第３４卷第６期一一一一一一一一一一一哈一尔一滨一工一程一大一学一学一报一一一一一一一
一一一Ｖｏｌ．３４?．６
２０１３年６月一一一一一一一一一一ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ一一一一一一一一一一一Ｊｕｎ．２０１３二维多视点图像阵列采集及虚拟视点合成算法
吕源治１，王世刚１，任广旭２，俞珏琼１，王小雨１
（１．吉林大学通信工程学院，吉林长春１３００１２；２．空军航空大学航空理论系，吉林长春１３００２２）
摘一要：针对二维多视点图像阵列由于采集设备限制而难于获取的问题，采用单个相机结合摄影轨道的方法进行采集．为了提高采集效率和满足不同显示设备对图像源的需求，提出一种基于深度图绘制（ＤＩＢＲ）技术的二维虚拟视点合成算法，在水平二垂直以及斜线方向实现了相邻参考图像间的虚拟视点合成．实验结果给出了实际采集到的二维多视点图像阵列以及合成的虚拟视点图像，并分别从图像质量和立体感两个方面对虚拟视点图像进行评价，评价结果表明，虚拟合成后的图像具有连续的视差变化可以真实再现拍摄对象的结构信息．
关键词：二维多视点图像阵列；摄影轨道；虚拟视点合成；基于深度图的绘制技术（ＤＩＢＲ）
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６?７０４３．２０１３０１０１７
网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１３９０．Ｕ．２０１３０６１３．１７５３．００２．ｈｔｍｌ
中图分类号：ＴＮ９１１．７３一文献标志码：Ａ一文章编号：１００６?７０４３（２０１３）０６?０７６３?０６
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ＬＹＵＹｕａｎｚｈｉ１，ＷＡＮＧＳｈｉｇａｎｇ１，ＲＥＮＧｕａｎｇｘｕ２，ＹＵＪｕｅｑｉｏｎｇ１，ＷＡＮＧＸｉａｏｙｕ１
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００１２，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｖｉａｔｉｏｎＴｈｅｏｒｙ，ＡｉｒＦｏｒｃｅＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎａｎｅｆｆｏｒｔｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｏｌｖｅｔｈｅｈａｒｄｐｉｃｋｕｐｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｕｌｔｉｖｉｅｗｉｍａｇｅａｒｒａｙｓｄｕｅｔｏｔｈｅｐｉｃｋｕｐｄｅｖｉｃｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ，ｗｅｕｓｅｄａｓｉｎｇｌｅｃａｍｅｒａａｎｄａｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙｔｒａｃｋｔｏｆｉｎｉｓｈｔｈｅｃａｐｔｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｉｃｋｕｐｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｍｅｅｔｔｈｅｄｅｍａｎｄｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｓｐｌａｙｄｅｖｉｃｅｓｆｏｒｔｈｅｉｍａｇｅ，ａｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｌｇｏ?ｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＤｅｐｔｈＩｍａｇｅＢａｓｅｄＲｅｎｄｅｒｉｎｇ（ＤＩＢＲ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｉｓｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｖｉｒｔｕａｌｖｉｅｗｐｏｉｎｔｉｍａｇｅｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｄｊａｃｅｎｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｉｍａｇｅｓｉｎｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ，ｖｅｒｔｉｃａｌ，ａｎｄｄｉ?ａｇｏｎａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｃａｐｔｕｒｅｄｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｕｌｔｉｖｉｅｗｉｍａｇｅａｒｒａｙａｎｄｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｖｉｒｔｕａｌｖｉｅｗｐｏｉｎｔｉｍａｇｅｓｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ；ａｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｖｉｒｔｕａｌｖｉｅｗｐｏｉｎｔｉｍａｇｅｓｆｒｏｍｔｈｅｔｗｏａｓ?ｐｅｃｔｓｏｆｉｍａｇｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｓｔｅｒｅｏｓｅｎｓｅｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｖｉｒｔｕａｌｖｉｅｗｐｏｉｎｔｉｍａ?ｇｅｓｈａｖｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｐａｒａｌｌａｘｃｈａｎｇｅｓａｎｄｃａｎｔｒｕｌｙｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｂｊｅｃｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｕｌｔｉｖｉｅｗｉｍａｇｅａｒｒａｙ；ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙｔｒａｃｋ；ｖｉｒｔｕａｌｖｉｅｗｐｏｉｎｔｉｍａｇｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓ；ｄｅｐｔｈｉｍａｇｅｂａｓｅｄｒｅｎｄｅｒｉｎｇ（ＤＩＢＲ）收稿日期：２０１３?０１?１０网络出版时间：２０１３?６?１３１７：５３．
基金项目：国家自然科学基金重点资助项目（Ｕ０９３５００１）；吉林省科
技发展计划基础研究项目（２００９０５０６）；吉林省科技发展计
划资助项目（２０１００３０６）．
作者简介：吕源治（１９８６?），男，博士研究生；
王世刚（１９６２?），男，教授，博士生导师．
通信作者：吕源治，Ｅ?ｍａｉｌ：ｌｙｚ１２３４８９＠１６３．ｃｏｍ．一一目前，采用相机阵列直接进行采集［１?２］是获得二维多视点图像阵列的最简单二直接的方法，然而，
随着拍摄视点的逐渐增多，相机阵列的规模也在不
断扩大，给拍摄成本和设备调节带来了很大困难．本
文提出使用单个相机结合摄影轨道的采集方法来获
得二维多视点图像阵列，由于该方法只使用单个相机，因此，大大降低了拍摄成本，同时，摄影轨道可以保证相机在所有拍摄位置具有相同的拍摄角度，从而减轻了设备调节的工作量．针对采集到的多视点图像数量有限，在有些情况下不能满足显示设备需要的问题，本文提出一种二维多视点图像阵列的虚拟合成算法．常用的虚拟合成方法主要包括：基于模型的绘制技术（ＭＢＲ）［３］和基于图像的绘制技术（ＩＢＲ）［４］．目前广泛使用的基于深度图的绘制（ＤＩＢＲ）［５］技术是由ＩＢＲ发展而