一種基于體掃描三維顯示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于立體圖像顯示的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于體掃描三維顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)源生成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人們觀察到的現(xiàn)實(shí)世界的影像是三維立體影像，由于人的雙眼觀察物體的角度略有差異，因此能夠辨別物體遠(yuǎn)近，從而產(chǎn)生立體視覺(jué)影像。隨著顯示技術(shù)和視覺(jué)藝術(shù)的不斷發(fā)展，大眾對(duì)三維立體影像顯示的興趣日益濃厚，三維顯示儼然成為下一代視頻設(shè)備的發(fā)展方向。目前的三維顯示技術(shù)從觀察者角度可以分為裸眼式和頭戴式兩大類(lèi)別，頭戴式三維顯示技術(shù)發(fā)展較為成熟，并且已經(jīng)應(yīng)用到了消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)，如偏振3D眼睛等，但由于其產(chǎn)生的立體感并非源于直接觀察到真實(shí)物理深度，而是基于投射到觀察者的雙眼視網(wǎng)膜上的光學(xué)圖像的差異，經(jīng)大腦神經(jīng)中樞處理而成，外部設(shè)備難以滿足人們對(duì)真實(shí)立體、便捷舒適的視覺(jué)感受需求，因此裸眼立體顯示技術(shù)日益弓I起人們的關(guān)注。
[0003]現(xiàn)代的裸眼立體顯示技術(shù)大致可以分為四大類(lèi):立體鏡技術(shù)、全息技術(shù)、自由立體顯示技術(shù)和真三維立體顯示技術(shù)。其中，基于體掃描的真三維立體顯示技術(shù)采用二維LED旋轉(zhuǎn)屏，加上旋轉(zhuǎn)形成第三維，具有垂直和水平視差，是對(duì)客觀實(shí)體逼真的全息再現(xiàn)，它允許多人、多角度的同時(shí)進(jìn)行裸眼觀察，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0004]體掃描三維顯示片源的獲取方法目前主要是三種:多鏡頭實(shí)拍、CT掃描以及3D軟件建模。其中多鏡頭實(shí)拍技術(shù)利用雙目視差原理，從不同角度拍攝同一物體，獲取相同物體的視差圖像，再利用相似三角形原理來(lái)獲取深度圖，此技術(shù)需在特殊場(chǎng)景下完成，且獲取的片源模型紋理細(xì)節(jié)不足；CT掃描利用X射線對(duì)被測(cè)對(duì)象中有一定厚度的層面進(jìn)行掃描獲得數(shù)字信號(hào)，其實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴，目前僅適用于醫(yī)療領(lǐng)域；利用3D軟件建?？梢灾谱鞒鎏摂M的物體圖像，但若要顯示現(xiàn)實(shí)中所見(jiàn)的真實(shí)物體，其步驟則顯得非常繁瑣，且建模的真實(shí)度不足?？傊w掃描三維顯示所利用的數(shù)據(jù)源不易獲取，其片源的生成與后續(xù)處理較為繁瑣。
[0005]目前在體掃描三維顯示數(shù)據(jù)源處理的相關(guān)研究中，尚沒(méi)有關(guān)于數(shù)據(jù)壓縮的研究。常用手段是結(jié)合體掃描顯示系統(tǒng)的分辨率對(duì)數(shù)據(jù)直接進(jìn)行降采樣，造成部分細(xì)節(jié)丟失，而不經(jīng)過(guò)壓縮的三維片源數(shù)據(jù)量龐大不利于網(wǎng)絡(luò)傳輸，即使直接保存在存儲(chǔ)設(shè)備中，也占據(jù)很大的空間，大大地影響了系統(tǒng)的性能。
[0006]本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提出一種基于體掃描三維顯示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源生成方法。本發(fā)明改進(jìn)了八叉樹(shù)劃分空間代表點(diǎn)的選擇方法，使得壓縮后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)呈均勻分布，適合體掃描三維圖像以均勻LED點(diǎn)陣為顯示面板的成像特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提出了一種基于體掃描三維顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)源生成方法，包括如下步驟:
[0008]步驟1:利用體感攝像機(jī)掃描對(duì)象獲取散亂網(wǎng)格面片源；
[0009]步驟2:提取所述散亂網(wǎng)格面片源的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)，獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
