显示屏上，通过微透镜阵列，实现无遮挡的三维场景显示，无遮挡正交投影视差图的生成过程中，P×Q台数字投影机分别以不同角度和时序向三维场景表面投影floor(M×N×2×k％)幅光栅图形，其中，比例因子k＝0，1，…，100，三维场景对光栅图形进行调制，经过遮挡物散射介质，在图像传感器上依次获得来自被三维场景调制的变形光栅图形的光强信号，投影的光栅图形为不同频率、4步等相移间隔的正弦光栅，相邻正弦光栅的初相位差为π/2，当第(p,q)台投影机投影频率为(f_x,f_y)的正弦光栅图形时，正弦光栅图形可表示为：其中，x、y为光栅图形的像素点坐标，x＝0，1，…，M‑1，y＝0，1，…，N‑1，A_p,q(x,y)表示背景强度，B_p,q(x,y)/A_p,q(x,y)为条纹对比度，初相位σ＝0，π/2，π，3π/2，p＝0，1，…，P‑1，q＝0，1，…，Q‑1，f_x＝0，1/M，…，(0.1×M×k^1/2‑1)/M，f_y＝0，1/N，…，(0.1×N×k^1/2‑1)/N，图像传感器接收到的图像的总光强进而可以求得：其中，H_p,q表示背景噪声，R_p,q(x,y)为三维场景表面不均匀的反射率，一个频率(f_x,f_y)对应四幅不同初相位的正弦光栅图形，图像传感器依次接收到四个来自被三维场景调制的变形光栅图形的光强信号，从而获得四个总光强值依据公式：计算获得第(p,q)幅正交投影视差图频谱上(f_x,f_y)位置处的傅里叶系数F_p,q(f_x,f_y)，对获取的傅里叶谱F_p,q(f_x,f_y)进行傅里叶逆变换求得三维场景表面不均匀的反射率R_p,q(x,y)，进而重建出去除遮挡的第(p,q)幅正交视差图像f_p,q(x,y)，表示为：f_p,q(x,y)＝2B_p,q(x,y)·R_p,q(x,y)；三维图像的重建过程中，将获得的P×Q幅无遮挡的正交视差图像f_p,q(x,y)合成为微图像阵列，所述微图像阵列水平方向像素个数为P×M，垂直方向像素个数为Q×N，假设E(i,j)表示微图像阵列上第i行第j列的像素，则微图像阵列E(i,j)与正交视差图像f_p,q(x,y)满足：E(i,j)＝f_p,q(x,y)，其中：p＝P‑1‑mod(i,P)，q＝Q‑1‑mod(j,Q)，将合成的微图像阵列E(i,j)显示在显示屏上，通过前面的微透镜阵列，在微透镜阵列前后方显示完整的三维场景信息。