[发明专利]一种基于加权求和的裸眼3D多视点图像合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及裸眼3D显示领域，尤其涉及裸眼3D显示中的多视点图像合成方法。

背景技术

裸眼3D显示是不需要辅助设备（如佩戴红蓝、偏振、快门眼镜或者液晶头盔等）的一种显示技术，它在航空航天、军事、医学、广告设计和娱乐互动等领域均有广泛的应用背景。

目前，裸眼3D显示的主流技术有两种：狭缝光栅和柱镜光栅。狭缝光栅是由透光和挡光的光栅条组成，通过对光线的遮挡作用，来实现不同视点图像的空间分离；而柱镜光栅是利用柱面透镜对光线的折射作用，使光线在空间发生偏转，从而实现与狭缝光栅相似的效果，这两种方式都属于空间复用的裸眼3D显示技术。

但是，为了实现观看者的左右眼能看到来自于不同视点图像的信息，需要对2D显示屏上的图像进行视差图像合成。图像合成是指将多幅视差图像的子像素按照光栅与显示屏之间的光学结构，以一定规律排列生成图像的过程。对于每个视点的视图，在融合生成一幅立体图像时，并非所有像素都对融合后的立体图像有贡献，图像融合处理只选取了每个视点视图中的一部分信息，并将其提取出来，最后融合成一幅立体图像。

只有观看者左右眼从不同角度透过光栅观看显示在2D显示屏上的合成图像时，由于狭缝光栅的遮挡作用或者柱镜光栅的折射作用，才使得左右眼分别接收到来自于不同视差图像的信息，进而通过大脑的融合机制产生立体视觉。

发明内容

本发明给出了一种基于加权求和的裸眼3D视差图像合成方法，包括如下步骤：

1.首先确定2D显示屏上给定的RGB子像素应该取自哪个视点的RGB分量，式（1）给出了视点子像素映射矩阵的计算公式：

Q=(k+koff-3ltanα)modXXNtot---(1)]]>

其中，(k,l)为RGB子像素的坐标位置，k_off表示2D显示屏左上边缘与光栅单元边缘点的水平位移量，α为光栅轴相对于LCD显示屏垂直轴的倾斜夹角，X为一个光栅周期在水平方向上覆盖RGB子像素的个数，mod为取余操作，N_tot表示总视点个数，也就是参与合成的视差图像数量。

那么，根据公式（1）可计算出2D显示屏上的每个子像素的灰度值应该取自哪幅视差图像的相应坐标位置的灰度值。值得注意的是，得到的每个子像素所对应的视点数Q通常并非整数，但研究学者均先对视点数Q进行四舍五入的取整操作，再进行后续的采样操作。然而，本发明认为对视点子像素映射矩阵进行取整操作是人为损失了立体图像信息，会导致物体边缘发生锯齿效应，且会使视点间过渡生硬，影响观看者的运动视差感受。本发明认为视点子像素映射矩阵应保持其非整特性，且可利用其小数所蕴含的权重信息，针对某个子像素的灰度值，对相应的两视点灰度进行加权求和，具体将在第3步中给出。

2.将各幅视差图像进行放大插值，使各视差图像的分辨率与合成图像的相同。

3.根据第1步中得到的视点子像素映射矩阵Q，利用加权求和思想，对所有RGB子像素的灰度值进行加权计算。因在裸眼3D显示中主要关心水平方向的视差量，因此本发明中涉及的加权求和过程仅考虑在水平方向上进行。那么，2D显示屏上每个子像素的灰度值可有如下公式：

R(k,l)=I(k,l,i)×(1-ξ)+I(k,l,i+1)×ξ       （2）

其中，R为合成图像中坐标位置为(k,l)的子像素灰度值，I为某幅视差图像（I中的第三个变量i为视点数）在相应位置的灰度值，ξ为权重系数，且可有以下关系成立：