亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        視差可控的多視點(diǎn)立體圖像校正算法

        2013-04-03 00:13:12李賀建張兆楊
        關(guān)鍵詞:視差視點(diǎn)攝像機(jī)

        程 浩,安 平,李賀建,王 奎,張兆楊

        (1.新型顯示技術(shù)及應(yīng)用集成教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200072;2.上海大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院 上海200072)

        隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,普通的二維視頻顯示技術(shù)已經(jīng)很難滿足人們對(duì)圖像的觀賞,因此三維顯示技術(shù)以其強(qiáng)烈的表現(xiàn)力和立體感很好的滿足了人們的需要。多視點(diǎn)立體顯示器(也稱為裸視立體顯示器)可使觀看者無(wú)需要佩戴任何輔助工具直接觀看立體顯示器上的圖像,并且立體感強(qiáng)、觀察視角大,因此,自由立體顯示系統(tǒng)(FTV:Free-Viewpoint TV System)被認(rèn)為是未來(lái)三維顯示技術(shù)的發(fā)展方向[1]。

        目前的自由立體顯示主要是基于多視點(diǎn)信息的立體顯示,它需要使用攝像機(jī)陣列采集多個(gè)視點(diǎn)的信息并對(duì)其做相應(yīng)的處理,將處理后的圖像合成符合多視點(diǎn)立體顯示的圖像。因此對(duì)多視點(diǎn)信息進(jìn)行相應(yīng)的校正就顯得格外重要。

        目前針對(duì)雙目立體圖像的校正算法已經(jīng)有很多[2]。但多視點(diǎn)立體圖像的校正算法因涉及攝像機(jī)陣列上多個(gè)視點(diǎn)的信息,因此校正過(guò)程復(fù)雜,并沒(méi)有形成公認(rèn)的校正算法[3-4]。

        筆者在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上,提出了一種視差可控的多視點(diǎn)立體圖像校正算法,該算法具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單快速的特點(diǎn),非常適合實(shí)時(shí)系統(tǒng),并且該算法可對(duì)目標(biāo)物體實(shí)現(xiàn)正視差、負(fù)視差和零視差的調(diào)節(jié)。

        實(shí)驗(yàn)表明,該算法可很好的支持8視點(diǎn)立體顯示系統(tǒng)中的圖像實(shí)時(shí)校正,并且對(duì)目標(biāo)物體可以根據(jù)需要進(jìn)行立體感調(diào)節(jié)。

        1 立體圖像校正

        1.1 立體攝像機(jī)模型

        如圖1所示建立雙目立體顯示的模型,。立體攝像機(jī)的左、右攝像機(jī)分別為Cl、Cr。P點(diǎn)為目標(biāo)物體上的任意點(diǎn),左右成像平面為 Left和Right。

        圖1 雙目攝像機(jī)模型Fig.1 Binocular cameramodel

        圖1(a)為未經(jīng)過(guò)校正的圖像,由于成像平面處在不同的空間平面上,所以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)、垂直或水平的校正誤差。

        圖1(b)為經(jīng)校正后的圖像,此時(shí)校正后的左、右成像平面處在同一水平面上,誤差基本消除。

        1.2 提取特征點(diǎn)

        為進(jìn)行多視點(diǎn)立體圖像的校正,必須得到水平誤差、垂直誤差和旋轉(zhuǎn)誤差,為更準(zhǔn)確的獲取這些誤差的參數(shù),筆者通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)奶卣鼽c(diǎn)計(jì)算這些誤差。其特征點(diǎn)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人工選擇得到的,如圖2所示。

        選擇越多的特征點(diǎn)則水平誤差、垂直誤差和旋轉(zhuǎn)誤差就會(huì)越小。筆者選擇11個(gè)特征點(diǎn),這些特征點(diǎn)主要集中在場(chǎng)景的中間部分。通過(guò)提取這11個(gè)特征點(diǎn)坐標(biāo)可計(jì)算出水平誤差、垂直誤差和旋轉(zhuǎn)誤差的調(diào)整參數(shù)。

