基于柱镜光栅的自由立体显示图像融合算法

  本文关键词：江苏省计算机信息处理技术重点实验室基金，由笔耕文化传播整理发布。

计 算 机 工 程 第37卷 第3期

Computer Engineering V ol.37 No.3

文章编号：1000—3428(2011)03—0207—03·图形图像处理·

2011年2月

February 2011

文献标识码：A

中图分类号：TP391

基于柱镜光栅的自由立体显示图像融合算法

况海斌1，徐 成1,2

(1. 湖南大学计算机与通信学院，长沙 410082；2. 江苏省计算机信息处理技术重点实验室，江苏 苏州 215006）

摘 要：针对现有的图像融合算法存在频域混叠现象及通用性差的问题，提出一种基于柱镜光栅的自由立体图像融合算法。在低通抗混叠滤波前对视点图像进行非等比例上采样，调整视点图像亚像素映射公式，强化公式的通用性。实验结果表明，该算法在定性的视觉效果及定量的图像质量评估方面都具有一定的优势。

关键词：柱镜光栅；自由立体；多视点；亚像素；图像融合

Lenticular-based Image Fusion Algorithm

for Autostereoscopic Display

KUANG Hai-bin1, XU Cheng1,2

(1. School of Computer and Communication, Hunan University, Changsha 410082, China;

2. Jiangsu Provincial Key Laboratory of Computer Information Processing Technology, Suzhou 215006, China)

【Abstract】Existing image fusion algorithms have the phenomenon of frequency-domain aliasing, and the commonality of algorithms is poor. Aiming at this problem, this paper improves an algorithm from the aspects of low-pass anti-aliasing filtering and sub-pixel mapping point of view, and makes the sub-pixel mapping formula more general. Experimental results show that the improved algorithm has certain advantages in qualitative visual effects and quantitative image quality assessment.

【Key words】lenticular; autostereoscopic; multi-view; sub-pix; image fusion DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2011.03.073

1 概述

立体图像显示技术日新月异并且种类众多，根据观察者

是否需要配载辅助工具(如偏振眼镜、液晶眼镜、立体头盔等)可以分成2类，其中需要佩戴辅助工具的技术有色彩多工法、极化多工法、时间多工法、位置多工法，并且所需要的图像视点数为2；而不需要佩戴辅助工具的技术有光栅法等，所需要的图像视点数大于2。目前常见的基于光栅的自由立体显示设备有狭缝光栅和柱镜光栅2种[1]。由于不需要佩戴辅助工具，不会因为戴辅助工具而产生不适感，而且方便多人同时观赏，可增加情感交流、提高娱乐效果。因此，本文研究背景是裸视下的自由立体显示技术。

狭缝光栅[2]俗称黑光栅，其原理为小孔成像原理，它是在透明的胶片上间隔印刷黑色线条从而构成一条黑色不透明线条加一条透明缝隙间隔排列的结构，使用狭缝光栅设备的方法称为视差遮障法。柱镜光栅俗称白光栅，其成像原理为凸透镜成像原理，由多个一面为曲面和另一面为平面的光学透镜单元构成。使用柱镜光栅的方法称为柱镜透视阵列法。柱镜光栅因为易于加工，立体图像亮度高，以及多视点立体效果好，是目前最常用的自由立体显示设备。

多视点图像融合技术是基于柱镜光栅的自由立体显示设备的关键问题[3]，本文研究工作便是基于柱镜光栅LCD自由立体显示设备实验平台上完成的。

1 024×768，共融合9个视点视图，而最后融合后的自由立体图像的分辨率也是1 024×768，这样数据量下降为原来总数据量的1/9，分辨率下降9倍。传统的视点图像像素按水平方向逐像素排列，这样造成的后果是分辨率只在水平方向下降 9倍，而垂直方向的分辨率不变，造成一种很不自然地的立体效果，视觉体验较差。1968年Winnek发现把柱镜光栅倾斜一定的角度，可降低蝶纹(Moire Effect)效应以及产生更sharp的图像，，Winnek当时只是把该技术应用于立体摄影上。同样，柱镜光栅倾斜一定的角度带来的好处同样适用于平板显示设备中，Cees van Berkel于2000年使用该技术在LCD中[4]，得到较好的立体效果。

柱镜光栅的多视点图像融合方法分成模拟融合法和数字融合法2种[5]。模拟融合法采用人工处理的方式，通用性比较差，比较耗时；并且该方法会大量丢失原始图像信息，使得融合后的图像失真较严重，因此，本文中的算法采用的是数字融合法。

数字融合法由Philips公司较早提出，数字融合方法主要找出各视点图像的亚像素与融合后的立体图像中的映射关系，Philips公司的自由立体图像融合算法提出了一种新的亚像素排列规律[6]，该算法较早给出了亚像素映射公式，然而映射公式中并没有给出柱镜左侧图像亚像素水平方向的偏移值计算方法，这是本文算法需要改进的地方。

基金项目：国家自然科学基金资助项目(60973030)；江苏省计算机信息处理技术重点实验室基金资助项目(ZK206007)

作者简介：况海斌(1984－)，男，硕士研究生，主研方向：嵌入式系统，数字图像处理；徐 成，教授、博士、博士生导师 收稿日期：2010-06-10 E-mail：khb.hnu@

2 相关原理

对于每个视点的视图，在融合生成一幅立体图像时，并

非所有像素都对融合后的立体图像有贡献，图像融合处理只选取了每个视点视图中的一部分信息，并将其提取出来，最后融合成一幅立体图像。例如，如果每个视点视图分辨率为

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