立体成像系统数学模型和视差控制方法

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第38卷 第5期2005年5月天 津 大 学 学 报JournalofTianjinUniversityVo.l38 No.5

May2005

立体成像系统数学模型和视差控制方法*

侯春萍,阿陆南,俞斯乐

(天津大学电子信息工程学院,天津300072)

摘 要:立体成像技术是电视技术新的发展方向.为此提出并建立了立体成像系统的数学模型,对平行成像系统和会聚成像系统进行比较,推导了产生舒适立体图像的最大水平像素差离散值的取值范围,为立体成像的视差控制提供了理论依据.实验验证了立体成像系统数学模型是正确的,可作为研究、设计和研制立体成像系统、处理立体图像信号的参考.

关键词:体视学;立体成像系统;数学模型;视差

中图分类号:TN919.8 文献标志码:A 文章编号:0493-2137(2005)05-0455-06

MathematicalModelsofStereoscopicImagerySystem

andMethodsofControllingStereoParallax

HOUChun-ping,AzimovNurlan,YUS-ile

(SchoolofElectronicInformationEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)

Abstract:Stereoscopicmiagerytechnigueisanewdevelopment.Forthisreason,themathematicalmodelsofstereoscopicmiagerysystemarebuiltandacomparisonbetweentheparallelandconvergingstereomiagerysys-temsismade.Thentherangeofthemaxmiumhorizontalpixeldifferenceforproducingthestereomiagepleasingtotheeyesisderived.Itprovidestheoreticalbasesforthecontrolofstereoparallax.Themodelsestablishedhereofhavebeenverifiedbyexpermientsandcanbeusedasareferenceforresearching,designinganddevelo-pingstereomiagerysystems,andprocessingstereomiages.

Keywords:stereoscopy;stereoscopicmiagerysystem;mathematicalmode;lstereoparallax

电视技术经历了从黑白电视、彩色电视和正在发展的数字高清晰度电视3个阶段.电视技术的每一个

发展阶段都体现了人类希望在电视机上再现人眼从自然界中所看到的一切这样一个美好愿望.由于从自然界中看到的景物是三维的,因此能够再现这种真实三维景物的立体成像技术必然成为电视技术新的发展方向.与平面成像技术不同,立体成像技术的发展更依赖于人类对视觉系统的研究

[1,2]

体图像的最大水平视差离散值的取值范围,给出了水平像素差的理论限制和生理限制,为立体图像的视差控制提供了科学手段.

1 立体成像系统数学模型

立体成像系统可分为平行成像系统和会聚成像系统.与人眼观看三维景物时的情况相同,两部用于形成立体图像的摄像机,其光轴通常会聚在所拍摄的物体上,这时称两部摄像机光轴的交点为会聚点,会聚点到两部摄像机透镜中心连线中点的距离为会聚距离.在数学上会聚距离可以是有限值,也可以是无限值.当会聚距离非常远时,两部摄像机的光轴近于平行,可认为

.而建立一套完善的立

体成像数学模型,是研究立体成像技术的前提和基础.笔者提出并建立了立体成像系统的数学模型,比较了平行成像系统和会聚成像系统,立体成像系统模型,已经得到了实验验证

[3]

,可以作为研究、设计和实现立

体电视系统的重要理论依据.此外,探讨了产生舒适立

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收稿日期:2004-01-14;修回日期:2004-07-13.

作者简介:侯春萍(1957) ),女,博士,教授,hcp@

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