裸眼立體顯示中3d模型多視點影像提取

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1、裸眼立體顯示中3D模型多視點影像提取作者：武維生，張海，沈威，董戴，吳華夏【摘要】基于圖像的立體顯示能夠把拍攝的符合要求的二維圖像信息以三維實體的形式顯示出來，使人們獲得真正的立體感覺與深度信息。本文從人類立體視覺的原理出發(fā)，重點討論在計算機中如何從3D模型獲取用于裸眼立體顯示視差圖像的問題。文中采用了兩種方法，一種是用單一攝像機拍攝，另一種是用攝像機序列同步拍攝，文章還對兩種方法的優(yōu)缺點做了論述，并在結(jié)尾驗證了提取方法的正確性?！娟P(guān)鍵詞】裸眼立體顯示；立體圖像；視差；多視圖提取Abstract:2-dimensionalimagescapturedcorrectlycanbe

2、displayedin3dimensionsusingthestereoscopicdisplaytechniquebasedonparallaximages.Theproblemofhoagesfromputer3Dmodelsusedinstereoscopicdisplayisdiscussedinthispaper.Tethodsan.Oneusesonlyasinglecamera,anotherusesacamerasequence.Thedifferencebetethodsage;parallax;multi-viem；f為人眼水晶體的焦距，成人平均為18.93

3、0~22.785mm(分別為緊張時和放松時的數(shù)值)。當雙眼注視點B時，B在視網(wǎng)膜上的像落在左右眼的黃斑位置Bl和Br，B點相對于左右眼的兩視線有一個夾角OlBOr。稱為視差角或者角視差(angularparallax)。視差角由眼睛觀察B點時偏轉(zhuǎn)的會聚角產(chǎn)生。顯然，視差角等于兩倍的會聚角。則B相對于人眼的距離Zb為：Zb=btanφ.(1)A(Xa，Ya，Za)為景物空間中任意一點，在左右視網(wǎng)膜上所成的像點分別為Al和Ar，則A點相對于人眼的距離仍可用上面的公式計算［3］。人眼的成像模型為模型提取過程中攝像機的布置提供了依據(jù)。因為人的雙眼之間的距離一定，可以適當調(diào)節(jié)人眼與物體之

4、間的距離和會聚角，以使人眼睛產(chǎn)生最佳效果的立體感。23D模型視差圖像提取在計算機中提取圖像與在現(xiàn)實中利用攝像機拍攝圖像類似，所不同的是計算機中的是虛擬的物體，所用的攝像機也是虛擬的攝像機，這一切都要在計算機虛擬的3D環(huán)境中操作。與現(xiàn)實環(huán)境中相比，計算機虛擬環(huán)境中的操作更加靈活。只要硬件條件允許，在計算機中可以任意的速率采集圖像，并且攝像機的位置與朝向可以任意設(shè)置。對于一個3D模型，可以觀察其4π空間任意角度的立體圖像。從計算機3D模型［4］中提取視差圖像，需要編寫軟件，并借助硬件支持才能夠?qū)崿F(xiàn)。目前比較流行的計算機3D環(huán)境主要有OpenGL［5］和Direct3D兩種，這兩種環(huán)

5、境都可以完成從計算機3D模型中提取視差圖像的功能。由于計算機虛擬環(huán)境靈活的可操作性，在計算機虛擬3D環(huán)境［4］中可以設(shè)置多部攝像機。按攝像機的個數(shù)不同，本文提出了兩種提取方法。下面兩節(jié)將分別給予介紹。2.1單攝像機提取單攝像機提取是使用一部攝像機對準物體，用程序驅(qū)動3D模型，使它繞過模型中心的軸線做旋轉(zhuǎn)運動。每轉(zhuǎn)動一定的角度，采集一幅當前視場下的圖像，最后連接成視頻。在旋轉(zhuǎn)過程中，要求物體繞固定方向的軸線旋轉(zhuǎn)，并且軸線的方向與攝像機向上的方向相同。只有這樣拍攝的圖像才會只存在水平視差，而沒有垂直視差。具體的提取流程如圖2所示。圖2單攝像機提取流程在提取的流程中，有下面幾點需要特

6、別注意：1.計算包圍球半徑及中心位置：該計算是提取步驟非常重要的一步，計算包圍球半徑是為了確定模型的空間大小，以便于完全顯示圖像；模型的中心位置是模型包圍球的圓心位置，它是模型的旋轉(zhuǎn)中心；為便于實現(xiàn)，可以在放置模型物體時，將該中心位置移到3D環(huán)境的坐標原點位置。