專利名稱：一種快速計(jì)算機(jī)集成成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及3D (三維)立體技術(shù)，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及無(wú)深度反轉(zhuǎn)的快速計(jì)算機(jī)集成成像技術(shù)。
背景技術(shù)：
集成成像包含記錄和再現(xiàn)兩個(gè)過(guò)程。記錄過(guò)程利用微透鏡元陣列對(duì)3D場(chǎng)景成像， 并把像記錄到位于微透鏡元陣列焦平面處的記錄面板上，每一個(gè)微透鏡元對(duì)應(yīng)生成一個(gè)微圖像元，在記錄介質(zhì)上得到一組微圖像元陣列。再現(xiàn)過(guò)程就是用具有同樣參數(shù)的微透鏡元陣列對(duì)記錄所得到的微圖像元陣列進(jìn)行再現(xiàn)。根據(jù)光路可逆原理，再現(xiàn)時(shí)微透鏡元陣列把微圖像元陣列透射出來(lái)的光線聚集還原，在微透鏡元陣列的前方重建出該3D場(chǎng)景。集成成像立體技術(shù)中的深度反轉(zhuǎn)問(wèn)題和解決深度反轉(zhuǎn)問(wèn)題時(shí)所帶來(lái)的大量時(shí)間消耗是限制其發(fā)展和應(yīng)用的兩個(gè)重要因素。傳統(tǒng)的集成成像一次記錄法的記錄和再現(xiàn)過(guò)程如附圖1所示，由于場(chǎng)景的記錄方向與觀看者的觀看方向相反，并且在記錄過(guò)程中記錄的是場(chǎng)景在記錄方向上距離記錄面板最近的點(diǎn)，因此再現(xiàn)的場(chǎng)景相對(duì)于原來(lái)的場(chǎng)景存在空間上的深度反轉(zhuǎn)。Herbert Ε. Ives提出一種采用光學(xué)兩次記錄的方法來(lái)重建無(wú)深度反轉(zhuǎn)的再現(xiàn)場(chǎng)景，但是在兩次記錄過(guò)程當(dāng)中，由于光衍射、光損失以及感光劑的混濁等因素的影響，不可避免導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)集成成像技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)，并已成為集成成像技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。由于計(jì)算機(jī)模擬微透鏡元陣列對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行記錄的過(guò)程不會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降，因此目前大多采用計(jì)算機(jī)兩次記錄法來(lái)模擬光學(xué)兩次記錄法。 然而計(jì)算機(jī)兩次記錄法中的第二次記錄過(guò)程是通過(guò)大量的像素映射的方式來(lái)完成的，會(huì)消耗大量時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種快速計(jì)算機(jī)集成成像方法。該方法的記錄過(guò)程和再現(xiàn)過(guò)程分別如附圖2 (a)和(b)所示，其主要特征在于在該方法的記錄過(guò)程中只對(duì)3D場(chǎng)景進(jìn)行一次記錄， 再現(xiàn)過(guò)程就重建出無(wú)深度反轉(zhuǎn)的3D場(chǎng)景。如附圖3所示，在記錄過(guò)程中，場(chǎng)景的記錄方向與觀看者的觀看方向相同，并且在記錄面板上記錄到的是場(chǎng)景在記錄方向上距離記錄面板最遠(yuǎn)的點(diǎn)。該方法的記錄過(guò)程相當(dāng)于在記錄之前先對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行空間上的深度反轉(zhuǎn)，然后再進(jìn)行記錄，因此再現(xiàn)時(shí)能得到無(wú)深度反轉(zhuǎn)的場(chǎng)景。優(yōu)選地，本發(fā)明所述的一種快速計(jì)算機(jī)集成成像方法包括以下步驟
第一步，確定用于記錄和再現(xiàn)的微透鏡元的節(jié)距為/7，焦距為f,每一個(gè)微圖像元所包含的像素為a X力，其中水平方向上包含a個(gè)像素，垂直方向上包含b個(gè)像素，微透鏡元陣列和微圖像元陣列各包含《乂《個(gè)單元，其中水平方向上 個(gè)單元，垂直方向上《個(gè)單元；
第二步，利用計(jì)算機(jī)模擬微透鏡元陣列，設(shè)置其與待記錄的3D場(chǎng)景的位置，使記錄方向與觀看者的觀看方向相同；
第三步，利用該微透鏡元陣列記錄3D場(chǎng)景在記錄方向上距離記錄面板最遠(yuǎn)的點(diǎn)，并將
3記錄所得微圖像元陣列進(jìn)行水平翻轉(zhuǎn)；
第四步，將所得的微圖像元陣列置于微透鏡元陣列的焦平面上，并保證微圖像元陣列與微透鏡元陣列的水平和垂直中軸線都分別對(duì)應(yīng)對(duì)齊，這樣即再現(xiàn)出原3D場(chǎng)景。優(yōu)選地，該快速計(jì)算機(jī)集成成像方法的微圖像元陣列可以通過(guò)普通的顯示屏或印刷品來(lái)顯示實(shí)現(xiàn)。普通的顯示屏包括液晶顯示屏、等離子顯示屏和有機(jī)電致發(fā)光顯示屏等。其中，節(jié)距為表示微圖像元陣列和微透鏡元陣列中單個(gè)微透鏡元和微圖像元的尺寸大小的參數(shù)。例如，當(dāng)微透鏡元和微圖像元為方形時(shí)，所述節(jié)距為該微透鏡元和微圖像元的邊長(zhǎng)；當(dāng)微透鏡元和微圖像元為圓形時(shí)，所述節(jié)距為該微透鏡元和微圖像元的直徑。本發(fā)明所述的一種快速計(jì)算機(jī)集成成像方法由于其記錄過(guò)程只需要對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行一次記錄，其耗時(shí)較短，具有快速的特點(diǎn)。


