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，本發(fā)明涉及無深度反轉(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)過程。記錄過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)問題和解決深度反轉(zhuǎn)問題時(shí)所帶來的大量時(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)兩次記錄的方法來重建無深度反轉(zhuǎn)的再現(xiàn)場(chǎng)景，但是在兩次記錄過程當(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，計(jì)算機(jī)集成成像技術(shù)迅速發(fā)展起來，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程是通過大量的像素映射的方式來完成的，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。該方法的記錄過程和再現(xiàn)過程分別如附圖2 (a)和(b)所示，其主要特征在于在該方法的記錄過程中只對(duì)3D場(chǎng)景進(jìn)行一次記錄， 再現(xiàn)過程就重建出無深度反轉(zhuǎn)的3D場(chǎng)景。如附圖3所示，在記錄過程中，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普通的顯示屏或印刷品來顯示實(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，并沒有按比例繪制。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)說明本發(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)，記錄過程僅對(duì)3D場(chǎng)景進(jìn)行一次記錄，再現(xiàn)過程真實(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，微圖像元陣列通過普通的顯示屏或印刷品來顯示實(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，在該方法的記錄過程中只對(duì)3D場(chǎng)景進(jìn)行一次記錄，再現(xiàn)過程就重建出無深度反轉(zhuǎn)的3D場(chǎng)景。該方法的記錄過程的特征在于，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)能得到無深度反轉(zhuǎn)的場(chǎng)景。由于此方法的記錄過程只需要對(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)