一种基于投影变换的自由立体显示深度数据校正方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及自由立体显示技术，特别涉及一种基于投影变换的自由立体显示深度 数据校正方法。
【背景技术】
[0002]自由立体显示是根据双目视觉立体原理，将多个方向拍摄的同一场景的视差图序 列投射到对应的显示空间的裸眼三维显示，其中视差图序列的获取方式有摄像机阵列法和 深度数据渲染法等。深度数据渲染法，如附图1所示，利用拍摄得到的三维场景彩色纹理图 和深度数据，设置虚拟柱透镜阵列，生成三维场景不同角度的视差图序列。在深度数据渲染 法中，深度数据的准确性直接决定了视差图序列的生成质量。可以客观真实地反映三维场 景到摄像机距离的深度数据是深度数据渲染法的一个必要条件。然而在计算机图形学中， 为了追求近景深度的更高精度，视锥体中的三维场景经过投影变换得到的深度数据和真实 距离为非线性关系。利用非线性的深度数据渲染得到的视差图序列会出现畸变，进而影响 自由立体显示的裸眼三维显示效果。
【发明内容】
[0003] 本发明提出一种基于投影变换的自由立体显示深度数据校正方法，该方法包括深 度数据与三维场景真实距离的非线性关系的获取和深度数据的非线性校正两个过程。深度 数据与三维场景真实距离的非线性关系的获取过程计算得到摄像机投影变换矩阵，从而计 算深度数据与三维场景真实距离的非线性关系；深度数据的非线性校正过程，将与三维场 景真实距离成非线性的深度数据校正成为线性关系。
[0004] 所述深度数据与三维场景真实距离的非线性关系的获取过程，如附图2所示，利 用摄像机拍摄视锥体内的线性深度平面，得到线性深度平面中物点PU，_7，3，经投影变 换到投影变换坐标系，记为点/Upw.，，其投影变换关系为：
【主权项】
1. 一种基于投影变换的自由立体显示深度数据校正方法，其特征在于，该方法包括深 度数据与三维场景真实距离的非线性关系的获取和深度数据的非线性校正两个过程，深度 数据与三维场景真实距离的非线性关系的获取过程计算得到摄像机投影变换矩阵，从而计 算深度数据与三维场景真实距离的非线性关系，深度数据的非线性校正过程，将与三维场 景真实距离成非线性的深度数据校正成为线性关系。
2. 根据权利要求1所述的一种基于投影变换的自由立体显示深度数据校正 方法，其特征在于，深度数据与三维场景真实距离的非线性关系的获取过程，利用 摄像机拍摄视锥体内的线性深度平面，得到线性深度平面中物点/^U，_7，3，经 投影变换到投影变换坐标系，记为点，JW/，其投影变换关系为
，其中靡3投影变换矩阵，将16组对应的物点PU,，3和/^
,则可得到投影变换矩阵私以透视投影变换为例，可
,其中，Λ为视锥体近裁剪平面，/?视锥体远裁剪平面，由 可以求得辟卩况透视投影变换得到的深度数据与三维场景真实 距离的非线性关系可以简化表示为，
3. 根据权利要求1所述的一种基于投影变换的自由立体显示深度数据校正方法，其 特征在于，深度数据的非线性校正过程，首先将与三维场景真实距离幼^非线性关系的深 度数据校正为[〇，1]的线性深度，记为[〇，1]的线性深度Y pro/卩透视投影变 换得到的深度数据的数学关系为
然后，将线性 校正的[〇，1]的线性深度^映射到三维场景[A ^的真实距离坐标系内，映射后的 [A ^线性深度记为&"，它们的数学关系为
【专利摘要】本发明提出一种基于投影变换的自由立体显示深度数据校正方法，该方法包括深度数据与三维场景真实距离的非线性关系的获取和深度数据的非线性校正两个过程。深度数据与三维场景真实距离的非线性关系的获取过程计算得到摄像机投影变换矩阵，从而计算深度数据与三维场景真实距离的非线性关系；深度数据的非线性校正过程，将与三维场景真实距离成非线性的深度数据校正成为线性关系，得到可以客观真实地反映物点到摄像机距离的深度数据，从而消除深度数据渲染法中因利用非线性深度数据引起的视差图序列出现的畸变，提高了自由立体显示的裸眼三维显示效果。
【IPC分类】H04N13-00
【公开号】CN104869390
【申请号】CN201510323021
【发明人】王琼华, 熊召龙, 邢妍, 陈军, 邓欢
【申请人】四川大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月15日