[发明专利]一种基于重映射的集成成像微图像阵列快速生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术和集成成像技术，特别涉及一种基于重映射的集成成像微图像阵列快速生成方法。

背景技术

集成成像是一种裸眼三维技术，其包括拍摄和显示两个过程。拍摄时，利用摄像机阵列获取三维场景不同角度的信息，生成微图像阵列；显示时，将微图像阵列通过对应的微透镜阵列，依据光路可逆原理，在观看空间重建出三维场景。拍摄过程存在计算机虚拟摄像机阵列拍摄和真实摄像机阵列拍摄两种方法。在传统集成成像真实摄像机阵列拍摄中，由于摄像机空间位置和光轴方向难以精确控制及透镜畸变的影响，首先须对摄像机阵列进行标定，且摄像机阵列采用相机数目巨大，因此生成微图像阵列将耗费大量时间，难以满足真实场景集成成像实时动态显示的要求，从而极大地限制了集成成像技术的应用。

重映射是一种典型的图像变化算法，能够将源图像通过指定的映射矩阵直接转换为目标图像，其在图像放缩、扭曲及旋转等领域具有十分广泛的应用。

发明内容

本发明旨在实现现有集成成像摄像机阵列实时动态获取技术中微图像阵列的实时生成。

为达到上述目的，本发明提出了一种基于重映射的集成成像微图像阵列快速生成方法。所述方法包括映射矩阵的计算和摄像机阵列获取视差图像的重映射两个步骤。映射矩阵的计算过程，利用摄像机阵列拍摄棋盘格标定板，通过获得的棋盘格角点像素坐标，计算每幅视差图像对应的单应性变换矩阵，进而计算目标微图像阵列对应的映射矩阵；摄像机阵列获取视差图像的重映射过程，利用计算的映射矩阵，对摄像机阵列拍摄的视差图像进行重映射，得到微图像阵列，用于集成成像显示。

根据本发明提出的一种基于重映射的集成成像微图像阵列快速生成方法，基于集成成像原理，通过利用棋盘格标定板，对映射矩阵进行计算并存储，使摄像机阵列拍摄的视差图像可以通过重映射直接生成微图像阵列，将摄像机单目矫正、多目标定及微图像阵列合图三个过程简化为一个过程，同时该过程适用于GPU并行处理，从而加快了微图像阵列的生成速度，而且容易实现。

所述映射矩阵的计算过程，利用摄像机阵列对位于中心深度平面处的棋盘格进行拍摄，进而探测角点像素坐标，计算每幅视差图像对应的单应性变换矩阵用于图像校正，合成微图像阵列，计算微图像阵列对应的x和y方向的映射矩阵。摄像机阵列包含摄像机数目为M×N，(m, n)表示每个摄像机的索引。在中心深度平面位置处设置棋盘格标定板，其角点个数为H×V，利用摄像机阵列对棋盘格标定板进行拍摄，得到M×N幅棋盘格图像，其索引同样用(m, n)表示。以亚像素精度在每幅棋盘格图像上寻找角点位置，得到角点像素坐标(x_t, y_t)_{m, n}，t = 0, 1, …, H×V - 1。微图像阵列分辨率为S×R。根据集成成像显示原理，所有摄像机应具有相同的投影平面。因此，利用获得的棋盘格角点像素坐标对摄像机阵列拍摄的每幅视差图像进行校正。假设第(m, n)幅视差图像对应的校正单应性变换矩阵为H_{m, n}，表示为：

(1)

则H_{m, n}满足以下透视投影变换方程：

I'_{m, n}(x', y') = I_{m, n}(x, y) (2)

(3)