專(zhuān)利名稱(chēng)：用計(jì)算機(jī)圖對(duì)合成方法制作立體圖片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，尤其是一種立體圖片制作的新方法。
現(xiàn)有立體成像的方法，大致可分為全息攝影方法和視差法立體成像等幾大類(lèi)。全息攝影是采用激光作光源，記錄物光波和參照光波的干涉圖樣，然后用激光或白光再現(xiàn)出原物的三維像，這是一種真正意義上的立單體圖，但由于拍攝光源，記錄介質(zhì)和其它技術(shù)、工藝方面的苛刻要求，使得這一技術(shù)目前尚未真正進(jìn)入民用。圖對(duì)法立體成像，由于原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，成本較低是目前進(jìn)入民用的主要方法。早期的圖對(duì)法立體成像是將兩個(gè)具有視差的圖片，通過(guò)一個(gè)專(zhuān)用的″立體鏡″將兩個(gè)圖分別進(jìn)入左、右眼觀察，得到立體圖像；后來(lái)又發(fā)展了″濾光片法″和″偏振光法″觀察立體圖像，即將圖對(duì)中的兩個(gè)圖通過(guò)濾光方法變成不同顏色，或用偏振片變成互相垂直的偏振光照明，再用相應(yīng)有濾光片眼鏡或偏振光眼鏡觀察圖對(duì)，使圖對(duì)中兩個(gè)圖分別進(jìn)入左、右眼得到立體圖像。上述圖對(duì)法立體成像都要借助專(zhuān)用工具才能得到具有立體感的圖像，既不方便，觀察效果也差。
前些年，人們利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)視差圖，采用″雙眼交叉視″的方法，即所謂的″裸眼″觀察法，可得到具有立體感的圖像，這種方法除了圖像內(nèi)容有局限性外，在觀片時(shí)，還需對(duì)眼睛作特殊調(diào)節(jié)訓(xùn)練，因此觀察圖片時(shí)眼睛極不自然，有些人根本就無(wú)法進(jìn)行觀察。
近幾年來(lái)又發(fā)展了″柱鏡光柵法″和″狹縫光柵法″立體攝影系統(tǒng)，是屬于圖對(duì)法立體成像中的又一種新方法，基本方法是采用多鏡頭立體照相機(jī)一次曝光或單鏡頭照相機(jī)通過(guò)移位多次拍攝，得到具有視差信息的一組底片，將這一組底片經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的立體擴(kuò)印機(jī)或放大機(jī)在特制的光柵相紙上成像，得到具有立體感的照片，也可在普通感光材料上成像，再經(jīng)光柵復(fù)合得到立體照片。這一立體成像技術(shù)需要采用復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，精密機(jī)械與計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制等，因此，設(shè)備較昂貴，能源消耗多，占地面積大，照片沖洗有化學(xué)污染等。
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有立體攝影技術(shù)的不足，提供一種電子化制作立體圖片的新方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)方法的種種缺陷。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是使用計(jì)算機(jī)、圖像攝取與輸入、輸出設(shè)備，采用適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)圖像處理方法，結(jié)合已有的光柵復(fù)合技術(shù)制作立體圖片。
本發(fā)明因采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)制作圖對(duì)合成片，擺脫了光學(xué)立體成像方法，具有比光學(xué)方法更靈活，更方便的特點(diǎn)；隨著家用PC機(jī)的普及，功能不斷增強(qiáng)，相關(guān)輸入輸出設(shè)備性能價(jià)格比不斷提高，不斷小型化，以及圖像處理軟件的開(kāi)發(fā)完善等，將使本發(fā)明方法制作立體圖片越來(lái)越優(yōu)質(zhì)，廉價(jià)，設(shè)備越來(lái)越輕便；利用本發(fā)明方法還可以制作出人為虛構(gòu)的立體圖片，還可用作立體投影，得到具有視差立體效果的大屏幕投影圖。為此可廣泛應(yīng)用于立體攝影、立體燈箱廣告和立體圖片裝飾等。
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
