专利名称：用计算机图对合成方法制作立体图片的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机应用技术，尤其是一种立体图片制作的新方法。
现有立体成像的方法，大致可分为全息摄影方法和视差法立体成像等几大类。全息摄影是采用激光作光源，记录物光波和参照光波的干涉图样，然后用激光或白光再现出原物的三维像，这是一种真正意义上的立单体图，但由于拍摄光源，记录介质和其它技术、工艺方面的苛刻要求，使得这一技术目前尚未真正进入民用。图对法立体成像，由于原理简单，易于实现，成本较低是目前进入民用的主要方法。早期的图对法立体成像是将两个具有视差的图片，通过一个专用的″立体镜″将两个图分别进入左、右眼观察，得到立体图像；后来又发展了″滤光片法″和″偏振光法″观察立体图像，即将图对中的两个图通过滤光方法变成不同颜色，或用偏振片变成互相垂直的偏振光照明，再用相应有滤光片眼镜或偏振光眼镜观察图对，使图对中两个图分别进入左、右眼得到立体图像。上述图对法立体成像都要借助专用工具才能得到具有立体感的图像，既不方便，观察效果也差。
前些年，人们利用计算机设计视差图，采用″双眼交叉视″的方法，即所谓的″裸眼″观察法，可得到具有立体感的图像，这种方法除了图像内容有局限性外，在观片时，还需对眼睛作特殊调节训练，因此观察图片时眼睛极不自然，有些人根本就无法进行观察。
近几年来又发展了″柱镜光栅法″和″狭缝光栅法″立体摄影系统，是属于图对法立体成像中的又一种新方法，基本方法是采用多镜头立体照相机一次曝光或单镜头照相机通过移位多次拍摄，得到具有视差信息的一组底片，将这一组底片经特殊设计的立体扩印机或放大机在特制的光栅相纸上成像，得到具有立体感的照片，也可在普通感光材料上成像，再经光栅复合得到立体照片。这一立体成像技术需要采用复杂的光学系统，精密机械与计算机自动控制等，因此，设备较昂贵，能源消耗多，占地面积大，照片冲洗有化学污染等。
本发明的目的是针对现有立体摄影技术的不足，提供一种电子化制作立体图片的新方法，以克服现有技术方法的种种缺陷。
为达到上述目的，本发明的解决方案是使用计算机、图像摄取与输入、输出设备，采用适当的计算机图像处理方法，结合已有的光栅复合技术制作立体图片。
本发明因采用了计算机技术制作图对合成片，摆脱了光学立体成像方法，具有比光学方法更灵活，更方便的特点；随着家用PC机的普及，功能不断增强，相关输入输出设备性能价格比不断提高，不断小型化，以及图像处理软件的开发完善等，将使本发明方法制作立体图片越来越优质，廉价，设备越来越轻便；利用本发明方法还可以制作出人为虚构的立体图片，还可用作立体投影，得到具有视差立体效果的大屏幕投影图。为此可广泛应用于立体摄影、立体灯箱广告和立体图片装饰等。
下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1为本明方法的原理示意图。
图2为图对合成片的计算机图像处理过程示意图。
如图1所示，计算机1上连接一个或多个摄像装置2，作为图像摄取与输入设备的摄像装置2安装在导轨3上；由摄像装置2摄取的一组两个或两个以上的具有视差信息的图像称图对，经计算机1采集、存贮，并可在显示器上显示出来，图对经计算机软件进行符合立体成像视差要求的多图像抽样与综合等处理后，由打印输出设备4输出，从而得到一张具有立体视差信息的立体图对合成片5，将立体图对合成片5与狭缝光栅或柱镜光栅6复合，即得到一张立体图片。
用作图像输入设备的摄像装置2可以是CCD摄像头或其它摄像装置，也可以由与计算机1相联接的图像扫描仪代替，扫描仪可将一组具有立体视差信息的图对片分别扫描到计算机1中；这一组图对片，可以是用多镜头立体照相机一次拍摄的，也可由单镜头照相机等间距移动多次拍摄到的多个底片，分别经普通放大或扩印得到的照片。
