[发明专利]会聚立体图像视差控制方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术及立体成像领域，涉及一种针对会聚摄像机阵列法所获得的立体图像进行视差控制的方法。

技术背景

近年来，3D显示技术得到了较快的发展。自由立体显示不需要佩戴3D眼镜等设备就可以使观察者得到较好的深度感知。在立体显示设备再现真实场景时,立体图像中视差的大小决定他们在视网膜上成像时位差的大小,从而决定了对物体深度的感知程度。因此,视差是立体视觉中的重要因素。根据物体的远近程不同，通常把视差分为3种类型正视差、零视差、负视差。场景中具有零视差的物体，在3D显示时位于屏幕上；位于零视差后方的物体，具有凹进屏幕的效果，其具有正视差；位于零视差前方的物体，具有凸出屏幕的效果，其具有负视差。

会聚法获取的立体图像同时具有正负水平视差，显示时可获得既有凹进屏幕内又有凸出屏幕外的三维效果。但是会聚法得到的立体图像有一定的深度范围限制，因此有必要在会聚摄像机阵列法的基础上，研究会聚立体图像零视差控制方法。

目前国内、外提出的各种立体图像控制方法，大都是针对双目立体视觉对立体图像对进行控制，以消除其垂直视差，针对会聚摄像机阵列法获得的多视点立体图像进行水平视差的控制研究较少。Kwon提出了一种利用视差信息的双目自由立体摄像机的视差控制方法，他利用左右两幅图像中心物体的匹配提取视差信息，利用两个相机间的发动机调整相机距离和角度，从而实现视差控制。但是他们没有考虑到多视点立体图像的视差控制，并且对硬件的操作也较为复杂。邓欢提出对立体图像进行平移操作，改变视差范围的方法，使得立体图像中兼顾正负水平视差。但是此方法只考虑了平行摄像机阵列法获得的立体视图，仅适用于调整平行相机拍摄的具有固定深度的场景。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明旨在依据立体显示原理和坐标系间的映射关系，实现会聚摄像机阵列法获得的立体视图的零视差控制区域，在自由立体显示器上显示时获得逼真的三维立体显示效果，为此，本发明采取的技术方案是，会聚立体图像视差控制方法，包括如下步骤：

1)使用会聚摄像机阵列法获取立体图像，并选定零视差点：设会聚摄像机阵列法获取的各视点视图依次为视点1，视点2…视点n；选择1个视点作为参考视点，并将其中心像素点设置为零视差点；

2)基于相机坐标系、世界坐标系和计算机坐标系间的映射关系，计算参考视点的零视差点在其他视点中的对应点坐标；

3)基于映射匹配点计算会聚立体图像视差调整值：定义参考视点零视差点的坐标为(x_r,y_r)，其对应点的坐标为(x_i,y_i)，其中，r表示参考视点，i表示第个i视点；视差值可由下式计算：

p_ir＝x_r-x_i；

4)以参考视点中心像素点为基准，基于视差调整值平移立体图像，实现会聚立体图像零视差控制。

步骤2)具体为：首先，采用3D warping技术将位于相机坐标系中的参考视点零视差点映射到世界坐标系中；参考视点的零视差点坐标定义为m＝[x,y,1]^T，其在世界坐标系中的坐标定义为M＝[X,Y,Z]^T，二者关系可由下式表示，其中s是常量，P是相机参数，上标T表示转置：

sm＝PM

然后，利用零视差点的深度和世界坐标系与计算机坐标系间的转化关系，将参考视点零视差点的世界坐标，映射到计算机坐标，从而得到参考视点零视差点在其他视点中的对应点坐标。

与已有技术相比，本发明的技术特点与效果：

发明能根据需求调整会聚立体图像的零视差点及视差范围，能使立体图像的正负视差更明显，使合成图像在显示时能够观察到较为明显的凸出屏幕外和凹进屏幕内的效果。

附图说明

图1给出了使用本发明方法前ballet序列直接合成的立体合成图像结果。

图2给出了使用本发明方法后ballet序列立体合成图像的结果。

图3给出了本发明方法的流程图。

具体实施方式

为克服现有技术的不足，本发明依据立体视觉视差原理，实现基于映射的立体图像零视差控制控制，具体的技术方案分为下列步骤：

1：使用会聚摄像机阵列法获取立体图像，并选定零视差点。

设会聚摄像机阵列法获取的各视点视图依次为视点1，视点2…视点n；选择1个视点作为参考视点，并将其中心像素点设置为零视差点。