[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

摘要

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。

主权项

1.利用彩色图像和深度图像的集成成像显示内容生成方法，其特征在于包括下列步骤：(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：(三)根据每个微透镜对应的彩色图像区域和深度图像区域，利用光线追踪原理，完成物体像素到微图像平面的映射过程，生成每个微透镜对应的微图像单元。详细步骤如下：(1)将每个微透镜在中心深度d_c处对应的彩色图像区域CI，按照g/d_c的比例缩小，并沿着图像中心旋转180度，完成整体映射过程，生成微图像单元EI，如图2所示；(2)判断微图像单元EI中的映射像素是否需要校正。当彩色图像区域CI中的物体像素深度值d与中心深度d_c的差值较小时，按照d计算的映射坐标与步骤1整体映射计算的坐标差值也较小，坐标值取整以后，对应微图像单元EI中的同一个像素点，因此不需要校正。当某物体像素的深度值d与d_c的差值较大时，步骤1整体映射计算的坐标不准确，需要根据d重新计算其映射到微图像单元EI的坐标。如图3所示，以一维情况为例。设彩色图像区域CI中的物体像素Q，其深度值为d。利用光线追踪原理，分别按照真实深度d、中心深度d_c计算物体像素Q映射到EI的位置，设物体像素Q与微透镜光轴的垂直距离为y_Q，利用两个深度值计算的映射点与微透镜光轴的垂直距离分别为y₂、y₁，根据图3中几何关系，可得：用式(4)减去式(5)，可得：当y₂与y₁的差值小于显示器的像素尺寸时，两个映射点为同一像素，无需校正。当y₂与y₁的差值大于等于显示器的像素尺寸时，需要校正，即：考虑d＜d_c和d＞d_c两种情况，在二维情况下，当物体像素Q的位置坐标与真实深度d满足下式条件时，需要对该物体像素的映射坐标进行校正。或(3)对微图像单元EI中需要坐标校正的物体像素，根据式(4)，利用实际深度值d计算出其在微图像单元EI的映射坐标，完成校正。