基于双目相机的光栅立体印刷图像合成方法

摘要

本发明提供一种基于双目相机的光栅立体印刷图像合成方法，用双目相机拍摄场景得到双目图像对，所述双目图像对包括左视图和右视图；获得双目图像深度图；构建图像序列，包括以双目图像对的左视图为图像序列中最左的序列视差图像，以双目图像对的右视图为图像序列中最右的序列视差图像，生成位于左视图和右视图之间的多幅序列视差图像；根据图像序列合成光栅立体图像；调整光栅立体图像分辨率，以打印机为输出设备，以柱镜光栅为载体，将光栅立体图像输出。本发明能够使立体印刷产品实现个性化、便捷化的即时输出。用该方法得到的光栅立体图像，用裸眼即可观察到较好的立体效果。

主权项

一种基于双目相机的光栅立体印刷图像合成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，用双目相机拍摄场景得到双目图像对，所述双目图像对包括左视图和右视图；步骤2，获得双目图像深度图，包括左视差图和右视差图，实现方式如下，利用Mean shift算法对双目图像对进行色彩分割；利用差值绝对值和函数作为测度函数，计算每个像素的匹配代价；通过基于色彩分割的匹配代价聚集，使用WTA算法以左视图为目标图、右视图为参考图计算每个像素的视差值得到一张初始视差图，以右视图为目标图、左视图为参考图计算每个像素的视差值得到另一张初始视差图；通过图像中值滤波对两张初始视差图进行优化，对比两张初始视差图的图像中值滤波结果，将不一致的视差值修正为两个视差值之间较小值，得到优化后的左右两张视差图；所述计算每个像素的匹配代价时，使用如下公式来抑制奇异点，Y＝X²/(A+X²)其中，A为常数，X为视差d下的初始匹配代价，Y为经过奇异点抑制后用于代价聚集的匹配代价，X越大则Y越大，且Y的范围控制在0到1之间；所述基于色彩分割的匹配代价聚集中，使用如下公式来减少Mean shift过分割所带来的影响，同时为非深度变化区域的分割边界提供足够的匹配信息，C_S(x,y)＝λ·C'_SAD(x,y)+C_SAD(x,y)其中，(x,y)表示中心像素的坐标，S表示固定尺寸的匹配窗口，λ表示权值，C'_SAD(x,y)表示匹配窗口中与中心像素不在同一区域的所有像素匹配代价之和，C_SAD(x,y)表示匹配窗口中与中心像素在同一区域的所有像素的匹配代价之和，C_S(x,y)表示在匹配窗口中，中心像素总的匹配代价之和；步骤3，构建图像序列，包括以双目图像对的左视图为图像序列中最左的序列视差图像，以双目图像对的右视图为图像序列中最右的序列视差图像，生成位于左视图和右视图之间的多幅序列视差图像，实现方式如下，设图像序列对应的总镜头光心数为m+1，Cl为第一个镜头光心，对应左视图，Cr为最后一个镜头光心，对应右视图，b为镜头光心Cl、Cr的距离；左视图记为L，右视图记为R，左视差图记为D_L，右视差图记为D_R，设对应位于左视图L和右视图R之间的某幅序列视差图像T的镜头光心Ct位于镜头光心Cl、Cr之间，其中从Cl到Ct的总镜头光心数有n+1个，镜头光心Ct与镜头光心Cl的距离为(n/m)×b，x_l、x_r、x_t分别表示场景中的一点在Cl、Ct、Cr相应成像平面的成像点的X轴坐标值，视差d＝x_l‑x_r，当序列视差图像T距离左视图L较近时，利用左视图L和左视差图D_L以及公式计算左视图L中每个点的横坐标在序列视差图像T中的位置，点的纵坐标不变，从而获得序列视差图像T的初始图像，然后对序列视差图像T中没有赋值的点信息，利用右视图R和右视差图D_R以及公式进行补充，形成完整的序列视差图像T；当序列视差图像T距离右视图R较近时，利用右视图R和右视差图D_R以及公式计算右视图R中每个点的横坐标在序列视差图像T中的位置，点的纵坐标不变，从而获得序列视差图像T的初始图像，然后对序列视差图像T中没有赋值的点信息，利用左视图L和左视差图D_L以及公式进行补充，形成完整的序列视差图像T；步骤4，根据图像序列合成光栅立体图像，实现方式如下，设图像序列中的序列视差图像共有N张，按拍摄角度从左至右依次排列，首先对各序列视差图像分别进行纵向条纹抽样分割，设定分割宽度为一个像素；设第k张序列视差图像的第i行第j列的像素为gⁱ_k(j)，合成的光栅立体图像的第i行j列的像素为fⁱ(j)，则有$f^i\left(j\right)=g_k^i\left(j\right)$k用如下公式来确定，k＝j+1‑[j/N]×N其中，1≤k≤N，0≤i≤width‑1，0≤j≤height‑1，且k、i、j为整数，width是以像素为单位的图像宽度，height是以像素为单位的图像高度；步骤5，调整光栅立体图像分辨率，以打印机为输出设备，以柱镜光栅为载体，将光栅立体图像输出，所述调整光栅立体图像分辨率根据下式实现，DPI＝R×N其中，DPI为光栅立体图像调整后的分辨率，R为输出的柱镜光栅的光栅线数。