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专利号: 2022108264638
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于光场图像的全息体视图获取方法,其特征在于,包括:

获取待渲染场景参考视点的色彩图像信息和深度图像信息,确定所述待渲染场景的注视中心,其中所述待渲染场景中的场景物体包括若干三维物点;

利用辐射光锥对所述三维物点进行可见性定义,确定所述三维物点之间的正确遮挡关系;

基于所述参考视点,并依据视图之间的透视相关性和所述正确遮挡关系渲染虚拟视点图像,获得透视信息得到剪辑的虚拟光场图像;

将所述透视信息得到剪辑的虚拟光场图像转化为物光波,并使所述物光波与参考光发生干涉,形成具有正确遮挡关系的全息体视图;

其中,所述“利用辐射光锥对所述三维物点进行可见性定义”包括:

为每个所述三维物点定义一个所述辐射光锥,一个所述辐射光锥以所述三维物点为顶点,辐射光锥的张角初始值定位为照明显示系统的视角,辐射光锥在参考相机阵列所在平面上的投影区域定义为所述三维物点的可见范围;

判断所述三维物点的所述辐射光锥内是否包含遮挡物体;

若是,则所述辐射光锥在所述参考相机阵列所在平面形成所述遮挡物体的几何阴影,在所述几何阴影处的所述参考相机阵列对所述三维物点不可见,进而获得所述三维物点之间的正确遮挡关系。

2.根据权利要求1所述的基于光场图像的全息体视图获取方法,其特征在于,所述“基于所述参考视点,并依据视图之间的透视相关性和所述正确遮挡关系渲染虚拟视点图像,获得透视信息得到剪辑的虚拟光场图像”包括:依据所述待渲染场景不同视角下的静态场景的图像之间的相似性,获得视图之间的透视相关性;

调控所述辐射光锥在光场中的性质,使得三维物点之间的正确遮挡关系符合显示需求;

依据调控后的辐射光锥和透视相关性渲染虚拟视点图像,获得透视信息得到剪辑的虚拟光场图像。

3.根据权利要求2所述的基于光场图像的全息体视图获取方法,其特征在于,所述“调控所述辐射光锥在光场中的性质”包括:控制张角大小,以控制辐射光锥在参考相机阵列所在平面上的投影区域;或/和,每一个三维物点的观察范围进行可编程的剪辑,剪辑辐射光锥内不同立体角中的光线的分布;或/和,编码过程中在光场插入虚拟光学元件对辐射光锥进行变换。

4.根据权利要求1所述的基于光场图像的全息体视图获取方法,其特征在于,所述“渲染虚拟视点图像”包括:绘制虚拟视点图像;

融合所述虚拟视点图像。

5.根据权利要求1所述的基于光场图像的全息体视图获取方法,其特征在于,所述“将所述透视信息得到剪辑的虚拟光场图像转化为物光波,并使所述物光波与参考光发生干涉,形成具有正确遮挡关系的全息体视图”包括:将所述透视信息得到剪辑的虚拟光场图像输入全息打印系统,依据渲染虚拟视点的排布方位将虚拟光场图像的像素进行重排,转换为所述全息打印系统可以识别的数据格式;

将所述可以识别的数据格式的数据加载到空间光调制器上作为物光波并与另一束参考光波在全息干板上发生干涉,获得具有正确的遮挡关系的全息体视图。

6.一种基于光场图像的全息体视图获取系统,其特征在于,包括:图像采集系统(1)、虚拟视点渲染系统(2)、全息体视图打印系统(3)和照明显示系统(4),所述图像采集系统(1)用于获取待渲染场景参考视点的色彩图像信息和深度图像信息,确定待渲染场景的注视中心;

所述虚拟视点渲染系统(2)用于接收所述图像采集系统(1)所采集的参考视点的色彩图像信息和深度图像信息,并转化为透视信息得到剪辑的虚拟光场图像信息,并传输所述透视信息得到剪辑的虚拟光场图像信息至所述全息体视图打印系统(3);

所述全息体视图打印系统(3)用于接收所述透视信息得到剪辑的虚拟光场图像信息,并将所述透视信息得到剪辑的虚拟光场图像信息转化为物光波,并使所述物光波与参考光发生干涉,形成具有正确遮挡关系的全息体视图,打印记录所述具有正确遮挡关系的全息体视图;

所述照明显示系统(4)用于所述全息体视图的再现照明,所述照明显示系统(4)的照明角度用于调制成与所述参考光的角度匹配,以衍射再现所述具有正确遮挡关系的全息体视图。

7.根据权利要求6所述的基于光场图像的全息体视图获取系统,其特征在于,所述图像采集系统(1)包括参考相机阵列(5)和光源(7),所述光源(7)用于为所述参考相机阵列(5)提供照明;

所述虚拟视点渲染系统(2)包括虚拟视点绘制模块(8)和图像融合模块(9),所述虚拟视点绘制模块(8)用于绘制虚拟视点图像;所述图像融合模块(9)用于将多组虚拟视点图像进行融合。

8.根据权利要求6所述的基于光场图像的全息体视图获取系统,其特征在于,所述全息体视图打印系统(3)包括:沿光路传输路径上依次设置的激光器(11)、快门(12)、扩束准直系统(13)和分光镜(14),所述分光镜(4)用于将光路分束为参考光路和物光光路;

反射镜(15),用于改变所述参考光光路和/或所述物光光路的路径;

空间光调制器(16),设置于所述物光光路上,并将所述透视信息得到剪辑的虚拟光场图像信息转化为物光波;

光阑(17),用于调节所述参考光光路和/或所述物光光路所形成的光斑大小;

全息干板(18),设置于所述参考光光路和所述物光光路之间,用于记录全息体视图信息。

9.一种应用于工业设计、医学导航、影视娱乐、防伪安全的基于光场图像的全息体视图获取系统,其特征在于,包括权利要求6‑8所述的基于光场图像的全息体视图获取系统。