立体视频中的虚拟视点合成技术
收稿日期
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修订日期
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作者简介
!
周雪梅(
$+(+&
) ,女,四川都江堰人,四川工商职业技术学院讲师,硕士,研究方向:信息安全,网络编程、软件工程。
周雪梅, 潘 多, 郭崇云
( 四川工商职业技术学院, 四川 都江堰
($$*,%
)
摘 要
:
提出了
$
个新的基于位移补偿插值的
-./
算法。依据这个算法可以绘制得到
"
个视角中心连线上任意
0
个新视角处的虚拟图像,从而使视角的转换过程平滑过渡,用户不会产生跳跃感。这种算法只依赖于提供的
"
个不
同视角的图像,不需要其它任何的相关信息和几何模型,因此实现简单,能满足实时性的要求。
关键词
:-./
; 虚拟视点合成; 位移补偿; 插值
中图分类号
!
12,+03’0
文献标识码
!4
文章编号
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(
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)
0%7#055&#"
Virtual View Synthesis Techology of Stereo Video
89:; <=>7?>@A 24B C=DA E;: FGDHI7J=H
(
K@LG=MHI NDLMO@DHMP MHQ 1>LGH@LMP RQ=LDO@DHA C=S@MHIJMH ($$*,%A FG@HM
)
Abstract:4 H>T 8./ MPIDU@OG? VMW>Q DH Q@WXPML>?>HO LD?X>HWMO@DH @HO>UXDPMO@DH3 4LLDUQ@HI OD
OG@W MPILDU@OG? LMH QUMT OTD X>UWX>LO@Y>W DH OG> L>HO>U DZ M H>T MHIP> DZ U@>TA OG=W ?M[> OG>
Y@UO=MP @?MI> W?DDOG OUMHW@ODH XUDL>WW DZ OUMHWZDU?MO@DHA =W>UW T@PP HDO XUDQ=L> VD=HL@HI Z>>P@HI3
1G@W MPIDU@O G? DHPJ U>PJ DH OTD Q@ZZ>U>HO X>UWX>LO@Y>W DZ @?MI>A QD HDO H>>Q MHJ DOG>U U>P>YMHO
@HZDU?MO@DH MHQ I>D?>OUJ ?DQ>PA WD W@?XP>A LMH WMO@WZJ OG> U>\=@U>?>HO DZ U>MP7O@?>3
Key words:-./) Y@UO=MP Y@>T WJHOG>W@W) Q@WXPML>?>HO LD?X>HWMO@DH) @HO>UXDPMO@DH
#
引言
随着计算机技术的发展,人们现在开始热衷于创造另
1
个新的世界,即虚拟现实。虚拟现 实 强调逼真感 觉、自然交
互、个人视点及实时响应。构造虚拟环境的方法可以分为
2
大类, 即基于几何模型绘制的方法 (
3D Model- Based Ren-
dering
) 和基于图像绘制的方法(
IBR
,
Image- Based Render-
ing
) 。 基于
3D
的几何模型的方法需要用到计算机视觉和计
算机图像学方面的知识,实现复杂;而
IBR
技术是从图像到
图像的生成过程。 和传统的几何模型绘制方法相比,
IBR
技
术不需要复杂的建模过程,生成速度快,在真实感和绘制速
度上具有很强的优势,因此在虚拟现实中有着很广泛的应用
前景。文中提出了
1
种新的
IBR
算法,在虚拟视角的合成中
有比较实际的应用。
0 -./
技术介绍
根据
IBR
技术中使用到几何信息的多少可以将
IBR
技
术分为
3
类:完全使用几何信息的
IBR
技术,部分使用几何
信息的图像表达方式的
IBR
技术和完全不使用几何信息全
光线函数表达方式的
IBR
技术。这种分类方法使得各种
IBR
技术在基于几何的传统图形学和基于图像的合成技术之间
形成了
1
个渐变的谱带,见图
1
,从完全使用几何信息的纹
理映射技术
,部分使用几何信息的视图插值,变形技术,到完
全不使用几何信息的光场技术。
"
基于位移补偿插值的
-./
与运动补偿插值算法类似,这种基于位移补偿的
IBR
算
法也是将图像分成若干个
B!B
大小的块, 为每
1
个块在
2
个视图中都找到
1
个最佳的位移量。这种基于运动补偿的
I-
BR
技术可以分为
2
个步骤实现:(
1
) 运动位移矢量
!
"
#!
$
! "
的
预测;(
2
) 根据预测的位移矢量和
2
个不同视角点处的视图,
插值得到虚拟视角点的图像;
2.1
运动位移
d
y
,d
x
! "
的获得
在进行位移矢量预测之前首先将需要合成的视图 和提
供的左右
2
幅视图
%
0
和
%
&
分割成大小为
B"B
的图像块,搜
索区域大小定为
M#N
,如图
2
所示。当对图像绘制结束之后
再进行去扩展就可以了。位移的获取原理如图
2
所示:
位移预测的具体实现步骤为:
Step1
: 对于新视图中的每
1
个图像块在
2
幅视图中首
先找到对应位置,以块的左上角的点为基准;
Step2
: 在搜索区域内水平和垂直
2
个方向上,
2
个视图
都同时分别从
2
个相对应的方向进行移动, 得到相应位置处
的
2
个图像块
B
1
和
B
2
, 计算
B
1
和
B
2
中对应像素误差的平
方和
mse
; 将
mse
取最小值情况下的偏移量记为最佳偏移
量,也就是说:
!
"
#!
$
! "
=min
"
0
#$
0
#%
0
$
"
"
#$
"
#%
&
’
0
"
0
()×Q
"
#$
0
()×Q
$
! "
(*
"
"
"
(
0(
! "
)
×Q
"
+$
"
(
0(
! "
)
×Q
$
! "
2
Step3
: 对搜索区域内左右视图
%
0
和
%
&
相对应的所有图
像块重复
step2
, 从而计算出虚拟视图中每
1
个图像块在
2
幅视图中的最佳偏移量;
第
29
卷第
10
期
2010
年
10
期
煤 炭 技 术
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图
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技术分类
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