一种基于中心投影的集成立体成像元素图像生成的方法

摘要

本发明公开了一种基于中心投影的集成立体成像元素图像生成的方法，首先利用计算机建立三维立体场景，获取立体场景的坐标与信息对应的数据库；设定虚拟微透镜光学参数，使其符合真实微透镜的光学参数，在集成立体成像系统的光学系统中显示；将所有三维场景坐标从局域坐标转到世界坐标；依据虚拟微透镜相机和空间场景的位置，确定视点坐标；将虚拟3D目标根据不同视点转换成2D图像，根据视点坐标生成元素图像。本发明提出采用几何投影、映射技术，通过计算机构成虚拟微透镜阵列元素图像，获取的元素图像具有更宽的视角范围、高分辨率和大景深的特点，克服了基于微透镜阵列获取的元素图像阵列之间的干扰，重构出了清晰的集成立体图像。

说明书

技术领域

本发明属于集成(立体)成像技术领域，尤其涉及一种基于中心投影的集 成立体成像元素图像生成的方法。

背景技术

集成(立体)成像技术(IntegralImaging，简称II，又译为三维全景成像 技术)，是一种通过微透镜阵列来记录和显示3D空间场景信息的图像技术。 集成(立体)成像技术的突出的特点是(1)空间上再现了真实立体图像，并保 留正确的显示比例。不需要任何观察设备，而且不受观察者可视距离的限制。 (2)给观察者提供了连续视点的真实立体图像，克服了眼睛集中适应性调节冲 突问题。(3)它是一种被动显示技术，克服了全息术中需要辅助光源来显示立 体图像的问题。(4)系统组成相对简单。

集成(立体)成像技术记录和再现的基本过程：3D物空间场景通过微透 镜阵列(或针孔矩阵)后被记录于相应的胶片上；每个微透镜(或针孔)都从 不同的方向记录一部分空间场景，相应生成的一幅幅小图被称为“元素图像(子 图像)”。有多少个微透镜就有多少个相应的“元素图像”。空间任意一点的 视差信息都被这许许多多的“元素图像”分散记录于整个胶片上或CCD上。当 将记录胶片放在一张具有同样参数的微透镜阵列薄片后时，相应的显示微透镜 阵列把许许多多“元素图像(子图像)”透射/反射出来的光线聚集后可还原出 原来的3D空间。

目前的集成立体成像的采集系统通常采用光学微透镜阵列获取三维场景的 图像，光学采集系统由于光的衍射作用导致每个元素图像的边界模糊，存在干 扰，导致集成立体图像对比度差、视角小等问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于中心投影的集成立体成像元素图像 生成的方法，旨在解决目前的集成立体成像的采集系统通常采用光学微透镜阵 列获取三维场景的图像，光学采集系统由于光的衍射作用导致每个元素图像的 边界模糊，存在干扰，导致集成立体图像对比度差、视角小的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于中心投影的集成立体成像元素图像 生成的方法，该基于中心投影的集成立体成像元素图像生成的方法包括以下步 骤：

步骤一，首先利用计算机建立三维立体场景，获取立体场景的坐标与信息 对应的数据库；

步骤二，设定虚拟微透镜光学参数，使其符合真实微透镜的光学参数，在 集成立体成像系统的光学系统中显示；

步骤三，将所有三维场景坐标从局域坐标转到世界坐标；

步骤四，依据虚拟微透镜相机和空间场景的位置，确定视点坐标；

步骤五，将虚拟3D目标根据不同视点转换成2D图像，根据视点坐标生成 元素图像。

进一步，该基于中心投影的集成立体成像元素图像生成的方法的具体步骤 为：

步骤一，首先利用计算机建立三维立体场景，获取立体场景的坐标与信息 对应的数据库，如已有三维场景的数据库直接建立三维场景立体像素与坐标对 应的数据库；

步骤二，设定虚拟微透镜光学参数，符合真实微透镜的光学参数，在集成 立体成像系统的光学系统中显示，微透镜的点阵数为50×50，透镜的焦距为 3.5mm，微透镜间距为1mm的光学参数情况下，系统设定虚拟微透镜阵列数为 50×50，透镜的分辨率150×150；

