CN102722893A

CN102722893A - 遮挡存在时双眼图像立体合成的方法

Info

Publication number: CN102722893A
Application number: CN2012102184250A
Authority: CN
Inventors: 王天珍; 王兰兰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2012-10-10

Abstract

遮挡存在时双眼图像存在不对应区(单眼区)，在流行的立体视觉理论中单眼区被作为噪声抛弃，在一些场合按这样理论合成的双眼立体图像和自然双眼视觉所见严重不一致，影响立体效果。本发明公开一种遮挡存在时保留单眼区双眼图像立体合成方法。利用遮挡区的压缩和移动保留单眼区使立体合成的图像和自然双眼所见一致。

Description

遮挡存在时双眼图像立体合成的方法

技术领域：

本发明领域涉及立体照(摄)相，立体视觉，航测，监控，交通管理，刑侦，立体显微镜等领域。

背景技术：

遮挡在日常生活中几乎无处不在：在交通拥挤的马路上公交车挡住了私家车，大货车挡住了公交，民警挡住了大货车，围观者又挡住了民警；在野外：房屋挡住了树木，树木挡住了大山，它们一起挡住了天空；在室内：桌椅，板凳，台灯，房门又互相遮挡。因为遮挡，相距6-7厘米人的两眼看遮挡物后背景是不同的，遮挡物在前时，右眼看见遮挡物背后右边部份多，左眼看见左边部分多。这些只能单眼看见的部分在文献中称为单眼区。

在流行的立体视觉(惠斯登立体视觉)理论中，因为这部分区域找不到对应点，没有视差，被当作噪声抛弃。但是近30年来大量关于单眼区的研究证实单眼区在深度感和立体视觉的形成中起了重要作用，在立体视觉研究中是不能忽视的。考虑单眼区的立体视觉又被称为达芬奇立体视觉，目前国内研究者非常少。

其实在日常用单反相机拍摄中，摄影者早就发现从取景框里看见的景物和实际双眼看见的并不一致。即使用立体相机拍摄，如果不用特殊的设备(棱镜，双色镜片等)观看，合成出来的图像和正常双眼所见并不一致。自然情况下双眼甚至能完全看见遮挡物后的背景，但在这样的立体视觉理论指导下合成的立体图象中却看不到，使用特殊设备观看时双眼又容易疲劳。国家知识产权局网站上公开的有关立体图象合成的发明专利申请.例如，专利申请号为201010253597.2发明专利申请“立体图象的合成方法”，和专利申请号为201010257568.3发明专利申请“一种表示图文立体视觉效果的方法”就是属于立体照相中柱镜片(光栅)立体照相体系。这样形成的图像的闪烁感很难完全回避，因此缺乏可供科研用的定量测定方位作用，无法用于体视显微镜，航空，及大地测量等处。

因此能否根据人类立体视觉的机理，发明一种新的合成立体图象的方法，不用分割双眼图像，送到双眼再由双眼视***合成，而直接从合成图像就能获得自然观察时效果(单视，前景突出，能看到更多的背景)是有需求的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：CN10180250A号公报

专利文献2：CN1018950417A号公报

非专利文献

非专利文献1：王天珍，王兰兰，达芬奇立体视觉研究，生物物理学报，VOL25增刊，277，2009

非专利文献2：Ohsuka S.，Ono H.，Correct3-D but illusory2-D percepts linked tobinocularly unpaired regions，Proceedings of SPIE Vol.4864(2002)

非专利文献3：Nakayama K，Shimojo S.，Da Vinci Stereopsis：depth and subjectiveoccluding contours from unpaired image points，Vision Res.，1990，30：1811-1825

发明内容：

本发明要解决的技术问题，是提供一种基于人类双眼视觉机理的双眼图像立体合成法。

本发明的技术解决方案是，提供一种图像合成的方法，所述的合成方法是基于在计算机软件下双眼图像共同遮挡区的压缩和移动实现，包括以下步骤：

(1)导入用立体相机拍摄的原始双眼立体图对(同时拍摄相同视野获得)；

(2)将所得的双眼图像同时显示在屏幕上，将两者重叠，让图中共同部分基本重合。

令：

S_k(i，j)＝f_l(i，j+k)-f_r(i，j)

k＝-m，-m-1…，-2，-1，0，1，2…m (1)

式中fl(i，j)表示左边眼图象中第i行第j列象素值，其中下标L表示左眼，将下标换为R为右眼的数字图象，此时K为两幅图像间，水平方向位置差。

调节K的值使Min S(k)，当S(k)最小时两图完成融合，此时两图中间部分基本一致，共同区域为k到m-k间。

(3)在中央遮挡物情况下，双眼图像的重合的坐标原点放在注视点，正常情况就是双眼图像将以注视点为支点进行重合调节。在完成初调后两图基本重合，但在遮挡区两边，由于遮挡，双眼图像信号差无法达到最小。

