虚拟多视点视频编辑器与播放器的设计与开发

摘要

立体感和交互性是立体电视(3DTV)系统的两个主要特点，其中立体感可以使用户真实感受到场景中各个物体的景深，给用户带来强烈的临场感;交互性可以使用户自由选择观看的角度，享受随意漫游的感觉。尤其是可以使观看者无需佩戴立体眼镜就能在不同的位置看到更真实的立体图像的多视点立体电视系统，正成为立体电视系统研发的主要方向和研究热点。
　　 在对立体显示技术、立体电视系统构成的研究基础上，本文提出了多视点3DTV系统架构。该系统可以使观众不用戴立体眼睛就可以欣赏到高质量的3D影视视频。同时基于视点的增多带来的数据量处理和信道传输压力的剧增以及本课题实际使用的立体显示设备的综合考虑，本文将多视点具体确定为9视点。
　　 本文提出的9视点立体电视系统主要分为三部分即9视点立体视频内容编辑制作、9视点立体视频的编解码传输、9视点立体视频的播放和显示。本文对9视点立体视频内容编辑制作、9视点立体视频的播放和显示部分进行了重点研究和实现。本文采用虚拟相机拍摄三维场景的方式来实现9视点3D视频的制作，并对其中的虚拟相机的参数标定算法、立体景物布局的综合约束算法、9视点视频生成算法进行了重点研究和实现;本文采用DirectShow技术开发专门的9视点三维影视播放器用来播放9视点立体视频，并对其中的DirectShow滤波器图设计、图像放大算法、9视点图像立体组帧算法进行了重点研究和实现。
　　 最后，在棱柱镜光栅式自由立体显示器上播放制作的9视点立体视频，实际观看制作的9视点立体视频的立体显示效果，并对系统进行了测试和结果分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 立体显示技术的发展历程与研究现状

1．3 立体电视系统的发展历程与研究现状

1．4 课题的选题依据和研究思路

1．4．1 选题依据

1．4．2 研究思路

1．5 课题的研究内容及论文结构安排

第二章 9视点三维影视编辑器的设计开发

2．1 引言

2．2 9视点三维影视编辑器整体框架

2．2．1 9视点三维影视编辑器工作流程

2．2．2 9视点三维影视编辑器设计内容

2．3 9视点三维影视编辑器相机标定算法

2．3．1 平行相机阵列标定算法

2．3．2 汇聚相机阵列标定算法

2．4 9视点三维影视编辑器立体景物布局约束算法

2．4．1 双眼融合与立体景物布局约束

2．4．2 运动立体正负景深布局区域约束

2．4．3 最大立体景深与立体景物布局约束

2．4．4 立体景物布局区域综合约束算法流程图

2．5 9视点立体视频的生成技术

2．5．1 OpenGL虚拟相机的创建

2．5．2 OpenGL虚拟相机阵列的布置

2．5．3 9视点视差序列图的获取与存储

2．6 本章小结

第三章 9视点三维影视播放器的设计开发

3．1 引言

3．2 9视点三维影视播放器系统的总体设计

3．2．1 9视点三维影视播放器视频播放流程

3．2．2 9视点三维影视播放系统的架构设计

3．2．3 9视点三维影视播放系统的设计方案

3．3 9视点立体视频图像放大算法

3．3．1 图像放大算法介绍

3．3．2 双线性插值算法

3．3．3 边缘细化的双线性插值算法

3．4 9视点立体视频立体组帧算法

3．4．1 9视点图像合成的方法

3．4．2 本文的9视点图像合成方法

3．5 9视点三维影视播放器系统的开发实现

3．5．1 DirectShow应用程序开发步骤

3．5．2 源过滤器设计开发

3．5．3 视频帧处理过滤器设计

3．5．4 其他过滤器的设计开发

3．5．5 创建过滤器图

3．5．6 播放系统控制功能的实现

3．6 本章小结

第四章 系统测试结果与分析

4．1 引言

4．2 软件界面

4．2．1 9视点三维影视编辑器界面

4．2．2 9视点三维影视播放器界面

4．3 软件功能测试和分析

4．4 9视点视频及其立体显示测试结果

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

附录：部分关键程序算法源代码

附录1：基于MFC的OpenGL编程架构的代码

附录2：9视点三维影视编辑器登录界面代码

附录3：9视点三维影视编辑器相机设置代码

附录4：9视点视频生成算法实现代码

附录5：9视点图像立体组帧算法编程实现

致谢

攻读学位期间主要的研究成果