裸眼立体显示中3D模型多视点影像提取
|
| 时间：2009-02-05 16:51:31 来源： 作者： |
|
Multi-view extraction of 3D model applied in autostereoscopic displayWU Weisheng, ZHANG Hai, SHEN Wei, DONG Dai, WU Huaxia
(Key Lab of Modern Imaging and Display Technology of Anhui Province,
Anhui Hua Dong Photoelectric Technology Institute, Wuhu 241002, China)
Abstract: 2-dimensional images captured correctly can be displayed in 3 dimensions using the stereoscopic display technique based on parallax images. The problem of how to extract parallax images from computer 3D models used in stereoscopic display is discussed in this paper. Two methods were put forward based on the principle of stereo vision of human. One uses only a single camera, another uses a camera sequence. The difference between the two approaches was listed, and the correctness of the two methods was validated.
Key words: autostereoscopic display; stereo image; parallax; multi-view extraction
在当前的计算机显示领域，立体显示成为未来的发展方向，无需配戴立体眼镜的自由立体显示技术以其方便舒适的特点成为研究的热点。然而，在采用光栅的平板立体显示器上，一般采用两幅视图经光栅分光后分别进入人的左眼和右眼。垂直放置的光栅因显示器像素间的缝隙易对进入两眼的光线产生黑色的干扰条纹，并且对人眼在显示器前的位置有较大的限制。
为了改善普通光栅立体显示技术的缺陷，采用多幅视图合成立体图像，经斜置光栅分光后进入人双眼产生立体视觉的显示技术被提出。该显示技术具有宽视角、高亮度、无干扰的特点。但是，多视角图像的视差关系直接决定显示的立体感效果。因此，如何获取满足立体显示要求的多视点图像也是值得研究的问题。本文从立体视觉原理出发，重点讨论如何用软件方法从计算机虚拟3D模型中提取多视点图像的问题。如果现实中的硬件条件满足要求，可以推广到现实场景多视点图像获取的应用上，文中提出了两种方法，一种是单摄像机拍摄，另一种采用多摄像机序列拍摄的方法。文章还对应用本文所提方法摄取的多视点图像进行了立体合成实验。实验表明通过上述两种方法提取的立体图像源满足立体视觉图像源的视差要求。
1 立体视觉及立体显示原理
人眼具有三维视觉的能力（立体感），其原因很多，但最重要的因素是人的双眼所成的图像存在视差。由于人类两眼的位置差异，两眼观察景物时，相对于各物点的位置与角度有微小的差别，这种差异使人们能够将视场(眼睛所观看到的景物区域)中的物体区别出远近。人眼成像模型如图1所示。以左右眼的瞳孔中心为原点，分别建立坐标系，记为Ol-XlYlZl、Or-XrYrZr。其中，两坐标系的Z轴都在左右眼瞳孔连线所在的水平面内，并且与该连线垂直，正方向指向观察者的正前方［1，2］。
图1 人眼的成像模型
图中，2b为两眼瞳孔中心的距离，成人的平均距离为65 mm；f为人眼水晶体的焦距，成人平均为 18.930~22.785 mm(分别为紧张时和放松时的数值)。
当双眼注视点B时，B在视网膜上的像落在左右眼的黄斑位置Bl和Br，B点相对于左右眼的两视线有一个夹角OlBOr。称为视差角或者角视差(angular parallax)。视差角由眼睛观察B点时偏转的会聚角产生。显然，视差角等于两倍的会聚角。则B相对于人眼的距离Zb为：Zb=b tanφ.(1) A(Xa，Ya，Za)为景物空间中任意一点，在左右视网膜上所成的像点分别为Al和Ar，则A点相对于人眼的距离仍可用上面的公式计算［3］。
|
|
|
|