        圖2 特征點(diǎn)選擇Fig.2 Feature point selection

        1.3 多視點(diǎn)立體圖像

        多視點(diǎn)立體圖像因涉及多個(gè)視點(diǎn)的信息,因此校正算法復(fù)雜,筆者算法的主要思路為從多個(gè)視點(diǎn)中選擇一個(gè)視點(diǎn)作為參考視點(diǎn),其他視點(diǎn)與參考視點(diǎn)兩兩配對(duì)進(jìn)行校正,這樣將多視點(diǎn)立體校正轉(zhuǎn)換為多個(gè)雙目立體圖像校正,從而降低算法的復(fù)雜度。

        圖3為由8視點(diǎn)攝像機(jī)陣列采集到的未校正圖像。從圖3中可明顯看出8個(gè)視點(diǎn)存在水平誤差、垂直誤差和旋轉(zhuǎn)誤差,這主要是因?yàn)閿z像機(jī)內(nèi)參的不同以及攝像機(jī)陣列在擺放時(shí)位置的細(xì)微差。因此為了得到更好的立體顯示效果,需要對(duì)攝像機(jī)陣列采集到的多視點(diǎn)信息進(jìn)行立體圖像校正。

        圖3 未矯正的8視點(diǎn)圖像Fig.3 Uncorrected viewpoint image

        2 多視點(diǎn)立體圖像校正算法

        2.1 旋轉(zhuǎn)和垂直誤差校正

        對(duì)平行攝像機(jī)陣列而言立體圖像誤差主要存在于XY平面上,因此首先對(duì)多視點(diǎn)圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變化校正旋轉(zhuǎn)誤差。式(2)為旋轉(zhuǎn)矩陣,其中θ為XY平面上的旋轉(zhuǎn)角度,該旋轉(zhuǎn)角度是通過(guò)1.2節(jié)中的特征點(diǎn)計(jì)算而來(lái),不同視點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)參數(shù)不同。

        在消除垂直誤差時(shí),首先要選擇參考視點(diǎn),一般選擇中間視點(diǎn)作為參考視點(diǎn)。設(shè)參考視點(diǎn)的光心為參考光心,其它視點(diǎn)的光心通過(guò)與參考光心比較來(lái)消除垂直誤差,使得校正后的所有視點(diǎn)的光心均處在同一直線上。式(3)為垂直矩陣,其中y為垂直誤差參數(shù),它是由特征點(diǎn)計(jì)算而來(lái)。

        最后將矩陣(2)和(3)帶入式(4)中,就可得到消除旋轉(zhuǎn)和垂直誤差后的立體圖像,其中A為校正前圖像,B為校正后圖像。

        2.2 視差均衡

        2.2.1 正視差、負(fù)視差和零視差

        多視點(diǎn)立體顯示器能夠在同一個(gè)屏幕上同時(shí)顯示兩個(gè)或多個(gè)視點(diǎn)的信息。以雙目立體顯示為例,對(duì)于目標(biāo)物體P,雙目立體顯示器可以通過(guò)調(diào)節(jié)視差表現(xiàn)出不同的立體效果,如圖4所示。

        圖4 雙目立體顯示器的立體效果原理Fig.4 Binocular stereo display three-dimensional effect p rincip le

        圖4(a)為零視差,此時(shí)點(diǎn)P的視差為0,觀看時(shí)人可以看到點(diǎn)P處在屏幕上。圖4(b)為正視差,此時(shí)點(diǎn)P的視差為正值,觀看時(shí)點(diǎn)P在屏幕里面有凹陷感。圖4(c)為負(fù)視差,此時(shí)點(diǎn)P視差為負(fù)值,觀看時(shí)點(diǎn)P突出屏幕有突出感。圖4 (d)為發(fā)散視差,不能形成可看的立體效果,在調(diào)整視差時(shí)要盡量避免出現(xiàn)發(fā)散視差。

        在進(jìn)行視差均衡時(shí),必須考慮目標(biāo)物體的零視差、正視差和負(fù)視差,這樣才能按照需要對(duì)目標(biāo)物體的立體感進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。