[0010]步驟3:利用八叉樹(shù)壓縮算法對(duì)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，生成用于體掃描三維顯示的點(diǎn)云數(shù)據(jù)源。
[0011]本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)源生成方法中，所述八叉樹(shù)壓縮算法的壓縮率與體掃描顯示系統(tǒng)分辨率正相關(guān)。
[0012]本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)源生成方法中，所述八叉樹(shù)壓縮算法的壓縮過(guò)程包括如下步驟:
[0013]步驟3a:生成能容納所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)的最小外接包圍盒；
[0014]步驟3b:均勻劃分所述最小外接包圍盒得到八個(gè)子立方體，遍歷所有子立方體，將其中每個(gè)包含點(diǎn)云數(shù)據(jù)的非空子立方體進(jìn)一步均勻劃分為八個(gè)子立方體，如此遞歸劃分，直至所述最小外接包圍盒內(nèi)的子立方體達(dá)到精度要求；
[0015]步驟3c:根據(jù)八叉樹(shù)劃分規(guī)則對(duì)所述子立方體進(jìn)行編碼；
[0016]步驟3d:計(jì)算每個(gè)所述子立方體的幾何中心點(diǎn)，將所述幾何中心點(diǎn)記為所述子立方體的代表點(diǎn)，刪除除了所述代表點(diǎn)之外的其它點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)的壓縮。
[0017]本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)源生成方法中，若體掃描系統(tǒng)要求輸入的數(shù)據(jù)格式為網(wǎng)格化數(shù)據(jù)，則步驟3之后進(jìn)一步包括，對(duì)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)以相同的精度進(jìn)行網(wǎng)格化重建。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:
[0019]本發(fā)明使用體感攝像機(jī)作為三維片源獲取設(shè)備，利用其深度攝像頭和色彩采集攝像頭完成片源點(diǎn)位置和色彩的獲取，提高了片源的獲取效率和質(zhì)量，且體感攝像機(jī)掃描的成本遠(yuǎn)低于CT斷層掃描。本發(fā)明將八叉樹(shù)壓縮算法引入體掃描數(shù)據(jù)源的壓縮處理，使得數(shù)據(jù)源可根據(jù)有著不同的分辨率要求和輸入文件類(lèi)型要求的體掃描系統(tǒng)進(jìn)行差異化壓縮。本發(fā)明根據(jù)體三維顯示系統(tǒng)的特點(diǎn)改進(jìn)了八叉樹(shù)壓縮算法，創(chuàng)新地提出了優(yōu)化的劃分空間代表點(diǎn)的選擇方法，使得壓縮后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)呈均勻分布，適合體掃描三維圖像以LED點(diǎn)陣為顯示面板的成像特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1表示基于體掃描三維顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)源生成方法的流程圖。
[0021]圖2(a)表示一實(shí)施例中點(diǎn)云數(shù)據(jù)的示意圖，圖2(b)表示八叉樹(shù)包圍盒生成與空間劃分的示意圖，圖2(c)表示對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)編碼的原理圖。
[0022]圖3表示利用體感攝像機(jī)獲得三維數(shù)據(jù)仿真圖。
[0023]圖4(a)表示利用八叉樹(shù)壓縮算法壓縮前點(diǎn)云數(shù)據(jù)，圖4(b)表示壓縮后點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0024]圖5表示網(wǎng)格化重建后的三維數(shù)據(jù)仿真圖。
[0025]圖6表示原始數(shù)據(jù)源的最終三維體掃描系統(tǒng)成像效果圖。
[0026]圖7表示經(jīng)過(guò)八叉樹(shù)壓縮算法壓縮后的最終三維體掃描系統(tǒng)成像效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程、條件、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專(zhuān)門(mén)提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本發(fā)明沒(méi)有特別限制內(nèi)容。
[0028]圖1顯示的是基于體掃描三維顯示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源生成方法，包括:
[0029]步驟1:利用體感攝像機(jī)掃描對(duì)象獲取散亂網(wǎng)格面片源。體感攝像機(jī)本身設(shè)置有深度攝像頭和顏色攝像頭，可以獲取掃描對(duì)象