超大屏幕自由立体显示系统关键技术的研究

为了获得低成本超大屏幕自由立体显示器,采用了DLP投影的技术方案.分析了柱透镜光传输特性.通过模拟透镜光路,获得了立体视区图.结合立体视区的交叉干扰现象,推导出适合大屏幕立体显示的光栅参数.针对显示器的最佳观看距离,分析了虚拟摄像机架设间距和前后景极限位置的关系.实现了约150 in超大屏幕立体显示墙,同时提高了显示系统的立体感和临场感.     

多视成像实时校正与立体显示

手工摆放的平行摄像机阵列所拍摄的多视点立体图像往往会产生垂直视差. 为了消除多视点图像的垂直视差, 必须进行多视点图像的校正. 提出一种简单有效的多视图校正算法, 并基于该算法构建了自由立体显示系统. 应用多线程进行摄像机软同步以及后续的实时优化. 当摄像机图像的上传分辨率为1 280×960、上传速率为25 帧/s、目标3D 显示器的分辨率为1 920×1 080 时, 采用双线性插值, 可达到20 帧/s 左右的显示速率; 若采用复杂度更低的插值方法, 则可达到20 帧/s以上的显示速率. 该算法实现了8路摄像机实时校正和立体显示的3D电视系统.     

自由立体显示器视差照明原理的仿真研究

视差照明是实现自由立体显示重要方法之一,其基本原理就是用一块特殊的照明板——光栅板取代液晶显示器的照明系统,实现对普通液晶屏的照明。文章阐述了视差照明自由立体显示方式的原理,通过仿真建模,得到了对应特定立体显示系统结构尺寸(像素尺寸、照明板线栅距、照明线发光宽度、像素平面与照明板之间的距离等结构参数)与立体视觉参数(两瞳孔之间的距离、立体视带与显示屏之间的距离、人眼前后左右可移动范围等)之间的关系。仿真结果已投入使用,效果良好。     

基于双目立体视觉原理的立体视频自动生成软件开发

面向三维场景、基于双目立体视觉原理的渲染是立体视频制作的常用方式之一,但因控制左右虚拟摄像机的位置和设置渲染参数等往往通过手动设置模式来完成,较好效果的立体视频需要重复“编辑场景”和“渲染”等过程,影响了立体视频制作的效率.为此,本文针对3DS Max场景文件、基于双目立体视觉原理实现了立体视频的自动生成:首先采用3DS Max内嵌的脚本语言(MaxScript)对3D场景进行预处理,自动添加模拟人的左眼虚拟摄像机和右眼虚拟摄像机,然后以左眼虚拟摄像机和右眼虚拟摄像机作为视点,通过命令行渲染方式生成左眼视域和右眼视域等两路视频,作为立体视频的原始素材.     

液晶自由立体显示系统显示效果研究

为了满足高品质立体视觉的要求,更真实地再现客观物体,有必要对自由立体显示器的显示效果进行改进。通过调整立体显示系统的几何光学参数,改进拍摄系统与显示系统的光学元件,选择恰当的观看位置,能够较好改善立体显示器显示效果。分析了立体图片对与立体显示器匹配的几何光学参数,提出了一种通过粘贴增效片改进液晶立体显示器偏振片的光学设计方案,并给出了观察者的最佳观看位置,综合考虑主客观因素对立体显示器3D显示效果的影响,有效提高了观看立体显示器的临场感和立体感。     

基于双目立体视觉的排爆机器人自动目标抓取

目前各种多关节、多自由度的排爆机器人在实战中都存在操作复杂、速度慢的问题.为此,基于双目立体视觉设计并实现了一个排爆机器人的目标物自动抓取系统.该系统能根据目标物在两摄像机获取的图像坐标计算其三维坐标,从而对机械臂进行轨迹规划和控制,完成目标物自动抓取.首先,建立了一个完整的双目立体视觉系统数学模型,然后,用张氏平面法标定两摄像机的内参数,再采用最小二乘法进行立体标定,得到双目立体视觉系统的外参数,从而根据目标物在左右摄像机成像得到的图像坐标计算其三维坐标.实验表明该系统能在满足作业精度要求的前提下,大大提高排爆作业的易操作性.     

对立体视觉中对称性假设的检验

指出了基于立体视觉研究中的隐性对称性假设,即认为匹配的选取与哪只眼观察哪一图像无关,而仅取决于两眼映像特征的相似性,因此交换左眼和右眼图像这样一种实验操作,被认为提供了一种非常简便有效的技术,用于鉴定双眼性视差和其他不同于双眼性视差的因素对立体深度的贡献.采用2:2直线型常规立体视构型,对比了左右眼图像交换前后的匹配结果,发现匹配融合产生中间第3根直线的两根直线在图像交换前后会发生改变,并导致中间直线的深度在图像交换前后不发生颠倒.实验结果证明:立体视觉研究中的隐性对称性假设不成立;交换左眼和右眼图像后深度是否颠倒,并不是判断深度是来源于匹配视差还是其他因素的依据.     

一种基于OpenCV的摄像机标定方法

针对双目立体视觉系统研制过程中的摄像机标定步骤,分析了计算机视觉函数库OpenCV中的摄像机模型,其中的非线性畸变考虑到了切向畸变和径向畸变,采用Bouguet角点提取算法,实现了基于OpenCV的摄像机标定.该算法具有很高的标定精度和计算效率、良好的跨平台移植性,可以满足双目立体视觉系统的需要.     

仿人多自由度立体双目视觉导航系统的研究与开发

基于人类视觉系统原理，设计了仿人多自由度的立体双目视觉导航系统．首先给出了立体双目视觉导航系统的设计原理，然后详细讨论了仿人多自由度立体双目视觉装置的设计．该装置可同时实现水平旋转、俯仰、左右摄像机聚散度调整4个自由度伺服控制，并可实时在线调整摄像机参数．针对自由度控制电机及其驱动控制、摄像机同步控制、摄像机参数控制、基线长度选择等进行了优化设计．系统在Pioneer-2DXE移动机器人的实际应用验证了本设计方案的可行性和有效性．     

基于摄像机几何模型的视间预测方法

多视视频编码是实现自由视角电视和三维立体电视等应用的关键技术。为了有效地提高视间预测的效率,该文基于摄像机几何模型,提出了一种新的视间预测算法,其特点是利用摄像机参数和深度信息对视差矢量进行预测,并运用亮度补偿工具和亚像素插值技术减少视差补偿误差。将新的算法集成到目前最新的多视视频编码框架H.264/AVCM VC中后,实验结果表明,新的算法最高能节省32.82%的码率,编码增益最高可达2.067 dB。