一種計(jì)算全息三維顯示物體間遮擋關(guān)系的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種計(jì)算全息三維顯示物體間遮擋關(guān)系的方法，本發(fā)明通過(guò)對(duì)全息圖不同采樣區(qū)域執(zhí)行垂直投影過(guò)程，消除各個(gè)子全息圖對(duì)應(yīng)的遮擋信息；利用逆向垂直投影過(guò)程，在原物空間獲得無(wú)畸變的三維點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算這些數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)全息平面采樣區(qū)域的復(fù)振幅分布圖，最終擬合成一幅具有消遮擋特性的全息圖，整個(gè)計(jì)算過(guò)程不增加全息圖的計(jì)算時(shí)間，簡(jiǎn)便可行且可以獲得多物體間正確的遮擋關(guān)系。
【專利說(shuō)明】一種計(jì)算全息三維顯示物體間遮擋關(guān)系的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三維顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體涉及一種計(jì)算全息三維顯示物體間遮擋關(guān)系的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]移動(dòng)視差是三維顯示中一種重要的深度暗示，一般的移動(dòng)視差由遮擋效果提供。近年來(lái)，研究者們開(kāi)始逐漸重視計(jì)算全息三維顯示中的遮擋問(wèn)題。計(jì)算機(jī)合成全息圖是由二維視差圖像生成，可以很容易實(shí)現(xiàn)遮擋效果，但是合成全息圖很難提供人眼所需的所有深度感，比如深度調(diào)節(jié)。
[0003]松島等人提出了基于輪廓的遮擋計(jì)算法，該算法將不同深度的三維場(chǎng)景投影到相應(yīng)的二維平面上，然后將三維場(chǎng)景的遮擋關(guān)系簡(jiǎn)化為幾個(gè)二維平面的遮擋關(guān)系，但是由于很難將復(fù)雜的三維場(chǎng)景簡(jiǎn)化成幾個(gè)二維投影面，因此該算法只適用于簡(jiǎn)單的的三維場(chǎng)景遮擋效果的求解。
[0004]英國(guó)劍橋大學(xué)的瑞克.陳小組通過(guò)創(chuàng)建遮擋列表的方式來(lái)計(jì)算遮擋效果，但是該方法需要進(jìn)行二維插值計(jì)算，增加了算法的復(fù)雜度，并會(huì)帶來(lái)誤差。
[0005]2009年，北京理工大學(xué)的張浩提出了基于光線追跡的消遮擋算法，該算法不需要對(duì)三維模型進(jìn)行近似或者變換處理，能夠獲得較高的質(zhì)量再現(xiàn)三維圖像。但是該算法需要從全息圖中每個(gè)抽樣點(diǎn)像素投射出一組光線，這些投射光線以一定的角度間隔均勻投射在三維物體上，通過(guò)計(jì)算每條投射光線與三維場(chǎng)景中空間點(diǎn)最近的交點(diǎn)來(lái)確定三維場(chǎng)景對(duì)對(duì)該抽樣點(diǎn)的貢獻(xiàn)，這增加了額外的計(jì)算量，并且該方法對(duì)于再現(xiàn)較大深度的三維物體，由于投射光線隨著投射距離的增加，其角度逐漸增大，無(wú)法精確計(jì)算遮擋關(guān)系。
[0006]2013年，涌波光喜提出的利用光線和波前相互轉(zhuǎn)換的方法，該方法在每一個(gè)三維體前面放置一個(gè)光線采樣屏，通過(guò)比較不同三維物體在光線采樣屏上的二維投影圖像獲得其遮擋關(guān)系，但是該方法要想獲得具有遮擋效果的連續(xù)深度再現(xiàn)的三維物體，需要在每一個(gè)三維物體前都放置一個(gè)光線采樣屏，增加了算法的復(fù)雜度和計(jì)算時(shí)間。
[0007]總之，現(xiàn)有的計(jì)算全息三維顯示物體間遮擋關(guān)系的技術(shù)方案存在計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，精確度不高的技術(shù)缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提高全息三維顯示物體間遮擋關(guān)系的精確度，同時(shí)降低計(jì)算全息三維顯示物體間遮擋關(guān)系的復(fù)雜度。
[0010](二)技術(shù)方案
[0011]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種計(jì)算全息三維顯示物體間遮擋關(guān)系的方法，包括以下步驟:
[0012]S1、首先對(duì)全息圖劃分采樣區(qū)域，形成子全息圖；[0013]S2、對(duì)于每一個(gè)子全息圖，連接子全息圖上的中心采樣點(diǎn)與觀察點(diǎn)作為視軸，視軸穿過(guò)三維物體中心，垂直每個(gè)視軸靠近三維物體放置一個(gè)投影屏，并且所述投影屏在所述觀察點(diǎn)和三維物體之間；
[0014]生成每一個(gè)三維物體上的采樣點(diǎn)在對(duì)應(yīng)投影屏上的投影圖像，并根據(jù)投影距離生成所述每個(gè)三維物體上的采樣點(diǎn)的深度圖像；
[0015]S3、根據(jù)所述深度圖像的投影距離，通過(guò)逆向垂直投影，從所述投影圖像中獲得三維物體在實(shí)際空間的三維數(shù)據(jù)；
[0016]S4、根據(jù)步驟S2所得到的三維數(shù)據(jù)，計(jì)算三維物體發(fā)出的光波在對(duì)應(yīng)子全息圖上的采樣點(diǎn)復(fù)振幅分布，得到子全息圖；
[0017]S5、各個(gè)子全息圖擬合生成全息圖。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟SI具體為根據(jù)觀察距離D、三維物體上的相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)在深度方向的間距L以及人眼的分辨率角ε，求得采樣視角，計(jì)算公式為公式I ;
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種計(jì)算全息三維顯示物體間遮擋關(guān)系的方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、首先對(duì)全息圖劃分采樣區(qū)域，形成子全息圖； 52、對(duì)于每一個(gè)子全息圖，連接子全息圖上的中心采樣點(diǎn)與觀察點(diǎn)作為視軸，視軸穿過(guò)三維物體中心，垂直每個(gè)視軸靠近三維物體放置一個(gè)投影屏，并且所述投影屏在所述觀察點(diǎn)和三維物體之間； 生成每一個(gè)三維物體上的采樣點(diǎn)在對(duì)應(yīng)投影屏上的投影圖像，并根據(jù)投影距離生成所述每個(gè)三維物體上的采樣點(diǎn)的深度圖像； 53、根據(jù)所述深度圖像的投影距離，通過(guò)逆向垂直投影，從所述投影圖像中獲得三維物體在實(shí)際空間的三維數(shù)據(jù)； 54、根據(jù)步驟S2所得到的三維數(shù)據(jù)，計(jì)算三維物體發(fā)出的光波在對(duì)應(yīng)子全息圖上的采樣點(diǎn)復(fù)振幅分布，得到子全息圖； 55、各個(gè)子全息圖擬合生成全息圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟SI具體為根據(jù)觀察距離D、三維物體上的相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)在深度方向的間距L以及人眼的分辨率角ε，求得采樣視角，計(jì)算公式為公式1 ;
【文檔編號(hào)】H04N13/00GK103997636SQ201410209038
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】賈甲, 劉娟, 王涌天, 李昕, 馬曉, 趙青 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)