一种计算全息三维显示物体间遮挡关系的方法
【专利摘要】本发明提供了一种计算全息三维显示物体间遮挡关系的方法，本发明通过对全息图不同采样区域执行垂直投影过程，消除各个子全息图对应的遮挡信息；利用逆向垂直投影过程，在原物空间获得无畸变的三维点阵数据，通过计算这些数据对应全息平面采样区域的复振幅分布图，最终拟合成一幅具有消遮挡特性的全息图，整个计算过程不增加全息图的计算时间，简便可行且可以获得多物体间正确的遮挡关系。
【专利说明】一种计算全息三维显示物体间遮挡关系的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及三维显示【技术领域】，更具体涉及一种计算全息三维显示物体间遮挡关系的方法。
【背景技术】
[0002]移动视差是三维显示中一种重要的深度暗示，一般的移动视差由遮挡效果提供。近年来，研究者们开始逐渐重视计算全息三维显示中的遮挡问题。计算机合成全息图是由二维视差图像生成，可以很容易实现遮挡效果，但是合成全息图很难提供人眼所需的所有深度感，比如深度调节。
[0003]松岛等人提出了基于轮廓的遮挡计算法，该算法将不同深度的三维场景投影到相应的二维平面上，然后将三维场景的遮挡关系简化为几个二维平面的遮挡关系，但是由于很难将复杂的三维场景简化成几个二维投影面，因此该算法只适用于简单的的三维场景遮挡效果的求解。
[0004]英国剑桥大学的瑞克.陈小组通过创建遮挡列表的方式来计算遮挡效果，但是该方法需要进行二维插值计算，增加了算法的复杂度，并会带来误差。
[0005]2009年，北京理工大学的张浩提出了基于光线追迹的消遮挡算法，该算法不需要对三维模型进行近似或者变换处理，能够获得较高的质量再现三维图像。但是该算法需要从全息图中每个抽样点像素投射出一组光线，这些投射光线以一定的角度间隔均匀投射在三维物体上，通过计算每条投射光线与三维场景中空间点最近的交点来确定三维场景对对该抽样点的贡献，这增加了额外的计算量，并且该方法对于再现较大深度的三维物体，由于投射光线随着投射距离的增加，其角度逐渐增大，无法精确计算遮挡关系。
[0006]2013年，涌波光喜提出的利用光线和波前相互转换的方法，该方法在每一个三维体前面放置一个光线采样屏，通过比较不同三维物体在光线采样屏上的二维投影图像获得其遮挡关系，但是该方法要想获得具有遮挡效果的连续深度再现的三维物体，需要在每一个三维物体前都放置一个光线采样屏，增加了算法的复杂度和计算时间。
[0007]总之，现有的计算全息三维显示物体间遮挡关系的技术方案存在计算过程复杂，精确度不高的技术缺陷。
【发明内容】
[0008](一 )要解决的技术问题
[0009]本发明要解决的技术问题是如何提高全息三维显示物体间遮挡关系的精确度，同时降低计算全息三维显示物体间遮挡关系的复杂度。
[0010](二)技术方案
[0011]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种计算全息三维显示物体间遮挡关系的方法，包括以下步骤:
[0012]S1、首先对全息图划分采样区域，形成子全息图；[0013]S2、对于每一个子全息图，连接子全息图上的中心采样点与观察点作为视轴，视轴穿过三维物体中心，垂直每个视轴靠近三维物体放置一个投影屏，并且所述投影屏在所述观察点和三维物体之间；
[0014]生成每一个三维物体上的采样点在对应投影屏上的投影图像，并根据投影距离生成所述每个三维物体上的采样点的深度图像；
[0015]S3、根据所述深度图像的投影距离，通过逆向垂直投影，从所述投影图像中获得三维物体在实际空间的三维数据；
[0016]S4、根据步骤S2所得到的三维数据，计算三维物体发出的光波在对应子全息图上的采样点复振幅分布，得到子全息图；
[0017]S5、各个子全息图拟合生成全息图。
[0018]优选地，所述步骤SI具体为根据观察距离D、三维物体上的相邻两个采样点在深度方向的间距L以及人眼的分辨率角ε，求得采样视角，计算公式为公式I ;
[0019]
【权利要求】
1.一种计算全息三维显示物体间遮挡关系的方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、首先对全息图划分采样区域，形成子全息图； 52、对于每一个子全息图，连接子全息图上的中心采样点与观察点作为视轴，视轴穿过三维物体中心，垂直每个视轴靠近三维物体放置一个投影屏，并且所述投影屏在所述观察点和三维物体之间； 生成每一个三维物体上的采样点在对应投影屏上的投影图像，并根据投影距离生成所述每个三维物体上的采样点的深度图像； 53、根据所述深度图像的投影距离，通过逆向垂直投影，从所述投影图像中获得三维物体在实际空间的三维数据； 54、根据步骤S2所得到的三维数据，计算三维物体发出的光波在对应子全息图上的采样点复振幅分布，得到子全息图； 55、各个子全息图拟合生成全息图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤SI具体为根据观察距离D、三维物体上的相邻两个采样点在深度方向的间距L以及人眼的分辨率角ε，求得采样视角，计算公式为公式1 ;
【文档编号】H04N13/00GK103997636SQ201410209038
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】贾甲, 刘娟, 王涌天, 李昕, 马晓, 赵青 申请人:北京理工大学