步骤三，将所有三维场景坐标从局域坐标转到世界坐标；

步骤四，依据虚拟微透镜相机和空间场景的位置，确定视点坐标，依据参 数设定，虚拟微透镜的视点坐标Z_cam(虚拟相机坐标)共有50×50，Z_cam的第1 行第1列的坐标为(75，75，Z)(点阵图的左上角)，第1行第2列坐标为(75， 225，Z)，依次类推至第1行第50列坐标为(75，49×150+75，Z)，同样第2 行第1列坐标为(225，75，Z)，依次类推至第50行第1列坐标为(49×150+75， 75，Z)，这样共有2500个视点；

步骤五，将虚拟3D目标依据不同视点转换成2D图像，根据视点坐标生成 元素图像，当一个微透镜的参数设定好之后，在这一步中，设定视角的值和构 成集成图像元素图像的长和宽，根据每个不同的视点获得相应的2D中心投影 图构成元素图像，视点的数量与元素图像阵列数相同；

视点转换矩阵如下：

$\left(\begin{array}{c}{X}^{\prime }\\ Y^{\prime }\\ Z^{\prime }\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}\frac{W_{\mathrm{width}}}{2}& 0& 0& 0\\ 0& -\frac{H_{\mathrm{beight}}}{2}& 0& 0\\ 0& 0& \mathrm{MaxZ}-\mathrm{MinZ}& 0\\ X-\frac{W_{\mathrm{idth}}}{2}& Y-\frac{H_{\mathrm{beight}}}{2}& \mathrm{MinZ}& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right)$

上式中(x,y,z)为三维场景坐标信息，(X'，Y'，Z')为虚拟微透镜投影面 坐标，即可完成虚拟微透镜EI图像的获取，式中(X，Y)为视点起始点坐 标(左上角)，W_width>height为元素图像的长和宽，本系统设定元素图像的分 辨率为150×150，即W_width，150，H_height＝150，式中MinZ为3D场景与投影面 最近的距离，本例中MinZ＝16，MaxZ为3D场景与投影面最远的距离，此数据 随3D场景的深度变化而变化，根据上式，可建立出每个元素图像。由于元素 图像的分辨率为150×150(M×N)，式中(X，Y)为视点起始点坐标为(75， 75)，此外虚拟微透镜的点阵数为50×50，因此共有2500个视点元素图像，依 据步骤4可推出每个视点的(X，Y)坐标值。

进一步，该基于中心投影的集成立体成像元素图像生成的方法包括：

步骤一，通过计算机生成三维场景信息；

步骤二，设定虚拟的微透镜光学参数；

步骤三，将三维场景信息从局域坐标转到世界坐标；

把物体上移动变量用矢量Δp表示：

p′＝p+Δp(1)

在此，p′为转换之后的点，p为原点，Δp为移动矢量。依据坐标关系，p(x， y)和p′(x′，y′)之间存在以下关系：

$\left(\begin{array}{c}{x}^{\prime }=x+\mathrm{\Delta x}\\ y^{\prime }=y+\mathrm{\Delta y}\end{array}\right)---\left(2\right)$

等式(2)中，Δx和Δy为沿着x和y方向的移动变量；

根据齐次坐标，一个点成为一个列向量，单位为1，对三维坐标系统，写 成以下齐次坐标矩阵形式：

$\left(\begin{array}{c}{x}^{\prime }\\ y^{\prime }\\ z^{\prime }\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ \mathrm{\Delta x}& \mathrm{\Delta y}& \mathrm{\Delta z}& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right)---\left(3\right)$