圖1為本明方法的原理示意圖。
圖2為圖對(duì)合成片的計(jì)算機(jī)圖像處理過(guò)程示意圖。
如圖1所示，計(jì)算機(jī)1上連接一個(gè)或多個(gè)攝像裝置2，作為圖像攝取與輸入設(shè)備的攝像裝置2安裝在導(dǎo)軌3上；由攝像裝置2攝取的一組兩個(gè)或兩個(gè)以上的具有視差信息的圖像稱(chēng)圖對(duì)，經(jīng)計(jì)算機(jī)1采集、存貯，并可在顯示器上顯示出來(lái)，圖對(duì)經(jīng)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行符合立體成像視差要求的多圖像抽樣與綜合等處理后，由打印輸出設(shè)備4輸出，從而得到一張具有立體視差信息的立體圖對(duì)合成片5，將立體圖對(duì)合成片5與狹縫光柵或柱鏡光柵6復(fù)合，即得到一張立體圖片。
用作圖像輸入設(shè)備的攝像裝置2可以是CCD攝像頭或其它攝像裝置，也可以由與計(jì)算機(jī)1相聯(lián)接的圖像掃描儀代替，掃描儀可將一組具有立體視差信息的圖對(duì)片分別掃描到計(jì)算機(jī)1中；這一組圖對(duì)片，可以是用多鏡頭立體照相機(jī)一次拍攝的，也可由單鏡頭照相機(jī)等間距移動(dòng)多次拍攝到的多個(gè)底片，分別經(jīng)普通放大或擴(kuò)印得到的照片。
下面以?xún)蓮垐D片構(gòu)成的一組圖對(duì)為例，對(duì)本發(fā)明所涉及的立體圖片制作方法的具體步驟加以說(shuō)明。如圖1、圖2所示，圖對(duì)中的兩張圖片可由兩個(gè)攝像裝置2同時(shí)拍攝或由單個(gè)攝像裝置2移位一次拍攝得到；兩個(gè)攝像裝置2的間距或單個(gè)攝像裝置的移位距離可取人眼瞳孔間距約65mm，攝取的圖對(duì)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)由計(jì)算機(jī)1接收、存貯和處理計(jì)算機(jī)1分別按設(shè)定的像素點(diǎn)等間距分割兩張圖片成條形圖7，然后分別保留單(或雙)數(shù)號(hào)而刪去雙(或單)號(hào)條形得到兩張條狀抽樣圖8，再將兩張條狀抽樣圖8合并，合并時(shí)要注意在沒(méi)有視差的方向，如拍攝景物的豎直方向上嚴(yán)格對(duì)齊，在有視差的方向，如拍攝景物的水平方向上中心對(duì)準(zhǔn)，并作相互錯(cuò)位互補(bǔ)成一張疊合圖9，將疊合圖9按一定比例由打印輸出設(shè)備4打印輸出后即得到立體圖對(duì)合成片5；然后將圖對(duì)合成片5與光柵6的平面間隔一定厚度進(jìn)行復(fù)合，這一厚度與光柵6的參數(shù)及觀察立體圖的最佳距離有關(guān)，可用不同厚度的透明材料，如平板玻璃10來(lái)控制；玻璃10作襯底，圖對(duì)合成片5和光柵6分別復(fù)合在玻璃10的兩個(gè)面上，即得到一張立體圖片，復(fù)合操作時(shí)需注意條狀抽樣方向與光柵條紋取向要嚴(yán)格平行。
圖像抽樣時(shí)像素點(diǎn)的取值以及疊合圖9輸出比例的控制要與所使用的光柵6相匹配，即圖對(duì)合成片5中每個(gè)周期單元(包含來(lái)自?xún)蓚€(gè)視差圖像中的兩條圖帶)的實(shí)際寬度與所用光柵6的光柵常數(shù)嚴(yán)格相等?，F(xiàn)有的立體成像的光柵，其光柵常數(shù)視圖片大小和觀察距離等的不同而不同，范圍在0.1mm至2mm不等，可見(jiàn)圖中5、6、7、8、9都是放大示意圖，實(shí)際輸出的圖對(duì)合成片5條形寬度和光柵6的光柵常數(shù)尺寸要小得多，圖中的分隔豎線(xiàn)在實(shí)際圖像輸出時(shí)并不出現(xiàn)。
對(duì)于由n(n＞2)幾個(gè)圖像組成的圖對(duì)，由計(jì)算機(jī)1抽樣得到的條狀抽樣圖8，并不是作等間距抽樣，而是保留與刪像除素點(diǎn)之比為1∶(n-1)，此時(shí)圖對(duì)合成片5中每個(gè)周其單元中，仍然包含圖對(duì)中n個(gè)圖像的n條圖帶，如使用狹縫光柵6(即黑白條形光柵)來(lái)復(fù)合得到立體圖片，所用的狹縫光柵6的透光與不透光寬度之比應(yīng)為1∶(n-1)同樣光柵常數(shù)與圖對(duì)合成片5中周期單元寬度相一致。
圖對(duì)合成片5可以采用普通打印白紙輸出，也可以輸出在透明膠片上，因此可以制成反射型觀察和透射型觀察的立體圖片。