        2.2.2 視差均衡

        在雙目立體顯示系統(tǒng)中,視差均衡的原理如圖4所示,只需要調(diào)整兩幅圖像的水平視差即可。但多視點(diǎn)視差均衡因?yàn)樯婕岸鄠€(gè)視點(diǎn)而變得相當(dāng)復(fù)雜。不能簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)各個(gè)視點(diǎn)的光心距離使得目標(biāo)物體突出或者凹陷入屏幕。筆者提出的算法是根據(jù)場(chǎng)景內(nèi)容來(lái)進(jìn)行視差調(diào)節(jié)的。

        多視點(diǎn)場(chǎng)景可根據(jù)其內(nèi)容被劃分為3部分,即前景、目標(biāo)物體和背景。下面主要討論物體為零視差平面時(shí)的視差均衡,其他情況可以此類推。當(dāng)物體為零視差平面時(shí),在觀看時(shí)會(huì)感到前景突出屏幕有很強(qiáng)的立體感,背景凹陷入屏幕。

        在進(jìn)行視差均衡時(shí)必須首先使零視差平面上的物體重合,此時(shí)前景物體為負(fù)視差,背景物體為正視差,在立體顯示器中觀看時(shí),可清晰看到目標(biāo)物體,前景物體突出屏幕,背景陷入屏幕,如圖5所示。從圖5中可看到前景為負(fù)視差,在立體顯示器上觀看時(shí)有凸出感,背景物體為正視差,在立體顯示器上觀看時(shí)有凹陷感。在進(jìn)行多視點(diǎn)視差均衡時(shí)通1常以第一個(gè)攝像機(jī)C1為參考攝像機(jī),其他各個(gè)相機(jī)與C1兩兩配對(duì)進(jìn)行視差均衡。

        圖5 物體為零時(shí)差時(shí)的視差均衡Fig.5 Object is zero parallax when the time difference balanced

        矩陣(5)為視差均衡公式。x為當(dāng)前視點(diǎn)的視差偏移量,它是由特征點(diǎn)計(jì)算得到的。

        3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        該算法的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為8視點(diǎn)立體采集顯示系統(tǒng),該系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)圖像校正和8視點(diǎn)立體顯示。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的參數(shù)在表1中給出。

        表1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)參數(shù)

        在多視點(diǎn)立體顯示系統(tǒng)中,如果不經(jīng)過(guò)校正直接在立體顯示器上合成立體圖像其結(jié)果如圖6所示。觀看者在觀看時(shí)不能生成可舒適觀看的立體圖像,圖像質(zhì)量很差、重影嚴(yán)重。

        圖6 未校正圖像直接合成立體圖像Fig.6 Uncorrected images direct synthesis of threedimensional images

        在多視點(diǎn)立體圖像中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇特征點(diǎn),使用這些特征點(diǎn)計(jì)算出旋轉(zhuǎn)參數(shù)和垂直參數(shù),再根據(jù)式(4)對(duì)圖像進(jìn)行校正,校正后的結(jié)果如圖7所示。此時(shí)圖像中已經(jīng)基本消除旋轉(zhuǎn)和垂直誤差。

        圖7 校正后8視點(diǎn)圖像Fig.7 8 viewpoint image corrected

        此時(shí)對(duì)處理后的圖像進(jìn)行視差均衡。根據(jù)場(chǎng)景的要求來(lái)調(diào)整場(chǎng)景的立體效果,假設(shè)把圖7中場(chǎng)景的零視差平面分別定義在背景、男學(xué)生所在平面和女學(xué)生所在平面,可產(chǎn)生同一場(chǎng)景的不同立體效果圖像。圖8為零視差平面在背景,此時(shí)從多視點(diǎn)立體顯示器上觀看時(shí),背景前的所有物體均有強(qiáng)烈的突出感;圖9為零視差平面在男學(xué)生所在平面上,此時(shí)女學(xué)生具有強(qiáng)烈的突出感,背景陷入屏幕;圖10為零視差平面在女學(xué)生所在平面上,此時(shí)物體和背景均陷入屏幕。該算法在實(shí)際使用時(shí),可根據(jù)場(chǎng)景的特點(diǎn)或者感興趣區(qū)域的需要來(lái)調(diào)節(jié)零視差平面的位置。

        圖8 以背景為零視差平面合成后的立體圖像Fig.8 Three-dimensional image after the background zero parallax p lane of synthesis