等式(3)中，Δx、Δy、Δz为移动矢量Δp(Δx，Δy，Δz)的坐标变量；

尺度变换是对场景的放大或缩小，也就是目标旋转或缩放功能，依据尺度 变换定义，对3D系统，齐次坐标表示如下：

$\left(\begin{array}{c}{x}^{\prime }\\ y^{\prime }\\ z^{\prime }\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}1/\mathrm{\Delta x}& 0& 0& 0\\ 0& 1/\mathrm{\Delta y}& 0& 0\\ 0& 0& 1/\mathrm{\Delta z}& 0\\ 0& 0& \Delta 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right)---\left(4\right)$

在此，Δx，Δy，Δz代表X，Y，Z方向的尺度系数；

ON为经过坐标原点的任意一个轴。P点沿着ON轴任意旋转角度Ω，这时 P点移动到P1点，依据旋转角度和轴向及p点的坐标，p1点的坐标如下：

$\left(\begin{array}{c}{x}^{\prime }\\ y^{\prime }\\ z^{\prime }\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& a_{13}& 0\\ a_{21}& a_{22}& a_{23}& 0\\ a_{31}& a_{32}& a_{33}& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right)---\left(5\right)$

公式中a₁₁…a₃₃为旋转矩阵系数；

对于任意一个向量Q＝q1i+q2j+q3k，单位向量被如下定义：其中 为向量幅度，i，j，k为单位向量，因此；

$\cos \alpha =\frac{q_1}{\sqrt{q_1^2+q_2^2+q_3^2}}=n_1,\cos \beta =\frac{q_2}{\sqrt{q_1^2+q_2^2+q_3^2}}=n_2,\cos \gamma =\frac{q_3}{\sqrt{q_1^2+q_2^2+q_3^2}}=n_3---\left(6\right)$

旋转矩阵：

$R=\left(\begin{array}{cccc}{n}_1^2+(1-n_1^2)\cos \Omega & n_1{n}_2(1-\cos \Omega )+n_3\sin \Omega & n_1{n}_3(1-\cos \Omega )-n_2& \sin \Omega 0\\ n_1{n}_2(1-\cos \Omega )-n_3\sin \Omega & n_2^2+(1-n_2^2)\cos \Omega & n_2{n}_3(1-\cos \Omega )+n_1& \sin \Omega 0\\ n_1{n}_3(1-\cos \Omega )+n_2\sin \Omega n_2\sin \Omega n_2& n_3(1-\cos \Omega )-n_1\sin \Omega & n_3^2+(1-n_3^2)\cos \Omega & 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right)---\left(7\right)$

步骤四，依据虚拟微透镜相机和空间场景的位置，确定视点坐标；

Z_cam为虚拟相机坐标，Z_surf为投射面位置，(X，Y，Z)和(X'Y'Z')分别为随 意平面和投影坐标面，根据三角形的相似性(ΔPOZ_cam，ΔP'Z_surfZ_cam)，得如下等 式：

$\left(\begin{array}{c}\frac{X^{\prime }}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z_{\mathrm{surf}})}=\frac{X}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z)}\\ \frac{Y^{\prime }}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z_{\mathrm{surf}})}=\frac{Y}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z)}\end{array}\right)---\left(8\right)$

Z_cam为虚拟相机坐标，Z_surf为投射面位置，(X，Y，Z)和(X'Y'Z')分别为随 意平面和投影坐标面。考虑到Z坐标轴，最终等式为：

$\left(\begin{array}{c}{X}^{\prime }=\frac{X(Z_{\mathrm{cam}}-Z_{\mathrm{surf}})}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z)}\\ Y^{\prime }=\frac{Y(Z_{\mathrm{cam}}-Z_{\mathrm{surf}})}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z)}\\ Z^{\prime }=Z-Z_{\mathrm{surf}}\end{array}\right)---\left(9\right)$

按矩阵方式写的时候，上式变为：

$\left(\begin{array}{c}{X}^{\prime }\\ Y^{\prime }\\ Z^{\prime }\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}\frac{(Z_{\mathrm{cam}}-Z_{\mathrm{surf}})}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z)}& 0& 0& 0\\ 0& \frac{(Z_{\mathrm{cam}}-Z_{\mathrm{surf}})}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z)}& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& -Z_{\mathrm{surf}}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\\ 1\end{array}\right)---\left(10\right)$

