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《北京科技大学》 2009年
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基于3D重建的三维全景成像系统的研究

王红霞  
【摘要】:三维全景图像(Integral Imaging,简称Ⅱ)是一种采用微透镜阵列进行记录和显示的三维图像技术,该技术因不需要观察者佩戴特殊的装置,也不需要特殊的记录环境,被认为是最有希望应用于三维电视(3DTV)的三维图像显示技术之一,目前正引起众多关注。 当前,限制Ⅱ技术发展的主要因素仍集中于3D信息记录存储于2D媒体上所需要的更高分辨率的要求、再现场景有限的景深和视角范围等问题上。目前研究的主要问题在于分析思路受到传统的2D图像分析方法的限制,假定Ⅱ图像呈现最佳视觉效果的前提是每一幅元素图像(Elemental Image,简称EI)皆有最佳效果。而实际观察者看到的是经过微透镜阵列后重新汇合的3D光学模型,并不是一个个分立的元素图像。 针对上述问题,本课题在计算机生成三维全景图像的基础上,从重建的3D空间信息而非单个元素图像着手,分析了Ⅱ成像系统中的视角问题和三维空间分辨率的优化参数设计问题。主要研究成果如下: (1)根据三维全景图像的特征构造了一种能够生成三维全景图像的简单小孔相机模型(SPC-Ⅱ),并对Pov-Ray软件进行了二次开发。 (2)从观看者的角度(即考虑瞳孔限制)对Ⅱ成像系统的视角及flipping现象进行分析,给出可观看视区和微透镜阵列参数的关系。 (3)采用数值分析方法直接从2D平面记录的Ⅱ图像中重建3D空间场景,并提出一种基于插值算法的深度提取算法(IDEA),完成更高精度的Ⅱ三维重建。 (4)从重建的3D光学模型角度建立关于Ⅱ图像空间分辨率分析的模型,系统分析、标定理想Ⅱ成像系统所能达到的3D空间分辨率。给出记录分辨率、非理想微透镜阵列对3D重建分辨率的影响。 本文在现有三维全景图像的研究基础上,立足Ⅱ技术的广泛应用前景,针对其存在的几方面问题,从3D重建的角度进行Ⅱ成像系统中视角和3D空间分辨率分析的工作。本文的工作既可为生成高分辨率Ⅱ图像提供理论依据,又可为下一代3DTV的发展提供应用基础,有助于推动Ⅱ技术的进一步发展。
【学位授予单位】:北京科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP391.41

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