下面以两张图片构成的一组图对为例，对本发明所涉及的立体图片制作方法的具体步骤加以说明。如图1、图2所示，图对中的两张图片可由两个摄像装置2同时拍摄或由单个摄像装置2移位一次拍摄得到；两个摄像装置2的间距或单个摄像装置的移位距离可取人眼瞳孔间距约65mm，摄取的图对转换成数字信号由计算机1接收、存贮和处理计算机1分别按设定的像素点等间距分割两张图片成条形图7，然后分别保留单(或双)数号而删去双(或单)号条形得到两张条状抽样图8，再将两张条状抽样图8合并，合并时要注意在没有视差的方向，如拍摄景物的竖直方向上严格对齐，在有视差的方向，如拍摄景物的水平方向上中心对准，并作相互错位互补成一张叠合图9，将叠合图9按一定比例由打印输出设备4打印输出后即得到立体图对合成片5；然后将图对合成片5与光栅6的平面间隔一定厚度进行复合，这一厚度与光栅6的参数及观察立体图的最佳距离有关，可用不同厚度的透明材料，如平板玻璃10来控制；玻璃10作衬底，图对合成片5和光栅6分别复合在玻璃10的两个面上，即得到一张立体图片，复合操作时需注意条状抽样方向与光栅条纹取向要严格平行。
图像抽样时像素点的取值以及叠合图9输出比例的控制要与所使用的光栅6相匹配，即图对合成片5中每个周期单元(包含来自两个视差图像中的两条图带)的实际宽度与所用光栅6的光栅常数严格相等。现有的立体成像的光栅，其光栅常数视图片大小和观察距离等的不同而不同，范围在0.1mm至2mm不等，可见图中5、6、7、8、9都是放大示意图，实际输出的图对合成片5条形宽度和光栅6的光栅常数尺寸要小得多，图中的分隔竖线在实际图像输出时并不出现。
对于由n(n＞2)几个图像组成的图对，由计算机1抽样得到的条状抽样图8，并不是作等间距抽样，而是保留与删像除素点之比为1∶(n-1)，此时图对合成片5中每个周其单元中，仍然包含图对中n个图像的n条图带，如使用狭缝光栅6(即黑白条形光栅)来复合得到立体图片，所用的狭缝光栅6的透光与不透光宽度之比应为1∶(n-1)同样光栅常数与图对合成片5中周期单元宽度相一致。
图对合成片5可以采用普通打印白纸输出，也可以输出在透明胶片上，因此可以制成反射型观察和透射型观察的立体图片。
用于制作图对合成片5的一组具有视差信息的n个图像，除了可用摄像装置或图像扫描仪输入计算机1外，还可由计算机1利用三维动画制作软件设计制作一组不同投影(或观察)方向上的视图，选择适当的投影方向得到的这一组视图同样有视差信息，以此再采用前述方法，可制作出人为设计或内容虚构的立体图片。
打印在透明胶片上的图对合成片5，可以根据不同要求缩放做成幻灯机或投影仪的投影片，将其投影到一光栅屏幕上；光栅屏幕的结构和设计要求如同图1中的光栅6与玻璃10的复合体将一定厚度的玻璃或别的透明材料作衬底，一面磨砂或用别的方法做成散射面用作结像，另一面复合光栅；当图对合成片5上的抽样图投影到散射面上后，如这一投影像与所用光栅参数满足前面所说的相匹配，则在光栅面这一侧观察到具有视差立体效果的投影图。
打印在透明胶片上的图对合成片5可以做成缩小的负片，即由计算机1对叠合图9进行负像和缩放处理，打印输出在胶片上，这种负的图对合成片5可以在普通光学放大机上用普通感光材料制成照片式的合成片5，再将其与相匹配的光栅6复合得到立体图片。
图对合成片5也可用作印刷制版和复印，以批量复制合成片5，这可降低同一立体图片批量制作的成本。
本发明的实现依赖于计算机技术发展的整体水平，现有数码投影技术，强大的计算机图像处理功能，高分辨率图像扫描仪和彩色打印输出设备等已能满足本发明所需进行的立体图对合成片5的制作要求，结合已有的光栅制作与复合技术，已能确保本发明的实现。
图中1、计算机；2、摄像装置；3、导轨；4、打印输出设备；5、合成片；6、光栅；7、条形图；8、条状抽样图；9、叠合图；10、透明平板玻璃。
权利要求
1．一种用计算机图对合成方法制作立体图片，其特征在于在计算机1上连接一个或多个摄像装置2，作为图像摄取与输入设备的摄像装置2安装在导轨3上；由摄像装置2摄取的一组两个或两个以上的具有视差信息的图像，经计算机1采集、存贮，并可在显示器上显示出来，图对经计算机软件进行符合立体成像视差要求的多图像抽样与综合等处理后，由打印输出设备4输出，从而得到一张具有立体视差信息的立体图对合成片5，将立体图对合成片5与狭缝光栅或柱镜光栅6复合，即得到一张立体图片。
