本发明涉及全息光场技术领域，尤其是一种全息3d光场成像系统。
背景技术：
人们所处的物理世界是一个三维(3d)的空间，虽然传统的二维采集和二维的显示技术得到了前所未有的发展，但是二维的图像无法记录和显示出物理空间的第三维信息(深度信息)。这种技术的缺陷极大地限制了人们理解复杂真实世界的能力。三维采集与三维显示技术可以弥补传统二维采集和二维显示的缺陷，真实的记录和重现出三维的场景，使人们更加直观真实地获取视觉信息，具有重要的研究意义。
光场三维成像包含光场三维采集与光场三维显示两个部分。随着计算机视觉技术、数字视频技术、视频压缩编码技术的发展及传感器和投影技术的进步，光场三维成像技术随之产生并受到极大的关注。
本申请建立了一种全息3d光场成像系统，系统可实现虚拟场景的光场三维显示和真实场景光场的实时采集和高分辨率三维显示，呈现出非常逼真的裸眼三维显示效果。
技术实现要素：
本发明提出的一种全息3d光场成像系统，提高三维显示的质量，增加光场在水平方向视点的数量。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种全息3d光场成像系统，包含光场采集部分和光场显示部分，所述光场采集部分实现对光场的采集、图像校正、投影图像生成和采集同步控制，所述光场显示部分实现投影校正和同步控制，所述光场采集包括相机阵列、交换机和计算机，所说相机阵列采集真实场景的光场，所述相机阵列呈圆弧形紧凑排列，光心近似地相交于一点，所述相机阵列通过gige接口与所述交换机和计算机进行连接，所述光场显示部分包括分屏器、多路显卡和投影仪阵列，所述投影仪阵列通过hdmi接口与所述分屏器连接，所述分屏器通过多路显卡与所述计算机连接，所述投影仪阵列交错紧密排列，前后投影仪间的角度间隔与相邻相机角度间隔相同。
本发明通过提供的一种全息3d光场成像系统，其有益效果在于：系统实现了真实场景与虚拟场景的光场三维显示，在输入的光场在水平方向上的采样足够稠密时，显示内容清晰、无重影，视点间过渡平滑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明全息3d光场成像系统的硬件示意图；
图2为相机阵列的视场校正示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种全息3d光场成像系统，包含光场采集部分和光场显示部分，所述光场采集部分实现对光场的采集、图像校正、投影图像生成和采集同步控制，所述光场显示部分实现投影校正和同步控制，所述光场采集包括相机阵列、交换机和计算机，所说相机阵列采集真实场景的光场，所述相机阵列呈圆弧形紧凑排列，光心近似地相交于一点，所述相机阵列通过gige接口与所述交换机和计算机进行连接，所述光场显示部分包括分屏器、多路显卡和投影仪阵列，所述投影仪阵列通过hdmi接口与所述分屏器连接，所述分屏器通过多路显卡与所述计算机连接，所述投影仪阵列交错紧密排列，前后投影仪间的角度间隔与相邻相机角度间隔相同。
由于相机本身的生产工艺和相机阵列的排列均存在误差，导致相机阵列的光心无法通过手动调节汇聚在同一点。对相机阵列捕获的光场多视数据进行了校正，使相机阵列最终获取的是同一视场(fov)内物体不同角度的光场视点图像，消除显示端在投影时产生的混叠。
具体的校正方法如下：
如图2所示，假设目标光场中有a、b、c、d四个标志点，它们的坐标为(xi,yi)，i∈(1,2,3,4)。期望得到的目标点a′、b′、c′、d′的坐标为(x′i,y′i)，i∈(1,2,3,4)。提取标志点的坐标后通过透视映射到目标点，得到透视变换矩阵p。根据透视变换公式有
上式中p是一个3×3的透视变换矩阵，ti是常值系数。设p的形式为
为了简化，将p33进行归一化，即p33＝1，可得下式：
式中有8个未知数p11,p12,p13,p21,p22,p23,p31,p32，可以由四对坐标点构成8个方程进行求解，得到透视变换矩阵p。采用透射投影将采集到的光场图像与透视变换矩阵p相乘，便可获得相同视场的光场图像。这种校正方法将损失少量的图像分辨率，在标志点范围内的光场数据被保留下来。
不同位置的投影仪向同一区域投影，投影图像在成像平面上会发生透射投影形变。因此在光场三维显示前，需要进行投影形变的校正。
具体的校正方法如下：
投影仪阵列的投影区域校正和相机的采集图像校正在原理上是相同的，但是不需要对投影图像进行裁剪，不会损失图像的分辨率。通过求解单应性矩阵的方式完成校正。具体的做法是：投影仪将一个标准的棋盘图像投影在显示屏上，用一个相机将形变的棋盘图像记录下来，提取被记录棋盘的角点，通过单应性变换将每个投影仪的形变棋盘角点映射到屏幕上指定的规则的角点处。校正过程涉及投影仪(xp,yp)、相机(xc,yc)和全息定向散射屏幕(xs,ys)三个平面坐标系。将投影仪平面到相机平面的单应性矩阵记作hpc，相机平面到全息定向散射平面的单应性矩阵记作hcs。因此，将投影图像校正到显示屏相同区域的单应变换矩阵可以表示为：
利用式中的单应性关系，可以将投影图像校正到期望的区域。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。