一种基于亚像素的立体图像的视差提取方法

专利名称：一种基于亚像素的立体图像的视差提取方法
技术领域：
本发明涉及立体显示技术领域，更具体地说，本发明涉及立体图像的视差提取方法技术 领域。二、 背景技术多视点自由立体显示器可供多人不戴眼镜或头盔等辅助设备就能在一定范围自由观看立 体图像，它是一类重要的新型立体显示器。这类多视点立体显示器利用多幅视差图像来显示 一个立体场景。多视点自由立体显示器的立体图像是多幅视差图像是按一定规则排列组合而 成的， 一般是不能进行相邻像素之间压縮的，所以现有的普遍压縮方法不可用；而且立体图 像的数据量是相应平面图像的数倍(取决于视点数)，若不压縮，需要相当大的存储空间。因 此需要寻求立体图像特有的压縮或存贮方法。立体图像某个像素点的视差是指该像素点在任意两路视差图中的水平位置差异，其大小 由各个像素点在立体场景中的深度决定的，即立体场景深度可以通过视差计算出来；同一像 素点在任意两幅相邻视差图中的视差是恒定的。因此可以利用多幅视差图中的一幅视差图和 各个像素点对应的视差值来重建其它视差图，如附

图1所示，显然同多幅视差图像相比，存 贮和传输一幅视差图和相应的视差值需要的数据量大大减少。在视差图中对应像素点不但有恒定的视差值，而且颜色和灰度也相当接近，这些对应像 素点称为匹配点。从多幅视差图中提取立体图像视差就是通过寻找像素点的匹配点得到的， 例如，如附图2所示，场景中的"太阳"对应的像素点在视差图中具有相同或相近的颜色和 灰度，"太阳"对应的像素点在视差图中的水平距离差异"D"就是"太阳"对应的像素点的 立体图像视差值。由于彩色图像是由基色(如红、绿、蓝)图像组成，从多幅视差图中提取 立体图像视差而寻找像素点的匹配点时可分别考虑各基色图像的灰度值。从多幅视差图提取立体图像视差值目前一般都是采用基于像素整数倍为单位进行，因为数 字图像通常用像素作最小单位来描述像素点的位置，这样是很方便的。然而实际情况中，因 为视差是由该像素点在立体场景中的深度决定的，深度一般是一个连续变化的量，所以视差 并不一定是整数个像素。因此采用基于像素整数倍为单位进行视差图匹配点的搜索从而提取 视差值的误差较大，导致视差图的重建不准确，从而不能在多视点自由立体显示器上真实再 现三维立体场景。三、 发明内容为此，本发明提出一种基于亚像素的立体图像的视差提取方法。如附图3所示，先假设任 意两幅视差图中的一幅视差图上灰度为卞i,j的某一像素点的视差为(N+S)个像素，其中N 为整数，S为小于1的正数，则该点在另一幅视差图的匹配点的灰度介于2Pi^和2Pi，,j之间，若2Pw,j和2Pi，,j与'Pi,j及其左右相邻点的灰度卞w,,和卞w,j满足关系2Pi+N,j= Stl j+ (1—S )卞u (1)^價,」=5^,」+ (1—S )卞w,j (2) 则灰度为A.,的像素点的视差为(N+S)个像素。由于该视差值不是像素的整数倍，因此称 该方法为基于亚像素的立体图像的视差提取方法。这种基于亚像素的立体图像的视差提取方法具体实施步骤为第一，选取一幅视差图作为基准图。第二，选取基准图中灰度为A,j的像素点，该像素点的视差必定有个范围，从最小值开始， 以亚像素(如0. 1像素)为单位递增，枚举每个可能的视差值，直到灰度为卞^的像素点的左右相邻点的灰度'PH,j和tPw,j与另一幅视差图灰度为2P^,和2Pi+w,j的匹配点满足式(l)和(2)，就将这个值作为该像素点的视差。第三，以此方法寻找其它像素点的视差，从而得到整幅视差图的视差。 采用本发明的基于亚像素的立体图像的视差提取方法提取的视差的误差小，视差图的重建准确，能在多视点自由立体显示器上真实再现三维立体场景，又能大大减少存贮和传输的图像数据量，对多视点自由立体显示器的应用推广具有重要作用。四、 附图的说明附图1表示利用多幅视差图中的一幅和该幅的视差值可重建其它视差图，从而大大减少 存贮和传输多视点自由立体显示器的图像数据量。附图2表示在视差图中对应像素点不但有恒定的视差值，而且颜色和灰度也相当接近， 这些对应像素点称为匹配点，从多幅视差图中提取立体图像视差就是通过寻找像素点的匹配 点得到。附图3为本发明提出的一种基于亚像素的立体图像的视差提取方法示意图。 附图4为采用本发明的基于亚像素的立体图像的视差提取方法先提取得到视差，再利用 该视差和一幅视差图重建出视差图序列的一个实施例。 