步骤五，将虚拟3D目标进行转换成2D的变换，在这一步中，设定视角的 值和构成集成图像元素图像的长和宽。当一个微透镜的参数设定好之后，根据 每个不同的视点可以获得相应的2D中心投影图构成元素图像。视点的数量与 元素图像阵列数相同，根据等式(10)，视点转换矩阵如下：

$\left(\begin{array}{c}{X}^{\prime }\\ Y^{\prime }\\ Z^{\prime }\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}\frac{W_{\mathrm{width}}}{2}& 0& 0& 0\\ 0& -\frac{H_{\mathrm{height}}}{2}& 0& 0\\ 0& 0& \mathrm{MaxZ}-\mathrm{MinZ}& 0\\ X-\frac{W_{\mathrm{width}}}{2}& Y-\frac{H_{\mathrm{height}}}{2}& \mathrm{MinZ}& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right)---\left(11\right)$

依据上式即可完成虚拟微透镜EI图像的获取。

本发明提供的基于中心投影的集成立体成像元素图像生成的方法，首先利 用计算机建立三维立体场景，获取立体场景的坐标与信息对应的数据库；设定 虚拟微透镜光学参数，使其符合真实微透镜的光学参数，在集成立体成像系统 的光学系统中显示；将所有三维场景坐标从局域坐标转到世界坐标；依据虚拟 微透镜相机和空间场景的位置，确定视点坐标；将虚拟3D目标根据不同视点 转换成2D图像，根据视点坐标生成元素图像。本发明提出采用几何投影、映 射技术，通过计算机构成虚拟微透镜阵列元素图像，获取的元素图像具有更宽 的视角范围、高分辨率和大景深的特点，克服了基于微透镜阵列获取的元素图 像阵列之间的干扰，重构出了清晰的集成立体图像。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于中心投影的集成立体成像元素图像生成的 方法流程图；

图2是本发明实施例提供的集成成像技术的立体图像采集系统与显示系 统；

图3是本发明实施例提供的三维场景目标以任意角度的旋转变换示意图；

图4是本发明实施例提供的基于中心投影方法的视点与投影平面的关系示 意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例的基于中心投影的集成立体成像元素图像生成 的方法包括以下步骤：

S101：首先利用计算机建立三维立体场景，获取立体场景的坐标与信息对 应的数据库；

S102：设定虚拟微透镜光学参数，使其符合真实微透镜的光学参数，在集 成立体成像系统的光学系统中显示；

S103：将所有三维场景坐标从局域坐标转到世界坐标；

S104：依据虚拟微透镜相机和空间场景的位置，确定视点坐标；

S105：将虚拟3D目标根据不同视点转换成2D图像，根据视点坐标生成元 素图像。

本发明的具体步骤为：

步骤一，首先利用计算机建立三维立体场景，获取立体场景的坐标与信息 对应的数据库，如已有三维场景的数据库可直接建立三维场景立体像素与坐标 对应的数据库；

步骤二，设定虚拟微透镜光学参数，使其符合真实微透镜的光学参数，在 集成立体成像系统的光学系统中显示，微透镜的点阵数为50×50，透镜的焦距 为3·5mm，微透镜间距为lmm的光学参数情况下，系统设定虚拟微透镜阵列 数为50X50，透镜的分辨率15OXl50；

步骤三，将所有三维场景坐标从局域坐标转到世界坐标；

步骤四，依据虚拟微透镜相机和空间场景的位置，确定视点坐标，依据参 数设定，虚拟微透镜的视点坐标Z_cam(虚拟相机坐标)共有50X50，Z_cam的第 一个坐标为(75，75，2)(点阵图的左上角)，第二个水平方向坐标为(75， 225，Z)，依次类推；

步骤五，将虚拟3D目标进行转换成2D的变换生成元素图像，当一个微透 镜的参数设定好之后，在这一步中，设定视角的值和构成集成图像元素图像的 长和宽，根据每个不同的视点可以获得相应的2D中，$投影图构成元素图像， 视点的数量与元素图像阵列数相同；

