一種基于多角度投影pmp的集成成像微圖像陣列生成方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及=維重建技術和集成成像技術，特別設及一種基于多角度投影PMP (Pshase Measuring Profilometry，相位測量剖面術）的集成成像微圖像陣列生成方法。
【背景技術】
[0002] PMP是一種基于結構光的高精度=維傳感方法，可W用于=維重建等領域。但是利 用PMP對=維場景進行測量時存在著投影儀的投影盲區和攝像機的采集盲區，兩者都嚴重 影響了 =維場景重建的質量，并且限制了 PMP在復雜=維場景測量中的應用。集成成像是 一種裸眼=維技術，其分拍攝和顯示兩個過程。拍攝過程利用微透鏡陣列或攝像機陣列獲 取=維場景的視差信息，生成微圖像陣列；顯示過程將微圖像陣列通過對應的微透鏡陣列 顯示，在觀看空間重建S維場景。但是集成成像的拍攝過程，受到微透鏡陣列的拍攝范圍、 攝像機陣列拍攝次數或計算機擅染次數等條件限制，很難對真實的場景進行集成成像的拍 攝，該就極大地限制了集成成像=維顯示的應用。
【發明內容】
[0003] 本發明提出一種基于多角度投影PMP的集成成像微圖像陣列生成方法，該方法包 括=維場景深度數據的獲取和集成成像微圖像陣列的映射兩個過程。=維場景深度數據的 獲取過程采用多角度投影PMP，消除投影儀的投影盲區，并將得到的深度數據進行=維融合 和拼接，得到完整的高精度的=維場景深度數據；集成成像微圖像陣列的映射過程利用得 到的深度數據和攝像機拍攝的彩色紋理生成適于集成成像=維顯示的微圖像陣列。
[0004] 所述=維場景深度數據的獲取過程，如附圖1所示，必個數字投影機分別W-定角 度和不同時序向被測=維場景投影數字相位光柵，優選地，數字相位光柵使用正弦光柵。為 了提高=維場景重建精度，優選地，使用嫂?等相移間隔的正弦光柵。數字投影機將數字相 位光柵投影到=維場景表面，=維場景對數字相位光柵進行調制，攝像機拍攝=維場景，得 到被物體調制的變形的光柵圖像。當第i個數字投影機投影第J傾數字相位光柵時，攝像 機獲取圖像為/yU _7，^)，現J
【主權項】
1. 基于多角度投影PMP的集成成像微圖像陣列生成方法，其特征在于，該方法包括三 維場景深度數據的獲取和集成成像微圖像陣列的映射兩個過程，三維場景深度數據的獲取 過程中，#個數字投影機分別以一定角度和不同時序向被測三維場景投影數字相位光柵， 三維場景對數字相位光柵進行調制，攝像機拍攝三維場景，得到被物體調制的變形的光柵 圖像，當第i個數字投影機投影第J傾數字相位光柵時，攝像機獲取圖像為_7，J)， 第i個數字投影機投影的數字相位光柵的截斷相位_7)進而可以求得，將截斷相 位必',.(4 _7)展開，得到展開相位$,.(4 _7)，三維場景與參考平面的相對變化可以用三 維場景的展開相位W/U,j)相對于參考平面的展開相位的差值Aj)來表示，在 獲取相位差值力后，通過系統標定，將相位差值力轉換為真實高度值A4.U力，對得到的不同A4.U力進行三維融合和拼接，從而得到多角度投影PMP的測 量高度A//U，_7)，基于多角度投影PMP的集成成像微圖像陣列生成方法需要將得到的高 度值A//U，_7)轉換成與像素坐標比例一致的深度數據△ _7);集成成像微圖像陣列 的映射過程，首先利用得到的深度數據和攝像機拍攝的彩色紋理生成獲得三維場景的正交 投影視差圖AU，_7)，其中〃為正交投影角度，可以由集成成像三維顯示器參數確定，求 得微圖像陣列所需所有正交投影視差圖，然后利用矢量渲染的方法將其交織成集成成像微 圖像陣列。
2. 根據權利要求1所述的基于多角度投影PMP的集成成像微圖像陣列生 成方法，其特征在于，多個數字投影機多角度投影，分別利用PMP生成三維場 景相對參考平面的高度值△么.U,j)，其中△之U,j)僅依賴于三維場景本 身，與數字投影機投影參數無關，亦與投影的數字相位光柵無關，因此得到的 不同A4.U_7)，除去由于投影盲區造成的相位展開錯誤的部分，可以無誤差 的融合和拼接，從而得到多角度投影PMP的測量高度△ //U，_7)，可以表示為
，其中表示利用第i個數字投影機得到 的高度值A_7)中無相位展開錯誤的像素坐標區域，D表示整個像素坐標區域。
3. 根據權利要求1所述的基于多角度投影PMP的集成成像微圖像陣列生成方法，其特 征在于，高度值A//U，_7)轉換成與像素坐標比例一致的深度數據力，應滿足的關 系為力=A"U_7)於尺=A"U_7)矽私，其中/^於3攝像機拍攝的三維場景 的真實長寬范圍，尺X私為攝像機拍攝得到的圖像分辨率。
4. 根據權利要求1所述的基于多角度投影PMP的集成成像微圖像陣列生成方法，其特 征在于，正交投影視差圖hU,j)可以表示為hU- A<7,) = /)，其中 ru_F)為彩色紋理像素，A^卩A%分別為像素偏移A^在4由和的分量，A^可以 表示為A<7=A從不j)tan沒。
【專利摘要】本發明提出一種基于多角度投影PMP的集成成像微圖像陣列生成方法，該方法包括三維場景深度數據的獲取和集成成像微圖像陣列的映射兩個過程，通過多角度投影PMP可以得到高精度的、無累積錯誤的三維場景深度數據，利用獲取的深度數據和拍攝得到的彩色紋理，可以方便地生成真實場景的任意參數的集成成像微圖像陣列，用于集成成像系統進行三維顯示。
【IPC分類】G06F19-00, G06T7-00, G01B11-24
【公開號】CN104567718
【申請號】CN201510008646
【發明人】王瓊華, 熊召龍, 崔建朋
【申請人】四川大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月8日