2．根据权利要求1所述的立体图片制作方法，其特征在于图对中两张图片可由两个摄像装置2同时拍摄或由单个摄像装置2移位一次拍摄得到；两个摄像装置2的间距或单个摄像装置的移位距离可取人眼瞳孔间距约65mm，摄取的图像转换成数字信号由计算机1接收，存贮和处理，计算机1分别按设定的像素点等间距分割两张图片成条形图7，然后分别保留单或双数号而删去双或单数号字条形得到两张条状抽样图8，再将两张条状抽样图8合并，合并时要注意在没有视差的方向，如拍摄景物的竖直方向上严格对齐，在有视差的方向，如拍摄景物的水平方向上中心对准，并作相互错位互补成一张叠合图9；将叠合图9按一定比例由打印输出设备4打印输出后即得到立体图对合成片5；然后将图对合成片5与光栅6的平面间隔一定厚度进行复合，这一厚度与光栅6的参数及观察立体图的最佳距离有关，可用不同厚度的透明材料，如平板玻璃10来控制；玻璃10作衬底，图对合成片5和光栅6分别复合在玻璃10的两个面上，即得到一张立体图片，复合操作时需注意条状抽样方向与光栅条纹取向要严格平行。
3．根据权利要求1所述的立体图片制作方法，其特征在于摄像装置2可以是CCD摄像头或其它摄像装置，也可以由与计算机1相联接的图像扫描仪，扫描仪可将一组具有立体视差信息的图对片分别扫描到计算机1中；这一组图对片，可以是用多镜头立体照相机一次拍摄的，也可由单镜头照相机等间距移动多次拍摄到的多个底片，分别经普通放大或扩印得到的照片。
4．根据权利要求1所述的立体图片制作方法，其特征在于图像抽样时像素点的取值以及叠合图9输出比例的控制要与所使用的光栅6相匹配，即图对合成片5中每个周期单元(包含来自两个视差图像中的两条图带)的实际宽度与所用光栅6的光栅常数严格相等。
5．根据权利要求1所述的立体图片制作方法，其特征在于对于由两个以上n个视差图像组成的图对，由计算机1抽样得到的条状抽样图8，并不是作等间距抽样，而是保留与删除像索点数之比为1∶(n-1)，此时图对合成片5中每个周期单元中，仍然包含图对中n个图像的n条图带，如使用狭缝光栅6(即黑白条形光栅)来复合得到立体图片，所用的狭缝光栅6的透光与不透光宽度之比应为1∶(n-1)。
6．根据权利要求1所述的立体图片制作方法，其特征在于图对合成片5可以采用普通打印白纸输出，也可以输出在透明胶片上，因此可以制成反射型观察和透射型观察的立体图片。
7．根据权利要求1、6所述的立体图片制作方法，其特征在于打印在透明胶片上的图对合成片5，可以根据不同要求缩放做成幻灯机或投影仪的投影片，将其投影到一光栅屏幕上；光栅屏幕的结构和设计要求如同图1中的光栅6与玻璃10的复合体将一定厚度的玻璃或别的透明材料作衬底，一面磨砂或用别的方法做成散射面用作结像，另一面复合光栅；当图对合成片5上的抽样图投影到散射面上后，如这一投影像与一光栅参数满足前面所说的相匹配，则在光栅面这一侧可以观察到具有视差立体效果的投影图。
8．根据权利要求1所述的立体图片制作方法，其特征在于除了可用摄像装置2或图像扫描仪输入计算机1外，还可由计算机1利用三维动画制作软件设计制作一组不同投影(或观察)方向上的视图，选择适当的投影方向得到的这一组视图同样有视差信息，以此再采用前述方法，可制作出人为设计或内容虚构的立体图片。
全文摘要
本发明用计算机图对合成方法制作立体图片;由摄像装置2摄取一组两个或两个以上具有视差信息的图像构成的图对,经计算机1采集、存贮和图像处理后再由打印设备4输出,得到一张立体图对合成片5,将合成片5与光栅6复合,即制成立体图片,具有视差信息的图对还可以是由扫描仪输入到计算机中的,或采用计算机三维动画制作软件生成的。图对合成片5可以制成透明投影片或幻灯片,用作立体图像的投影。本发明可广泛用于立体投影,灯箱广告,立体大屏幕和立体图片装饰等。
文档编号G06F19/00GK1231456SQ9911403
公开日1999年10月13日 申请日期1999年1月23日 优先权日1999年1月23日
发明者戴建明, 孙玉平 申请人:中国科学院固体物理研究所