[发明专利]一种立体视觉三维可视化系统中自动调节图像视差的方法

摘要

本发明涉及一种立体视觉三维可视化系统中自动调节图像视差的方法，其根据六个辅助相机获得的观察位置周边环境的深度距离值，对主相机框架进行整体缩放，而后又根据另一个虚拟辅助相机获取的深度距离值对虚拟主相机的间距进行调整，两次调整的过程能够将生成的立体视觉三维图像中主要内容与显示平面在深度上的差距约束在预设的范围里，从而避免会聚/调节的问题。每一次调节后生成的立体视觉三维图像都能产生有正确深度层次感，并且图像中的主要内容的视差都不超过d'。因此，本发明可以广泛用于计算机立体视觉图形学领域。

主权项

一种立体视觉三维可视化系统中自动调节图像视差的方法，其包括以下步骤：1)定义主相机框架、各虚拟相机的参数及投影矩阵；其中，水平间隔d_mainCams设置左虚拟主相机和右虚拟主相机，两左、右虚拟主相机连成的线段中点为锚点Pivot，与相距D_Rect处设置一矩形投影面Rect，矩形投影面Rect的中心点为C'，C'与锚点Pivot构成的线段垂直于矩形投影面Rect；矩形投影面Rect的高度为h_Rect，宽为w_Rect；设定左、右虚拟主相机，锚点Pivot以及矩形投影面Rect之间相对方向上的位置关系为主相机框架；在锚点Pivot处设置七个虚拟辅助相机：front、back、left、right、up、down和additional；2)根据使用环境设定如下参数：d、w、h、D、p％、d'、n、f、a、b、C_i、v_i和up_i，并根据这些参数设置虚拟主相机和虚拟辅助相机；其中，d为左、右虚拟主相机之间的初始水平间距；w为显示最终生成的立体视觉三维图像的显示设备的宽度；h为显示最终生成的立体视觉三维图像的显示设备的高度；D为显示最终生成的立体视觉三维图像的显示设备的最佳观看距离；p％为显示的非背景内容中主体内容所占的百分比阈值；d'为显示的非背景内容中主体内容在显示设备上可容忍的最大视差；n为左虚拟主相机和右虚拟主相机初始的近裁剪面距离；f为左虚拟主相机和右虚拟主相机初始的远裁剪面距离；且0.1<n≤0.3，n<f；C_i为观察位置；v_i为立体视觉三维可视化系统用户的化身的观察方向，v_i以C_i为起始点沿任意方向延伸；up_i为立体视觉三维可视化系统用户的化身的向上的方向，up_i以C_i为起始点垂直于v_i沿向上方向延伸；其中，i＝0,1,2,...,N；a*a为六个虚拟辅助相机front、back、left、right、up、down存储深度距离值的纹理尺寸；b*b为虚拟辅助相机additional存储深度距离值的纹理尺寸，其中，a、b均为2^m，m＝1,2,...,N，且a<b；根据以上参数设置虚拟两个虚拟主相机和七个虚拟辅助相机：①设置虚拟主相机：a)初始化主相机框架中各参数；b)以v_i和up_i叉乘确定向量t_i；以C_i为起点，沿v_i上距离D_Rect处设置矩形投影面Rect，矩形投影面Rect的高为h_Rect，宽为w_Rect；c)将主相机框架的锚点Pivot与C_i重合，两虚拟主相机之间水平距离为d_mainCams，左虚拟主相机的近裁减面距离n_mainCams1、远裁减面距离f_mainCams1，右虚拟主相机的近裁减面距离n_mainCams2、远裁减面距离f_mainCams2；②设置虚拟辅助相机：a)确定各虚拟辅助相机的朝向；b)设定各虚拟辅助相机的近裁剪面距离、远裁剪面距离；c)针对六个虚拟辅助相机front、back、left、right、up和down一一对应创建一个尺寸为a*a的存储深度距离值的浮点纹理；针对虚拟辅助相机additional创建一个尺寸为b*b的存储深度距离值的浮点纹理；3)当C_i、v_i和up_i发生变化后，重复步骤2)中①的b)～c)对主相机框架的位置和方向进行调节；若立体视觉三维可视化系统发出视差调节的指令，则进入下一步；若不发出视差调节的指令，则不进行任何操作；4)根据步骤3)中C_i、v_i和up_i的变化，重复步骤2)的②中a)～b)；5)根据六个虚拟辅助相机获得的C_i周边环境的深度距离值，对主相机框架进行缩放；6)根据虚拟辅助相机additional获取的深度距离值，对两虚拟主相机的水平间距进行调整；7)通过步骤5)和步骤6)实现对主相机框架中两虚拟主相机、锚点Pivot和矩形投影面Rect之间相对方向上的位置关系的调整，改变两虚拟主相机的空间位置与投影矩阵，生成立体视觉图像对；8)根据C_i、v_i和up_i的变化，重复步骤3)～7)，实现自动调节图像视差。