附圖1 (a)-l (b)為傳統(tǒng)集成成像一次記錄法的記錄和再現(xiàn)過(guò)程示意圖。附圖2(a)_2(b)為本發(fā)明方法的記錄和再現(xiàn)過(guò)程示意圖。附圖3(a)_3(b)為本發(fā)明方法和傳統(tǒng)集成成像一次記錄法記錄過(guò)程的對(duì)比示意圖。上述附圖中的圖示標(biāo)號(hào)為
1記錄面板，2再現(xiàn)面板，3記錄微透鏡元陣列，4再現(xiàn)微透鏡元陣列，5記錄光線方向， 6再現(xiàn)光線方向，7觀看方向。應(yīng)該理解上述附圖只是示意性的，并沒(méi)有按比例繪制。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明提出的快速計(jì)算機(jī)集成成像方法的一個(gè)典型實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的具體描述。有必要在此指出的是，以下實(shí)施例只用于本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對(duì)本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。采用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)快速計(jì)算機(jī)集成成像的步驟如下
第一步，采用方形微透鏡元，其節(jié)距為P=2. 54mm,焦距為/=3mm，每一個(gè)微圖像元包含 a Xb=S X 8個(gè)像素，微透鏡元陣列、微圖像元陣列都包含 X/ =U8 X 96個(gè)單元；
第二步，利用計(jì)算機(jī)模擬微透鏡元陣列，并按附圖2 (a)所示的記錄過(guò)程設(shè)置其與待記錄的3D場(chǎng)景的位置，使記錄方向與觀看者的觀看方向相同；
第三步，利用該微透鏡元陣列記錄3D場(chǎng)景在記錄方向上距離記錄面板最遠(yuǎn)的點(diǎn)，并將記錄所得微圖像元陣列進(jìn)行水平翻轉(zhuǎn)；
第四步，將所得的微圖像元陣列置于微透鏡元陣列的焦平面上，并保證微圖像元陣列與微透鏡元陣列的水平和垂直中軸線都分別對(duì)應(yīng)對(duì)齊，從而快速實(shí)現(xiàn)了無(wú)深度反轉(zhuǎn)的3D 場(chǎng)景的再現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種快速計(jì)算機(jī)集成成像方法，其特征在于，在記錄過(guò)程中，場(chǎng)景的記錄方向與觀看者的觀看方向相同，并且在記錄面板上記錄到的是場(chǎng)景在記錄方向上距離記錄面板最遠(yuǎn)的點(diǎn)，記錄過(guò)程僅對(duì)3D場(chǎng)景進(jìn)行一次記錄，再現(xiàn)過(guò)程真實(shí)地重建3D場(chǎng)景。
2.如權(quán)利要求1所述的一種快速計(jì)算機(jī)集成成像方法，其中，所述方法包括以下步驟 第一步，確定用于記錄和再現(xiàn)的微透鏡元的節(jié)距為/7，焦距為八每一個(gè)微圖像元所包含的像素a X力，其中水平方向上包含a個(gè)像素，垂直方向上包含力個(gè)像素，微透鏡元陣列和微圖像元陣列各包含個(gè)單元，其中，水平方向上 個(gè)單元，垂直方向上《個(gè)單元；第二步，利用計(jì)算機(jī)模擬微透鏡元陣列，設(shè)置其與待記錄的3D場(chǎng)景的位置，使記錄方向與觀看者的觀看方向相同；第三步，利用該微透鏡元陣列記錄3D場(chǎng)景在記錄方向上距離記錄面板最遠(yuǎn)的點(diǎn)，并將記錄所得微圖像元陣列進(jìn)行水平翻轉(zhuǎn)；第四步，將所得的微圖像元陣列置于微透鏡元陣列的焦平面上，并保證微圖像元陣列與微透鏡元陣列的水平和垂直中軸線都分別對(duì)應(yīng)對(duì)齊，這樣即再現(xiàn)出原3D場(chǎng)景。
3.如權(quán)利要求1所述的一種快速計(jì)算機(jī)集成成像方法，其特征在于，微圖像元陣列通過(guò)普通的顯示屏或印刷品來(lái)顯示實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種快速計(jì)算機(jī)集成成像方法。其主要特征在于，在該方法的記錄過(guò)程中只對(duì)3D場(chǎng)景進(jìn)行一次記錄，再現(xiàn)過(guò)程就重建出無(wú)深度反轉(zhuǎn)的3D場(chǎng)景。該方法的記錄過(guò)程的特征在于，場(chǎng)景的記錄方向與觀看者的觀看方向相同，并且該方法在記錄過(guò)程中記錄的是場(chǎng)景在記錄方向上距離記錄面板最遠(yuǎn)的點(diǎn)。該方法的記錄過(guò)程相當(dāng)于在記錄之前先對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行空間上的深度反轉(zhuǎn)，然后再進(jìn)行記錄，因此再現(xiàn)時(shí)能得到無(wú)深度反轉(zhuǎn)的場(chǎng)景。由于此方法的記錄過(guò)程只需要對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行一次記錄，其耗時(shí)較短，具有快速的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06T17/00GK102254342SQ20111014125
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者王瓊?cè)A, 谷俊, 龔欣鑫 申請(qǐng)人:四川大學(xué)