用于制作圖對(duì)合成片5的一組具有視差信息的n個(gè)圖像，除了可用攝像裝置或圖像掃描儀輸入計(jì)算機(jī)1外，還可由計(jì)算機(jī)1利用三維動(dòng)畫(huà)制作軟件設(shè)計(jì)制作一組不同投影(或觀察)方向上的視圖，選擇適當(dāng)?shù)耐队胺较虻玫降倪@一組視圖同樣有視差信息，以此再采用前述方法，可制作出人為設(shè)計(jì)或內(nèi)容虛構(gòu)的立體圖片。
打印在透明膠片上的圖對(duì)合成片5，可以根據(jù)不同要求縮放做成幻燈機(jī)或投影儀的投影片，將其投影到一光柵屏幕上；光柵屏幕的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求如同圖1中的光柵6與玻璃10的復(fù)合體將一定厚度的玻璃或別的透明材料作襯底，一面磨砂或用別的方法做成散射面用作結(jié)像，另一面復(fù)合光柵；當(dāng)圖對(duì)合成片5上的抽樣圖投影到散射面上后，如這一投影像與所用光柵參數(shù)滿(mǎn)足前面所說(shuō)的相匹配，則在光柵面這一側(cè)觀察到具有視差立體效果的投影圖。
打印在透明膠片上的圖對(duì)合成片5可以做成縮小的負(fù)片，即由計(jì)算機(jī)1對(duì)疊合圖9進(jìn)行負(fù)像和縮放處理，打印輸出在膠片上，這種負(fù)的圖對(duì)合成片5可以在普通光學(xué)放大機(jī)上用普通感光材料制成照片式的合成片5，再將其與相匹配的光柵6復(fù)合得到立體圖片。
圖對(duì)合成片5也可用作印刷制版和復(fù)印，以批量復(fù)制合成片5，這可降低同一立體圖片批量制作的成本。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的整體水平，現(xiàn)有數(shù)碼投影技術(shù)，強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)圖像處理功能，高分辨率圖像掃描儀和彩色打印輸出設(shè)備等已能滿(mǎn)足本發(fā)明所需進(jìn)行的立體圖對(duì)合成片5的制作要求，結(jié)合已有的光柵制作與復(fù)合技術(shù)，已能確保本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。


圖中1、計(jì)算機(jī)；2、攝像裝置；3、導(dǎo)軌；4、打印輸出設(shè)備；5、合成片；6、光柵；7、條形圖；8、條狀抽樣圖；9、疊合圖；10、透明平板玻璃。
權(quán)利要求
1．一種用計(jì)算機(jī)圖對(duì)合成方法制作立體圖片，其特征在于在計(jì)算機(jī)1上連接一個(gè)或多個(gè)攝像裝置2，作為圖像攝取與輸入設(shè)備的攝像裝置2安裝在導(dǎo)軌3上；由攝像裝置2攝取的一組兩個(gè)或兩個(gè)以上的具有視差信息的圖像，經(jīng)計(jì)算機(jī)1采集、存貯，并可在顯示器上顯示出來(lái)，圖對(duì)經(jīng)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行符合立體成像視差要求的多圖像抽樣與綜合等處理后，由打印輸出設(shè)備4輸出，從而得到一張具有立體視差信息的立體圖對(duì)合成片5，將立體圖對(duì)合成片5與狹縫光柵或柱鏡光柵6復(fù)合，即得到一張立體圖片。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體圖片制作方法，其特征在于圖對(duì)中兩張圖片可由兩個(gè)攝像裝置2同時(shí)拍攝或由單個(gè)攝像裝置2移位一次拍攝得到；兩個(gè)攝像裝置2的間距或單個(gè)攝像裝置的移位距離可取人眼瞳孔間距約65mm，攝取的圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)由計(jì)算機(jī)1接收，存貯和處理，計(jì)算機(jī)1分別按設(shè)定的像素點(diǎn)等間距分割兩張圖片成條形圖7，然后分別保留單或雙數(shù)號(hào)而刪去雙或單數(shù)號(hào)字條形得到兩張條狀抽樣圖8，再將兩張條狀抽樣圖8合并，合并時(shí)要注意在沒(méi)有視差的方向，如拍攝景物的豎直方向上嚴(yán)格對(duì)齊，在有視差的方向，如拍攝景物的水平方向上中心對(duì)準(zhǔn)，并作相互錯(cuò)位互補(bǔ)成一張疊合圖9；將疊合圖9按一定比例由打印輸出設(shè)備4打印輸出后即得到立體圖對(duì)合成片5；然后將圖對(duì)合成片5與光柵6的平面間隔一定厚度進(jìn)行復(fù)合，這一厚度與光柵6的參數(shù)及觀察立體圖的最佳距離有關(guān)，可用不同厚度的透明材料，如平板玻璃10來(lái)控制；玻璃10作襯底，圖對(duì)合成片5和光柵6分別復(fù)合在玻璃10的兩個(gè)面上，即得到一張立體圖片，復(fù)合操作時(shí)需注意條狀抽樣方向與光柵條紋取向要嚴(yán)格平行。