三维电视系统中自由虚拟视点绘制方法研究

摘要

相对于普通二维电视，三维电视(3DTV)具有良好的交互性，能够给用户带来身临其境的感受，被认为是继高清平板电视之后又一个新的电视发展方向。而基于深度图的虚拟视点绘制(DIBR)技术是3D电视产生虚拟视点图像，实现多视角立体视觉的一项关键技术，它能够利用二维彩色图像和对应的深度图像完成对任意虚拟视点彩色图像的绘制。
　　 本文在介绍了3D电视相关技术的基础上，重点研究3D电视系统中虚拟视点的绘制方法。对现有的DIBR技术进行分析，针对DIBR过程中出现的问题及其原因，提出了3种适合于3D电视虚拟视点绘制的优化方法。
　　 针对重叠和重采样问题，提出了一种基于欧式距离和深度值的像素分配算法(EBPA)，这种算法能够根据目标像素周围一定范围内的非整像素点的深度值和欧氏距离筛选最优值，从而对细纹空洞进行填充，很好的解决重叠和重采样问题。
　　 针对简单背景提出了一种八方向直线检测填充空洞的方法，当空洞背景存在简单纹理的时候能够根据空洞周边的像素信息，对空洞边缘像素进行八方向的直线检测并对空洞进行预测，从而完成对空洞区域的分块填补。相对于一般水平填充和高斯滤波预处理深度图的方法，这种算法无论是在主观视觉上还是客观参数上，得到的虚拟视点图像质量都有明显提高。
　　 针对现实背景纹理较为复杂的情况提出了一种逆三维图像变换的方法，即利用新生成的深度信息只将空洞像素投影至辅助参考视点的图像平面，与已知的辅助参考视点图像像素进行对照，利用辅助参考视点图像像素对空洞进行填充的方法。这种方法生成的虚拟视点图像质量较高，与真实的目标视点图像差距很小，而且相对于双视点融合生成虚拟视点技术来说，不需要传输辅助参考视点图像的深度信息，明显地减少了数据量。另外，由于没有将全部的像素进行逆三维图像变换，所以简化了算法，缩短了运算时间。