文档介绍：.页眉. .页脚. 集成成像 3D 显示的两种图像计算方法濮怡莹( TCL 集团工业研究院,深圳, 518052 , puyy@ ) 【摘要】本文对比了集成成像图像计算的两种计算方法,它们分别是锥形投影算法和平行投影算法,我们发现锥形投影计算法的计算时间与微透镜个数成正比, 而平行投影计算法的计算时间与图像元像素个数成正比。所以,若微透镜个数大于图像元像素个数,应采用平行投影算法;反之则采用锥形投影算法,这样可以大大减少计算时间。【关键字】集成成像( integral imaging ), 三维显示( three-dimensional display ), 光线追迹( ray tracing ) 近年来, 3D 显示技术得到了较大发展,吸引了大量研究者和企业,成为平板显示领域的一大热点,其中摆脱眼镜束缚的裸眼 3D 显示更是得到了人们的广泛关注[1,2] 。实现裸眼3D 显示的方案有多路式视差显示[3] 、集成成像3D显示[4] 、体显示[5] 和全息显示[6] 。其中集成成像技术再现的 3D 图像包含了全真色彩和连续的视差信息,观看者可获得观看真实景物的感觉,能克服视觉疲劳,并且与当前的平板显示技术具有较好的兼容性,逐渐成为一种裸眼 3D 显示的有效方案。集成成像技术最早由 Lippmann[4] 提出, 是一种利用微透镜阵列来记录和再现 3D 场景的显示技术。集成图像由透镜阵列和感光元件组成的光学系统来获得,虽然方便快捷,但是获取的图像和再现过存在空间深度反转。为了解决这个问题, Ives 等人提出了两步记录法[7] 。而集成图像经过多次记录, 图像分辨率和质量被大大地降低[8] 。随着计算机图形图像处理技术的发展,人们开始采用计算机模拟计算来代替光学方法获取集成图像[9] 。这种方法不仅可以解决深度反转和分辨率问题,并且能获得任意 3D 模型任意位置任意方向的集成图像。可是在计算复杂 3D 场景过程中, 存在大量的像素对应关系、遮挡和贴图等图像处理[10] ,这将耗费大量的时间。为了提高集成图像的计算速度,在硬件上, 人们采用可大量并行计算的 GP U .页眉. .页脚. 来替代 CPU[11] 。本文将从计算方法入手,通过集成图像的两种不同投影方式的选择来加快计算速度,有效节约计算资源。锥形投影算法锥形投影算法如图 1 所示, Eij 为与第( i,j )个微透镜对应的显示屏上的图像元, i(j )为在 x(y )方向上的透镜序数,微透镜在 x(y )方向上的总数为 Nx ( Ny ),g 为显示屏与透镜阵列之间的距离。计算中,采用小孔成像的理想模型,即每个透镜中心看成小孔,物体通过小孔在显示屏上成像。由光线追迹原理,可得(1) 其中为物体的光强,( xl, yl,0)为第( i,j )个透镜的中心坐标位置。而集成图像 I则可以写成图像元的叠加: (2) 图1:锥形投影算法示意图 Fig. 1 The schematic diagram of cone-shaped projection algorithm .页眉. .页脚. 图2:集成图像中图像元的示意图 Fig. 2 An elemental image in integral imaging 计算结果如图 2所示,集成图像由个图像元并排拼接而成,图像元中的图像为倒立图案。在计算过程中