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體圖片制作方法，其特征在于攝像裝置2可以是CCD攝像頭或其它攝像裝置，也可以由與計(jì)算機(jī)1相聯(lián)接的圖像掃描儀，掃描儀可將一組具有立體視差信息的圖對(duì)片分別掃描到計(jì)算機(jī)1中；這一組圖對(duì)片，可以是用多鏡頭立體照相機(jī)一次拍攝的，也可由單鏡頭照相機(jī)等間距移動(dòng)多次拍攝到的多個(gè)底片，分別經(jīng)普通放大或擴(kuò)印得到的照片。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體圖片制作方法，其特征在于圖像抽樣時(shí)像素點(diǎn)的取值以及疊合圖9輸出比例的控制要與所使用的光柵6相匹配，即圖對(duì)合成片5中每個(gè)周期單元(包含來(lái)自?xún)蓚€(gè)視差圖像中的兩條圖帶)的實(shí)際寬度與所用光柵6的光柵常數(shù)嚴(yán)格相等。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體圖片制作方法，其特征在于對(duì)于由兩個(gè)以上n個(gè)視差圖像組成的圖對(duì)，由計(jì)算機(jī)1抽樣得到的條狀抽樣圖8，并不是作等間距抽樣，而是保留與刪除像索點(diǎn)數(shù)之比為1∶(n-1)，此時(shí)圖對(duì)合成片5中每個(gè)周期單元中，仍然包含圖對(duì)中n個(gè)圖像的n條圖帶，如使用狹縫光柵6(即黑白條形光柵)來(lái)復(fù)合得到立體圖片，所用的狹縫光柵6的透光與不透光寬度之比應(yīng)為1∶(n-1)。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體圖片制作方法，其特征在于圖對(duì)合成片5可以采用普通打印白紙輸出，也可以輸出在透明膠片上，因此可以制成反射型觀察和透射型觀察的立體圖片。
7．根據(jù)權(quán)利要求1、6所述的立體圖片制作方法，其特征在于打印在透明膠片上的圖對(duì)合成片5，可以根據(jù)不同要求縮放做成幻燈機(jī)或投影儀的投影片，將其投影到一光柵屏幕上；光柵屏幕的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求如同圖1中的光柵6與玻璃10的復(fù)合體將一定厚度的玻璃或別的透明材料作襯底，一面磨砂或用別的方法做成散射面用作結(jié)像，另一面復(fù)合光柵；當(dāng)圖對(duì)合成片5上的抽樣圖投影到散射面上后，如這一投影像與一光柵參數(shù)滿(mǎn)足前面所說(shuō)的相匹配，則在光柵面這一側(cè)可以觀察到具有視差立體效果的投影圖。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體圖片制作方法，其特征在于除了可用攝像裝置2或圖像掃描儀輸入計(jì)算機(jī)1外，還可由計(jì)算機(jī)1利用三維動(dòng)畫(huà)制作軟件設(shè)計(jì)制作一組不同投影(或觀察)方向上的視圖，選擇適當(dāng)?shù)耐队胺较虻玫降倪@一組視圖同樣有視差信息，以此再采用前述方法，可制作出人為設(shè)計(jì)或內(nèi)容虛構(gòu)的立體圖片。
全文摘要
本發(fā)明用計(jì)算機(jī)圖對(duì)合成方法制作立體圖片;由攝像裝置2攝取一組兩個(gè)或兩個(gè)以上具有視差信息的圖像構(gòu)成的圖對(duì),經(jīng)計(jì)算機(jī)1采集、存貯和圖像處理后再由打印設(shè)備4輸出,得到一張立體圖對(duì)合成片5,將合成片5與光柵6復(fù)合,即制成立體圖片,具有視差信息的圖對(duì)還可以是由掃描儀輸入到計(jì)算機(jī)中的,或采用計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫(huà)制作軟件生成的。圖對(duì)合成片5可以制成透明投影片或幻燈片,用作立體圖像的投影。本發(fā)明可廣泛用于立體投影,燈箱廣告,立體大屏幕和立體圖片裝飾等。
文檔編號(hào)G06F19/00GK1231456SQ9911403
公開(kāi)日1999年10月13日 申請(qǐng)日期1999年1月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月23日
發(fā)明者戴建明, 孫玉平 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院固體物理研究所