自然三维电视系统中虚拟视点绘制技术研究

摘要

自然三维电视(Natural3DTV)系统，作为一种新型的视觉媒体，可以让用户身临其境地感受到真实的立体世界，是当今高清平板电视之后又一个新的发展方向。Natural3DTV系统的一项关键技术是虚拟视点图像的生成，它保证用户在享受到立体感的同时获得流畅的视点切换。
　　 本文围绕Natural3DTV系统中虚拟视点的绘制，以深度图像绘制技术(DIBR)为基础，探究了适合Natural3DTV系统的虚拟视点生成方法。本文取得的创新性成果主要包括：
　　 (1)提出了一种基于DIBR与遮挡信息、高效绘制虚拟视点的方法。该方法绘制速度快、图像质量好、带宽要求低、视点位置可以自由选择，非常适用于Natural3DTV系统中虚拟视点的生成。该方法通过提出一种基于距离与深度的预测方法(DDW)来优化现有的DIBR算法，然后设计了一个非对称的虚拟视点合成算法，有效地解决了DIBR技术绘制虚拟视点过程中的重叠、重采样、以及空洞问题。
　　 (2)提出了一种遮挡信息的表达方式。该方法用较少的数据量表达了可以用来填充虚拟视点绘制过程中空洞区域的遮挡信息。同时在这方法上，本文又提出通过增加一部分的深度信息，一种更精确的遮挡信息表达方式。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

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致谢

第1章绪论

1.1引言

1.2 3DTV的发展与现状

1.3虚拟视点绘制技术

1.3.1 MBR技术

1.3.2 IBR技术

1.3.3 DIBR技术

1.4本文的研究价值

1.5本文的主要工作和贡献

1.6本文的内容组织

第2章Natural 3DTV与DIBR技术

2.1 Natural 3DTV系统

2.2 Natural 3DTV中的虚拟视点绘制

2.3 DIBR技术原理

2.3.1坐标空间

2.3.2针孔像机模型

2.3.3 3D渲染方程

2.4 DIBR技术难点

2.4.1遮挡关系

2.4.2重叠问题

2.4.3重采样问题

2.4.4空洞问题

2.5重叠问题解决方法

2.6重采样问题解决方法

2.7空洞问题解决方法

2.7.1预处理方法

2.7.2后处理方法

2.7.3多向参考方法

2.8本章小结

第3章基于DIBR与遮挡信息的虚拟视点绘制

3.1算法原理框架

3.2优化的DIBR技术

3.3提取遮挡物体的色彩信息

3.4预测遮挡物体的深度信息

3.5双向绘制虚拟视点

3.6非对称合成虚拟视点

3.7实验结果与分析

3.7.1主观质量比较

3.7.2客观质量比较

3.7.3代价比较

3.7.4结果分析

3.8在Natural 3DTV中的应用

3.9本章小结

第4章遮挡信息的提取与表达

4.1遮挡信息的必要性

4.2简单遮挡信息表达方法

4.3复杂遮挡信息表达方法

4.3.1 LDI技术特点

4.3.2 LDI生成方法

4.3.3 LDI绘制虚拟视点

4.4本章小结

第5章总结和展望

参考文献

作者简历及在攻读硕士学位期间的科研成果