视点转换矩阵如下:

$\left(\begin{array}{c}{X}^{\prime }\\ Y^{\prime }\\ Z^{\prime }\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}\frac{W_{\mathrm{width}}}{2}& 0& 0& 0\\ 0& -\frac{H_{\mathrm{beight}}}{2}& 0& 0\\ 0& 0& \mathrm{MaxZ}-\mathrm{MinZ}& 0\\ X-\frac{W_{\mathrm{idth}}}{2}& Y-\frac{H_{\mathrm{beight}}}{2}& \mathrm{MinZ}& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right)$

上式中(x,y,z)为三维场景坐标信息，(X'，Y'，Z')为虚拟微透镜投影面 坐标，即可完成虚拟微透镜EI图像的获取，式中(X，Y)为视点起始点坐 标(左上角)(75，75)，W_width>height为元素图像的长和宽，本系统设定元 素图像的分辨率为150×150，即W_width，150，H_height＝150，式中MinZ为3D场 景与投影面最近的距离，本例中MinZ＝16，MaxZ为3D场景与投影面最远的距 离，此数据随3D场景的深度变化而变化，根据上式，可建立出每个元素图像。

本发明的具体实施例：

步骤一，通过计算机生成三维场景信息；

步骤二，设定虚拟的微透镜光学参数；

步骤三，将三维场景信息从局域坐标转到世界坐标；

把物体上移动变量用矢量Δp表示：

p′＝p+Δp(1)

在此，p′为转换之后的点，p为原点，Δp为移动矢量。依据坐标关系，p(x， y)和p′(x′，y′)之间存在以下关系：

$\left(\begin{array}{c}{x}^{\prime }=x+\mathrm{\Delta x}\\ y^{\prime }=y+\mathrm{\Delta y}\end{array}\right)---\left(2\right)$

等式(2)中，Δx和Δy为沿着x和y方向的移动变量；

根据齐次坐标，一个点成为一个列向量，其单位为1，对三维坐标系统， 可以写成以下齐次坐标矩阵形式：

$\left(\begin{array}{c}{x}^{\prime }\\ y^{\prime }\\ z^{\prime }\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ \mathrm{\Delta x}& \mathrm{\Delta y}& \mathrm{\Delta z}& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right)---\left(3\right)$

等式(3)中，Δx、Δy、Δz为移动矢量Δp(Δx，Δy，Δz)的坐标变量；

尺度变换是对场景的放大或缩小，也就是目标旋转或缩放功能，依据尺度 变换定义，对3D系统，齐次坐标表示如下：

$\left(\begin{array}{c}{x}^{\prime }\\ y^{\prime }\\ z^{\prime }\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}1/\mathrm{\Delta x}& 0& 0& 0\\ 0& 1/\mathrm{\Delta y}& 0& 0\\ 0& 0& 1/\mathrm{\Delta z}& 0\\ 0& 0& \Delta 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right)---\left(4\right)$

在此，Δx，Δy，Δz代表X，Y，Z方向的尺度系数；

为了理解旋转变换请参看图3，图3中ON为经过坐标原点的任意一个轴。 P点沿着ON轴任意旋转角度Ω，这时P点移动到P1点，依据旋转角度和轴向 及p点的坐标，p1点的坐标如下：

$\left(\begin{array}{c}{x}^{\prime }\\ y^{\prime }\\ z^{\prime }\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& a_{13}& 0\\ a_{21}& a_{22}& a_{23}& 0\\ a_{31}& a_{32}& a_{33}& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right)---\left(5\right)$

公式中a₁₁…a₃₃为旋转矩阵系数；

对于任意一个向量Q＝q1i+q2j+q3k，单位向量可以被如下定义：其中 为向量幅度，i，j，k为单位向量，因此；

$\cos \alpha =\frac{q_1}{\sqrt{q_1^2+q_2^2+q_3^2}}=n_1,\cos \beta =\frac{q_2}{\sqrt{q_1^2+q_2^2+q_3^2}}=n_2,\cos \gamma =\frac{q_3}{\sqrt{q_1^2+q_2^2+q_3^2}}=n_3---\left(6\right)$