        圖9 以中景為零視差平面合成后的立體圖像Fig.9 The m iddle ground zero parallax plane synthesized stereo image

        圖10 以前景為零視差平面合成后的立體圖像Fig.10 Three-dimensional image in the prospect of zero parallax p lane synthesized

        4 結(jié)論

        筆者提出一種視差可控的多視點(diǎn)立體圖像校正算法,該算法通過(guò)對(duì)各個(gè)視點(diǎn)進(jìn)行特征點(diǎn)提取的方式計(jì)算出垂直、水平和旋轉(zhuǎn)參數(shù)。利用這些參數(shù)消除多視點(diǎn)信息中的垂直、水平和旋轉(zhuǎn)誤差。該算法具有低復(fù)雜度的特點(diǎn),適用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)中,并且該算法可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)場(chǎng)景的立體感進(jìn)行調(diào)節(jié)。

        [1]Zhang Zhao-yang,An Ping,Zhang Zhi-jiang,et al.2D/ 3D video processing and stereo display technology[M]. Beijing:Science Press,2010:198-204.

        [2]Andrea Fusiello,Emanuele Trucco,Alessandro Verri.A compact algorithm for rectification of stereo pairs[J]. Machine Vision and Applications,2000,12:16-22.

        [3]Wang H-M,Chang C-W,Yang J-F.An effective calibration procedure for correction of parallax unmatched image pairs[J].Institution of Engineering and Technology (IET),2008,3:63-74.

        [4]Yun-Suk Kang,Cheon Lee,Yo-Sung Ho.An efficient rectification algorithm formulti-view images in parallel camera array[C]//3DTV Conference:The True Vision-Capture,Transm ission and Display of 3D Video,2008:61-64.

        猜你喜歡
        視差視點(diǎn)攝像機(jī)
        基于自適應(yīng)窗的立體相機(jī)視差圖優(yōu)化方法研究
        基于梯度域引導(dǎo)濾波的視差精煉迭代算法
        看監(jiān)控?cái)z像機(jī)的4K之道
        攝像機(jī)低照成像的前世今生
        新安訊士Q6155-E PTZ攝像機(jī)
        基于分割樹(shù)的視差圖修復(fù)算法研究
        視點(diǎn)
        河南電力(2016年5期)2016-02-06 02:11:24
        立體視差對(duì)瞳孔直徑影響的研究
        如何消除和緩解“攝像機(jī)恐懼癥”
        新聞前哨(2015年2期)2015-03-11 19:29:25
        讓你每天一元錢,物超所值——《今日視點(diǎn)—2014精萃》序
        新聞前哨(2015年2期)2015-03-11 19:29:22
        少妇爽到高潮免费视频| 国产精品久久久av久久久| 日韩中文字幕不卡网站| 欧美熟妇与小伙性欧美交| 国产一区二区三区精品成人爱 | 亚洲永久无码7777kkk| 福利视频一二区| 国产精品99久久不卡二区| 国产极品大奶在线视频| 欧美老肥婆牲交videos| 成人爽a毛片在线视频| 国产精品短视频| 女女同性av一区二区三区免费看| 亚洲美女主播内射在线| 国产成人无码一区二区三区| 欧美成人精品午夜免费影视| 国产黄a三级三级三级av在线看| 青榴社区国产精品| 男人的天堂av你懂得| 一区二区三区内射美女毛片 | 亚洲人成网站18男男| 亚洲国产综合精品一区| 蜜桃视频在线看一区二区三区 | 亚洲一区二区三区久久蜜桃| 国产午夜福利av在线麻豆| 久久久精品国产性黑人| 最新中文字幕av无码不卡| 三年片在线观看免费大全电影| 国产成人精品蜜芽视频| 日本在线观看一二三区| 亚洲av乱码一区二区三区按摩| 亚洲18色成人网站www| 中国女人a毛片免费全部播放| 精品精品国产一区二区性色av| 亚洲av永久无码精品网站| 国产精品亚洲一区二区三区在线| 精品少妇一区一区三区| 国产成人乱色伦区小说| 日本女优中文字幕在线观看| 中文字幕人妻日韩精品 | 亚洲а∨精品天堂在线|