(4)根据心理学物理实验的研究，人类的视***是通过对遮挡物区域的压缩，位移来完成这部分区域的合成的。本发明现是设计这样的方法来完成双眼图像的立体合成的：这时我们可以把双眼的图像分为3部分，注视点附近两眼共同看到的部分为一区，用下标l表示，两眼共同区旁不对应部分称为2区，剩下部分为3区。加下标区分是哪一只眼的遮挡区的左边还是右边，首先视***从注视点往两边分开检查两幅图像重合情况相同处被保留下来，两眼的遮挡区原则上是相同的就被保存下来，到了背景处由于遮挡左右眼所见不同，首先通过计算机图像处理***调节让双眼共同的遮挡区压缩，空出来的右边部分规定，右眼图像来的对应信号不变，但抑制此区域左眼来的信号，使得此区送到意识中的信号只是右边眼来的f_b(I，j)＝α_rf_r(I，j)+α_lf_l(I，j)＝α_rf_r(I，j)(α_l＝0；I，j∈Ωnr)；同理空出来的左边部分中左眼网膜来的对应信号不变，但抑制此区域右眼来的信号，使得此区送到意识中的信号只是左边眼来的f_b(I，j)＝α_rf_r(I，j)+α_lf_l(I，j)＝α_lf_l(I，j)(α_r＝0；I，j∈Ωnl)，当经过这样的反复调节，双眼其他部分基本重合，则所得的新图像不但包含了两眼共同的遮挡区，也包括两眼因堵塞形成的单眼区，得到的合成图像，将于用双眼自然观察同一景观一致。

(5)当遮挡物在两边时，压缩共同遮挡区域，空出来的部位由相邻区域单眼区部分按以下法则填充：遮挡物右边右眼图像部分保持不变，填充于压缩空出来的右边部分；右边左眼图像部分清零，重叠处仅保留右眼单独所见，压缩过程进行至余下区域两者一致；同法遮挡物左边左眼图像部分保持不变，填充于压缩空出来的左边部分；左边右眼图像部分清零，重叠处仅保留右眼单独所见，压缩过程进行至余下区域两者一致。合成图像，将与用双眼自然观察同一景观一致。

附图说明：

图1为本发明的双眼图像立体合成方法的一个实施例的示意结果，是遮挡物在中央的一个实例。

图1A为左眼单独所见，背景横条幅中第3个字“英”被遮挡物木柱遮住。

图1B为右眼单独所见，背景横条幅中第2个字“爽”被遮挡物木柱遮住。

图1C为双眼图像立体合成图，背景横条幅中所有四个字“飒爽英姿”都能被看见，和自然情况下双眼所见一致。

图2为本发明的双眼图像立体合成方法的另一个实施例的示意结果，是遮挡物在两边的一个实例。

图2A为左眼单独所见，远处背景中亭子左边的景物被窗框遮挡，只能看见框中亭子右边的树木和白的石桥。

图2B为右眼单独所见，远处背景中亭子右边的景物被窗框遮挡，只能看见亭子左边框中的树木和池塘。

图2C为双眼图像立体合成图，远处背景中亭子右边的树木和白的石桥，亭子左边的树木和池塘，都一览无余。

具体实施方式：

以下结合附图1对本发明做进一步的描叙。

图1为遮挡物在正前方的一个合成实例。图中遮挡物为一用打叉标记的竖立木柱，背景为一贴有“飒爽英姿”四字横幅的墙。图1A是左眼单独所见的图象，图1B是右眼单独所见的图象，由于木柱的遮挡，左眼看不见英字，看见爽字，爽字为左眼单独所见区；右眼看不见爽字，看见英字，英字为右眼单独所见区。

用计算机软件将两图显示在屏幕上，用框将单眼区框出。将两图柱(遮挡物)部分重叠在一起，横向压缩重叠区，空出来的部分左边保留左图单眼区，右边保留右图单眼区，得到的合成图象如图1C所示，和自然双眼所见一致。

上面已经对本发明进行了说明。但仅仅是用示例方式，这些示例仅用于阐述本发明的原理而非对其进行限制。因此，在不背离本发明精神和范围的前提下，可以对其进行修改和变更。

Claims

1.一种双眼图像立体合成方法，其特征在于：所述方法基于在计算机软件下遮挡区的压缩和移动实现，包括以下步骤：

(1)导入用立体相机拍摄的原始双眼立体图对(同时，同地)；

(2)将所得的双眼图像同时显示在屏幕上，将两者重叠，让图中表示遮挡物处重合；

(3)当遮挡物在中间时，横向压缩共同遮挡区域，空出来的部位由相邻区域单眼区部分按以下法则填充：遮挡物右边右眼图像部分保持不变，填充于压缩空出来的右边部分；右边左眼图像部分清零，重叠处仅保留右眼单独所见，压缩过程进行至余下区域两者一致；同法遮挡物左边左眼图像部分保持不变，填充于压缩空出来的左边部分；左边右眼图像部分清零，重叠处仅保留左眼单独所见，压缩过程进行至余下区域两者一致；

(4)当遮挡物在两边时，压缩共同遮挡区域，空出来的部位由相邻区域单眼区部分按以下法则填充：遮挡物右边右眼图像部分保持不变，填充于压缩空出来的右边部分；右边左眼图像部分清零，重叠处仅保留右眼单独所见，压缩过程进行至余下区域两者一致；同法遮挡物左边左眼图像部分保持不变，填充于压缩空出来的左边部分；左边右眼图像部分清零，重叠处仅保留左眼单独所见，压缩过程进行至余下区域两者一致。