一種基于投影變換的自由立體顯示深度數(shù)據(jù)校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及自由立體顯示技術(shù)，特別涉及一種基于投影變換的自由立體顯示深度 數(shù)據(jù)校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自由立體顯示是根據(jù)雙目視覺立體原理，將多個方向拍攝的同一場景的視差圖序 列投射到對應(yīng)的顯示空間的裸眼三維顯示，其中視差圖序列的獲取方式有攝像機(jī)陣列法和 深度數(shù)據(jù)渲染法等。深度數(shù)據(jù)渲染法，如附圖1所示，利用拍攝得到的三維場景彩色紋理圖 和深度數(shù)據(jù)，設(shè)置虛擬柱透鏡陣列，生成三維場景不同角度的視差圖序列。在深度數(shù)據(jù)渲染 法中，深度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接決定了視差圖序列的生成質(zhì)量?？梢钥陀^真實(shí)地反映三維場 景到攝像機(jī)距離的深度數(shù)據(jù)是深度數(shù)據(jù)渲染法的一個必要條件。然而在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中， 為了追求近景深度的更高精度，視錐體中的三維場景經(jīng)過投影變換得到的深度數(shù)據(jù)和真實(shí) 距離為非線性關(guān)系。利用非線性的深度數(shù)據(jù)渲染得到的視差圖序列會出現(xiàn)畸變，進(jìn)而影響 自由立體顯示的裸眼三維顯示效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提出一種基于投影變換的自由立體顯示深度數(shù)據(jù)校正方法，該方法包括深 度數(shù)據(jù)與三維場景真實(shí)距離的非線性關(guān)系的獲取和深度數(shù)據(jù)的非線性校正兩個過程。深度 數(shù)據(jù)與三維場景真實(shí)距離的非線性關(guān)系的獲取過程計(jì)算得到攝像機(jī)投影變換矩陣，從而計(jì) 算深度數(shù)據(jù)與三維場景真實(shí)距離的非線性關(guān)系；深度數(shù)據(jù)的非線性校正過程，將與三維場 景真實(shí)距離成非線性的深度數(shù)據(jù)校正成為線性關(guān)系。
[0004] 所述深度數(shù)據(jù)與三維場景真實(shí)距離的非線性關(guān)系的獲取過程，如附圖2所示，利 用攝像機(jī)拍攝視錐體內(nèi)的線性深度平面，得到線性深度平面中物點(diǎn)PU，_7，3，經(jīng)投影變 換到投影變換坐標(biāo)系，記為點(diǎn)/Upw.，，其投影變換關(guān)系為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于投影變換的自由立體顯示深度數(shù)據(jù)校正方法，其特征在于，該方法包括深 度數(shù)據(jù)與三維場景真實(shí)距離的非線性關(guān)系的獲取和深度數(shù)據(jù)的非線性校正兩個過程，深度 數(shù)據(jù)與三維場景真實(shí)距離的非線性關(guān)系的獲取過程計(jì)算得到攝像機(jī)投影變換矩陣，從而計(jì) 算深度數(shù)據(jù)與三維場景真實(shí)距離的非線性關(guān)系，深度數(shù)據(jù)的非線性校正過程，將與三維場 景真實(shí)距離成非線性的深度數(shù)據(jù)校正成為線性關(guān)系。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于投影變換的自由立體顯示深度數(shù)據(jù)校正 方法，其特征在于，深度數(shù)據(jù)與三維場景真實(shí)距離的非線性關(guān)系的獲取過程，利用 攝像機(jī)拍攝視錐體內(nèi)的線性深度平面，得到線性深度平面中物點(diǎn)/^U，_7，3，經(jīng) 投影變換到投影變換坐標(biāo)系，記為點(diǎn)，JW/，其投影變換關(guān)系為
，其中靡3投影變換矩陣，將16組對應(yīng)的物點(diǎn)PU,，3和/^
,則可得到投影變換矩陣私以透視投影變換為例，可
,其中，Λ為視錐體近裁剪平面，/?視錐體遠(yuǎn)裁剪平面，由 可以求得辟卩況透視投影變換得到的深度數(shù)據(jù)與三維場景真實(shí) 距離的非線性關(guān)系可以簡化表示為，
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于投影變換的自由立體顯示深度數(shù)據(jù)校正方法，其 特征在于，深度數(shù)據(jù)的非線性校正過程，首先將與三維場景真實(shí)距離幼^非線性關(guān)系的深 度數(shù)據(jù)校正為[〇，1]的線性深度，記為[〇，1]的線性深度Y pro/卩透視投影變 換得到的深度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)關(guān)系為
然后，將線性 校正的[〇，1]的線性深度^映射到三維場景[A ^的真實(shí)距離坐標(biāo)系內(nèi)，映射后的 [A ^線性深度記為&"，它們的數(shù)學(xué)關(guān)系為
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于投影變換的自由立體顯示深度數(shù)據(jù)校正方法，該方法包括深度數(shù)據(jù)與三維場景真實(shí)距離的非線性關(guān)系的獲取和深度數(shù)據(jù)的非線性校正兩個過程。深度數(shù)據(jù)與三維場景真實(shí)距離的非線性關(guān)系的獲取過程計(jì)算得到攝像機(jī)投影變換矩陣，從而計(jì)算深度數(shù)據(jù)與三維場景真實(shí)距離的非線性關(guān)系；深度數(shù)據(jù)的非線性校正過程，將與三維場景真實(shí)距離成非線性的深度數(shù)據(jù)校正成為線性關(guān)系，得到可以客觀真實(shí)地反映物點(diǎn)到攝像機(jī)距離的深度數(shù)據(jù)，從而消除深度數(shù)據(jù)渲染法中因利用非線性深度數(shù)據(jù)引起的視差圖序列出現(xiàn)的畸變，提高了自由立體顯示的裸眼三維顯示效果。
【IPC分類】H04N13-00
【公開號】CN104869390
【申請?zhí)枴緾N201510323021
【發(fā)明人】王瓊?cè)A, 熊召龍, 邢妍, 陳軍, 鄧歡
【申請人】四川大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月15日