上述各附图中的图示标号为-l.一幅视差图，2.视差值信息，3.四幅视差图，4.八幅视差图，5.十二幅视差图，6. 十六幅视差图，7.带有"太阳"场景的第一幅视差图，8.带有"太阳"场景的第二幅视差图， 9.带有"太阳"场景的第三幅视差图，10.带有"太阳"场景的第一幅视差图的特征轮廓图 并标注了 "太阳"的视差为D， 11. 一幅视差图的像素，12.另一幅视差图的像素，13.两 幅视差图的像素匹配，14.视差图序列，15.视差图序列中的第一幅视差图，16.视差图序列中 的第二幅视差图，17.视差图序列中的第三幅视差图，18.视差图序列中的第四幅视差图，19. 视差图序列中的第五幅视差图，20.视差图序列中的第三幅视差图和提取的视差信息，21.提 取的视差信息，22.重建的视差图序列，23.重建的视差图序列中的第一幅视差图，24.重建的 视差图序列中的第二幅视差图，25.重建的视差图序列中的第三幅视差图，26.重建的视差图 序列中的第四幅视差图，27.重建的视差图序列中的第五幅视差图，28.重建的视差图序列中 的第六幅视差图，29.重建的视差图序列中的第七幅视差图，30.重建的视差图序列中的第八 幅视差图。应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。 五具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明提出的一种基于亚像素的立体图像的视差提取方法的实施 例,对本发明进行进一步的具体描述。如附图4所示，根据原有"蜥蜴"的几幅视差图，采用 本发明的基于亚像素的立体图像视差的提取方法提取得到其中一幅视差图的视差值，图中视 差值用灰度表示，利用该视差值和位于中间的一幅视差图重建出了多幅视差图构成的视差图 序列，该视差图序列可在多视点自由立体显示器上再现"蜥蜴"的立体场景。
权利要求
1、一种基于亚像素的立体图像的视差提取方法，其特征是，先假设任意两幅视差图中的一幅视差图的灰度为1Pi，j的某一像素点的视差为(N+δ)个像素，其中N为整数，δ为小于1的正数，则该点在另一幅视差图的匹配点的灰度介于2Pi+N，j和2Pi+N+1，j之间，若2Pi+N，j和2Pi+N+1，j与1Pi，j及其左右相邻点的灰度1Pi-1，j和1Pi+1，j满足关系2Pi+N，j＝δ1Pi-1，j+(1-δ)1Pi，j (1)2Pi+N+1，j＝δ1Pi，j+(1-δ)1Pi+1，j(2)则像素点1Pi，j的视差为(N+δ)个像素。
2、 根据权利要求1所述的一种基于亚像素的立体图像的视差提取方法，其特征是该方法 的具体实施步骤如下第一，选取一幅视差图作为基准图。第二，选取基准图中灰度为、j的像素点，该像素点的视差必定有个范围，从最小值开始，以亚像素(如0. 1像素)为单位递增，枚举每个可能的视差值，直到灰度为的像素点的左右相邻点的灰度卞H. j和卞1+1,,与另一幅视差图中灰度为2Pi，j和2PiW+u的匹配点满足式(1)和(2)，就将这个视差值作为该像素点的视差。第三，以此方法寻找其它像素点的视差，从而得到整幅视差图的视差。
全文摘要
本发明公开了一种基于亚像素的立体图像视差提取方法。采用该方法时，先假设任意两幅视差图中的一幅视差图的灰度为¹P_i，j的某一像素点的视差为(N+δ)个像素，其中N为整数，δ为小于1的正数，则该点在另一幅视差图的匹配点的灰度介于²P_i+N，j和²P_i+N+1，j之间，若²P_i+N，j和²P_i+N+1，j与¹P_i，j及其左右相邻点的灰度¹P_i-1，j和¹P_i+1，j满足关系²P_i+N，j＝δ¹P_i-1，j+(1-δ)¹P_i，j (1)；²P_i+N+1，j＝δ¹P_i，j+(1-δ)¹P_i+1，j (2)；则像素点¹P_i，j的视差为(N+δ)个像素。采用本发明的基于亚像素的立体图像视差提取方法提取的视差的误差小，视差图的重建准确，能在多视点自由立体显示器上真实再现三维立体场景。
文档编号H04N15/00GK101325725SQ20081004562
公开日2008年12月17日 申请日期2008年7月24日 优先权日2008年7月24日
发明者磊 周, 李大海, 王爱红, 王琼华, 陶宇虹 申请人:四川大学