旋转矩阵：

$R=\left(\begin{array}{cccc}{n}_1^2+(1-n_1^2)\cos \Omega & n_1{n}_2(1-\cos \Omega )+n_3\sin \Omega & n_1{n}_3(1-\cos \Omega )-n_2& \sin \Omega 0\\ n_1{n}_2(1-\cos \Omega )-n_3\sin \Omega & n_2^2+(1-n_2^2)\cos \Omega & n_2{n}_3(1-\cos \Omega )+n_1& \sin \Omega 0\\ n_1{n}_3(1-\cos \Omega )+n_2\sin \Omega n_2\sin \Omega n_2& n_3(1-\cos \Omega )-n_1\sin \Omega & n_3^2+(1-n_3^2)\cos \Omega & 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right)---\left(7\right)$

步骤四，依据虚拟微透镜相机和空间场景的位置，确定视点坐标；

映射变换是三维场景的二维表现，本发明采用中心投影方法，确认视点坐 标、投影平面，图4说明了中心投影法中虚拟相机的位置；

图4中，Z_cam为虚拟相机坐标，Z_surf为投射面位置，(X，Y，Z)和(X'Y'Z') 分别为随意平面和投影坐标面，根据三角形的相似性(ΔPOZ_cam，ΔP'Z_surfZ_cam)， 可得如下等式：

$\left(\begin{array}{c}\frac{X^{\prime }}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z_{\mathrm{surf}})}=\frac{X}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z)}\\ \frac{Y^{\prime }}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z_{\mathrm{surf}})}=\frac{Y}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z)}\end{array}\right)---\left(8\right)$

Z_cam为虚拟相机坐标，Z_surf为投射面位置，(X，Y，Z)和(X'Y'Z')分别为随 意平面和投影坐标面。考虑到Z坐标轴，最终等式为：

$\left(\begin{array}{c}{X}^{\prime }=\frac{X(Z_{\mathrm{cam}}-Z_{\mathrm{surf}})}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z)}\\ Y^{\prime }=\frac{Y(Z_{\mathrm{cam}}-Z_{\mathrm{surf}})}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z)}\\ Z^{\prime }=Z-Z_{\mathrm{surf}}\end{array}\right)---\left(9\right)$

按矩阵方式写的时候，上式变为：

$\left(\begin{array}{c}{X}^{\prime }\\ Y^{\prime }\\ Z^{\prime }\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}\frac{(Z_{\mathrm{cam}}-Z_{\mathrm{surf}})}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z)}& 0& 0& 0\\ 0& \frac{(Z_{\mathrm{cam}}-Z_{\mathrm{surf}})}{(Z_{\mathrm{cam}}-Z)}& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& -Z_{\mathrm{surf}}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\\ 1\end{array}\right)---\left(10\right)$

步骤五，将虚拟3D目标进行转换成2D的变换，在这一步中，设定视角的 值和构成集成图像元素图像的长和宽。当一个微透镜的参数设定好之后，根据 每个不同的视点可以获得相应的2D中心投影图构成元素图像。视点的数量与 元素图像阵列数相同，根据等式(10)，视点转换矩阵如下：

$\left(\begin{array}{c}{X}^{\prime }\\ Y^{\prime }\\ Z^{\prime }\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}\frac{W_{\mathrm{width}}}{2}& 0& 0& 0\\ 0& -\frac{H_{\mathrm{height}}}{2}& 0& 0\\ 0& 0& \mathrm{MaxZ}-\mathrm{MinZ}& 0\\ X-\frac{W_{\mathrm{width}}}{2}& Y-\frac{H_{\mathrm{height}}}{2}& \mathrm{MinZ}& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right)---\left(11\right)$

依据上式即可完成虚拟微透镜EI图像的获取。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。