[发明专利]视场拼接三维显示图像校正系统及校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像校正系统和校正方法，特别是一种视场拼接的三维校正系统和校正方法。

背景技术

图像校正技术一直是计算机视觉和图像处理领域的研究热点，而随着三维全景显示技术的高速发展，通过点对点映射、摄像头获取方式对三维显示系统进行图像校正是目前采用的主要手段。现有的体视三维显示装置大都依据在横向或者纵向通过视场拼接的方式提供足够多的观察视角，让观察者两只眼睛横跨不同的视角以获得细腻的三维感知。据此原理，二维显示系统上再现的图像信息与具体的三维显示装置视角设计参数有关，往往需要经过与所需呈现的视角信息相对应的图像处理过程。对投影式三维显示装置而言，研究者通常会对成像光学系统进行校正，而忽略了系统整体像差以及图像生成算法的误差，图像经过三维显示系统投影显示出来的效果并非尽如人意。

通常情况下，成功的三维显示装置需要综合考虑图像分辨率、三维显示效果、计算成本等诸多方面，目前已经开发出的体视三维显示装置受限于系统结构等因素往往导致理论情况生成的图像并不能完美显示，探求一种综合考虑了系统成像像差和装置精度等问题的图像校正系统及方法更具实际应用价值。

发明内容

本发明的主要目的在于构建一种具备普遍适应性的、可用于多种体视三维显示图像校正系统及方法，为实现上述目的，本发明提供了一种视场拼接三维显示图像校正系统；

视场拼接三维显示图像校正系统，包括依次设置且与水平面垂直的二维显示单元阵列、透镜阵列、孔阑阵列、弧形纵向散射屏，其中二维显示单元阵列显示的图像经透镜阵列、孔阑阵列后投影到弧形纵向散射屏上并在另一侧成像，还包括平面分束镜、圆柱形漫射体、图像采集部件和图像处理部件；

其中，圆柱形漫射体与水平面垂直，所述的圆柱体漫射体的中轴线位于所述弧形纵向散射屏水平截面所得弧的圆心处，弧形纵向散射屏和圆柱形漫射体之间设置有平面分束镜，在平面分束镜反射光束出射方向上设置有探测该反射光束的图像采集部件，图像采集部件和二维显示单元阵列之间连接有图像处理部件。

所述的二维显示阵列、透镜阵列、孔阑阵列分别呈弧形分布，并且与弧形纵向散射屏为同一圆心，采用上述结构后，使得视场拼接的三维图像显示和成像更具立体感。

所述的平面分束镜在接收二维显示阵列出射光束的表面上设置有第一偏振片，所述的图像采集部件的光束接收面前方设置有第二偏振片，且第一偏振片和第二偏振片的偏振方向相互垂直，在光束传播方向上设置偏振方向相互正交的两个偏振片，其作用在于可以消除圆柱形漫射体所散射的成像光束之外的其他杂散光。

所述的平面分束镜与水平面的夹角为45°。

所述的二维显示单元阵列是单个二维显示器或多个二维显示器组成的阵列，其中，二维显示器是LCD、LCOS、PDP、LED、CRT、OLED或投影机。

所述的图像采集部件是CCD或CMOS拍摄器件。

本发明依托上述视场拼接三维显示图像校正系统，还提供了一种视场拼接三维显示图像校正方法，其具体步骤如下：

步骤1：二维显示单元阵列中的显示单元显示一个亮点，坐标为(X₀，Y₀)；

步骤2：该坐标点(X₀，Y₀)发出的光束经过透镜阵列、孔阑阵列投影到定向散射屏圆心处成像，经过平面分束镜后在圆柱形漫射体表面照亮一个点，该点发出的漫射光线经过平面分束镜的反射被图像采集部件捕获；

步骤3：图像处理部件分别记录下二维显示阵列中的坐标点(X₀，Y₀)和图像采集部件捕获的坐标点信息(X₁，Y₁)，并对两个坐标点生成相应的映射关系；图像处理部件控制循环扫描记录坐标点映射信息直至二维显示单元阵列中的显示单元所有显示点扫描结束；

步骤4：计算机获取所要呈现三维物体相应视角的原始图像，根据映射关系进行从坐标点(X₁，Y₁)到(X₀，Y₀)的转化，对三维显示所需图像进行校正。

上述三维图像校正方法通过建立图像所有原始坐标点和图像所有实际成像坐标点之间的映射关系，在视场拼接的三维图像显示成像时，通过映射关系对图像进行校正。