裸眼立體顯示中3d模型多視點(diǎn)影像提取

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1、裸眼立體顯示中3D模型多視點(diǎn)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(shí)體的形式顯示出來(lái)，使人們獲得真正的立體感覺(jué)與深度信息。本文從人類立體視覺(jué)的原理出發(fā)，重點(diǎn)討論在計(jì)算機(jī)中如何從3D模型獲取用于裸眼立體顯示視差圖像的問(wèn)題。文中采用了兩種方法，一種是用單一攝像機(jī)拍攝，另一種是用攝像機(jī)序列同步拍攝，文章還對(duì)兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)做了論述，并在結(jié)尾驗(yàn)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(shí)和放松時(shí)的數(shù)值)。當(dāng)雙眼注視點(diǎn)B時(shí)，B在視網(wǎng)膜上的像落在左右眼的黃斑位置Bl和Br，B點(diǎn)相對(duì)于左右眼的兩視線有一個(gè)夾角OlBOr。稱為視差角或者角視差(angularparallax)。視差角由眼睛觀察B點(diǎn)時(shí)偏轉(zhuǎn)的會(huì)聚角產(chǎn)生。顯然，視差角等于兩倍的會(huì)聚角。則B相對(duì)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(diǎn)，在左右視網(wǎng)膜上所成的像點(diǎn)分別為Al和Ar，則A點(diǎn)相對(duì)于人眼的距離仍可用上面的公式計(jì)算［3］。人眼的成像模型為模型提取過(guò)程中攝像機(jī)的布置提供了依據(jù)。因?yàn)槿说碾p眼之間的距離一定，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)人眼與物體之

4、間的距離和會(huì)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(jì)算機(jī)中提取圖像與在現(xiàn)實(shí)中利用攝像機(jī)拍攝圖像類似，所不同的是計(jì)算機(jī)中的是虛擬的物體，所用的攝像機(jī)也是虛擬的攝像機(jī)，這一切都要在計(jì)算機(jī)虛擬的3D環(huán)境中操作。與現(xiàn)實(shí)環(huán)境中相比，計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中的操作更加靈活。只要硬件條件允許，在計(jì)算機(jī)中可以任意的速率采集圖像，并且攝像機(jī)的位置與朝向可以任意設(shè)置。對(duì)于一個(gè)3D模型，可以觀察其4π空間任意角度的立體圖像。從計(jì)算機(jī)3D模型［4］中提取視差圖像，需要編寫(xiě)軟件，并借助硬件支持才能夠?qū)崿F(xiàn)。目前比較流行的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)3D模型中提取視差圖像的功能。由于計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境靈活的可操作性，在計(jì)算機(jī)虛擬3D環(huán)境［4］中可以設(shè)置多部攝像機(jī)。按攝像機(jī)的個(gè)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(jī)提取單攝像機(jī)提取是使用一部攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)物體，用程序驅(qū)動(dòng)3D模型，使它繞過(guò)模型中心的軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。每轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，采集一幅當(dāng)前視場(chǎng)下的圖像，最后連接成視頻。在旋轉(zhuǎn)過(guò)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(jī)向上的方向相同。只有這樣拍攝的圖像才會(huì)只存在水平視差，而沒(méi)有垂直視差。具體的提取流程如圖2所示。圖2單攝像機(jī)提取流程在提取的流程中，有下面幾點(diǎn)需要特

6、別注意：1.計(jì)算包圍球半徑及中心位置：該計(jì)算是提取步驟非常重要的一步，計(jì)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(shí)現(xiàn)，可以在放置模型物體時(shí)，將該中心位置移到3D環(huán)境的坐標(biāo)原點(diǎn)位置。