专利名称：一种主动离轴平行式立体成像方法
技术领域：
本发明属于三维立体成像技术领域，涉及一种主动离轴平行式立体成像方法。
背景技术：
三维立体视觉技术因能提供给观看者立体感受而得到了迅速发展，通过两光轴按一定方式摆放的左右(XD/CM0S摄像头采集左右视差图像对，经后续处理最终送入3D显示器进行显示，在确保左右眼分别看到左右视图的情况下，通过大脑的融合便可感受到立体效果。双目视差是产生立体效果的基础，主要分为正视差、零视差及负视差，负视差使得人眼在观察屏幕时感受到目标凸出屏幕显示的效果，即在屏幕前方，零视差使得人眼观察时感受到目标刚好显示在屏幕上，正视差则使人眼观察屏幕感受到目标凹进屏幕显示，即在屏幕后方。目前大量研究已证实正视差(凹进屏幕显示)不仅能增强三维效果，而且人眼在不疲劳状态下能承受的正视差范围大于负视差范围。三维成像系统根据双摄像头两光轴的摆放方式常分为汇聚式、离轴平行式、平行式三种。汇聚式即双摄像头光轴之间成一定角度摆放，该方法能同时产生正、负及零视差，因此三维再现时能同时显示在屏幕先后方，但其产生垂直视差及梯度失真不仅加大了视觉疲劳度而且大大降低了三维视觉效果 。离轴平行式利用平移传感面的方式获取水平正、负及零视差，从而实现了三维再现景象在屏幕前后方的显示，并且拍摄的三维公共场景变大。然而离轴式成像是将左右图像传感器的中心点向相反方向分别偏离镜头光轴一定的距离，因此无法使用一般结构的摄像头，使得设计成本与难度增大。平行式三维成像的双摄像头光轴平行进行摆放，因成像机理的限制使其无法获取正视差，导致感受到的三维再现景象只能压缩在显示器屏幕前方区域，而无法在屏幕后方显示。然而平行式三维立体显示结构设计相对简单、无垂直视差及梯度失真等仍得到了广泛应用。因此在平行式三维立体显示基础上设计出既消除其缺点又不引入其他问题的方法显得非常有必要。在实际应用中发现，操作者在观察时常常出现这样一种情况:对显示屏幕上某个感兴趣的目标进行对焦，对焦使得该目标处于最清晰状态，但下一时刻人眼极有可能不再关注该目标，而是直接转移到另外一个目标、或是进行变焦(包括光学或数码变焦)对图像进行放大(使目标看得更清楚)，视线再转移到另外一个目标，并对转移后的目标进行对焦，使其变得清晰。可以看出，这种情况下不管是否进行了变焦，视线都会发生转移。对焦后，焦平面根据操作者的需要也随之发生改变。因此在设计三维立体显示系统时，除了能设计出正负视差共存且将焦平面设定为零视差面，以此增强三维立体效果及舒适度外，还需要根据操作者的需求，无论变焦是否开启，在视线转移而引起的焦平面改变时，零视差面也需随之改变，从而达到三维装置能主动跟踪焦平面并及时调整零视差平面，以此实现与对焦平面的一致。而目前所设计的三维显示系统，均忽视了操作者的上述要求，零视差位置固定，无法做到对焦平面的主动跟踪
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种主动离轴平行式立体成像方法，该方法以在绝大多数图像传感器中，读出像素阵列中的部分未送入显示的预留像素为基础，充分利用这些预留像素，动态控制读出像素阵列中用于显示的部分在水平方向的偏移量，不仅实现了正、负及零视差的共存，同时还能根据观看者的要求，在下一时刻视线转移后的目标区域完成对焦之后，对焦平面进行动态跟踪并及时调整零视差面使其与焦平面一致。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:一种主动离轴平行式立体成像方法，包括以下步骤:步骤一:对三维显示系统的零视差面进行初始化；步骤二:新目标点选取及相应的变焦和自动对焦；步骤三:计算新目标点视差值，并根据视差值计算该目标点实际空间深度；步骤四:根据该目标点实际空间深度，计算出为保证该目标点为零视差点而应调整的偏移量；步骤五:根据计算所得的偏移量值对用于显示的左右视图位置进行调整。进一步，在步骤一中根据视差公式:AP=2MSn-Mft/ZQ，其中:A P表示视差，8表示单个像素宽度，t表示双摄像头平行放置时的间距，f为摄像头的焦距，M=Wywc^ws为屏幕显示宽度，W。为读出用于显示的左右视图宽度，对三维显示系统进行初始化零视差面，得到
零视差面:
权利要求
1.一种主动离轴平行式立体成像方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:对三维显示系统的零视差面进行初始化； 步骤二:新目标点选取及相应的变焦和自动对焦； 步骤三:计算新目标点视差值，并根据视差值计算该目标点实际空间深度； 步骤四:根据该目标点实际空间深度，计算出为保证该目标点为零视差点而应调整的偏移量; 步骤五:根据计算所得的偏移量值对用于显示的左右视图位置进行调整。
2.根据权利要求1所述的主动离轴平行式立体成像方法，其特征在于:在步骤一中根据视差公式:A P=2M 6 n-Mft/Z。，其中:A P表示视差，6表示单个像素宽度，t表示双摄像头平行放置时的间距，f为摄像头的焦距，M=WS/W。，Ws为屏幕显示宽度，W。为读出用于显示的左右视图宽度，对三维显示系统进行初始化零视差面，得到零视差面:其中:N1为显示系统初始化时采用的偏移量n的取值。
3.根据权利要求2所述的主动离轴平行式立体成像方法，其特征在于:步骤二中通过一定方式在屏.上显不的左或右视图中指定新目标点，并完成自动对焦，使该目标点如后一定区域保持清晰。
4.根据权利要求3所述的主动离轴平行式立体成像方法，其特征在于:在步骤三中通过图像匹配算法匹配出该目标点在另一幅对应视图中的坐标位置，由此计算该目标点的视差值AP1，再根据公式得到 该目标点的实际空间深度。
5.根据权利要求4所述的主动离轴平行式立体成像方法，其特征在于:在步骤四中根ft 2M5N.-M1据以下公式:= ^^^，计算出为保证该目标点为零视差点而应相应调整的偏移量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的主动离轴平行式立体成像方法，其特征在于:当操作者对显示的左右视图进行变焦时，此时视差公式变为:P=2M 6 Iib-Mbf1VZtl,因此求得 ^MfJb新目标点的空间实际深度^，其中b为数码变焦放大倍数，为光学变焦/；/ IMdbN, -AR后的焦距，a P2为新目标点的视差值，再根据公式:=^1M6h ‘ ■计算出相应的偏移量。
全文摘要
本发明公开了一种主动离轴平行式立体成像方法，属于三维立体成像技术领域。该方法包括以下步骤步骤一对三维显示系统的零视差面进行初始化；步骤二新目标点选取及相应的变焦和自动对焦；步骤三计算新目标点视差值，并根据视差值计算该目标点实际空间深度；步骤四根据该目标点实际空间深度，计算为保证该目标点为零视差点而应该调整的偏移量；步骤五根据计算所得的偏移量值对用于显示的左右视图位置进行调整。本方法不仅实现了正、负及零视差的共存，同时还能根据观看者的要求，对焦平面进行动态跟踪并及时调整零视差面使其与焦平面一致，以此达到三维效果的最优化设计。
文档编号H04N13/00GK103220544SQ201310147948
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月25日 优先权日2013年4月25日
发明者罗洪艳, 陈义安, 廖彦剑, 潘进洪, 侯文生, 李新, 张德燕 申请人:重庆大学