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自由立体显示中虚拟视点生成算法研究与实现

作　者: 刘丹
导　师: 侯春萍；雷建军
学　校: 天津大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 自由立体显示虚拟视点生成特征点提取图像分割视差估计
分类号: TN873
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 75次
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内容摘要

自从显示设备诞生之日起,从显示设备中重现客观世界的立体感和真实性一直是人类的梦想。近年来,自由立体显示技术引起了国内外学者的极大兴趣,它能够再现景物的深度信息,使观看者获得立体感。虚拟视点生成是自由立体显示的关键技术之一,是指利用两个或多个摄像机拍摄的同一场景的图像生成此场景其他各个视点的图像,生成的虚拟视点视图可以满足多视点自由立体显示的需求。本文首先对立体视觉原理、立体显示技术以及虚拟视点生成技术做了论述。在此基础之上,以立体图像对为实验对象,通过特征点提取、特征点匹配、Delaunay三角剖分和图像变形技术生成新的虚拟视点视图。本文还运用基于Mean Shift图像分割权值的相关窗口匹配方法计算立体图像对的视差图,对视差图进行平滑后,通过视图插值、空洞填补和噪声处理绘制视点位于图像对中间任意位置的虚拟视点视图。最后,本文对基于特征点提取和基于区域分割的虚拟视图绘制算法分别进行八视点图像绘制和显示实验,并分析了去除误匹配、空洞填补以及图像分割中带宽参数对视差估计和视图绘制的影响。大量的实验数据和主观评价表明,本文的算法具有较好的效果,绘制的虚拟视图轮廓清晰,大部分纹理细节被保留,与原立体图像对结合后进行立体显示,立体效果明显。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 立体视觉原理  7-8
  1.2 立体显示技术  8-11
  1.3 论文的组织结构  11-12
第二章虚拟视点生成技术概述  12-24
  2.1 虚拟视点生成技术分类  12
  2.2 基于模型的绘制技术  12-14
    2.2.1 基本概念  12-13
    2.2.2 基于模型绘制技术的优点  13
    2.2.3 基于模型绘制技术的局限性  13-14
  2.3 基于图像的绘制技术  14-23
    2.3.1 基本概念  14
    2.3.2 基于图像绘制技术的优越性  14-15
    2.3.3 基于图像绘制技术的发展现状  15-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章基于特征点提取的虚拟视点绘制  24-44
  3.1 特征点提取  24-30
    3.1.1 Harris 算子  25
    3.1.2 Forstner 算子  25-26
    3.1.3 SUSAN 算子  26-28
    3.1.4 Moravec 算子  28-30
  3.2 特征点匹配  30-34
    3.2.1 基于图像灰度的匹配  30
    3.2.2 基于图像特征的匹配  30-31
    3.2.3 归一化协方差匹配  31-34
  3.3 Delaunay 三角剖分与图像变形  34-39
    3.3.1 Delaunay 三角剖分  34-37
    3.3.2 基于图像变形的虚拟视图绘制  37-39
  3.4 基于LM 算法的虚拟视图绘制  39-43
  3.5 本章小节  43-44
第四章基于区域分割的虚拟视点绘制  44-68
  4.1 图像分割概述  44-48
    4.1.1 阈值分割法  44-45
    4.1.2 边界分割法  45
    4.1.3 区域分割法  45-46
    4.1.4 模式分类分割法  46
    4.1.5 国内外发展现状  46-48
  4.2 基于Mean Shift 的彩色图像分割  48-52
    4.2.1 Mean Shift 算法概述  48-50
    4.2.2 Mean Shift 图像分割  50-52
  4.3 视差估计  52-63
    4.3.1 初始视差估计  55-61
    4.3.2 视差图平滑  61-63
  4.4 虚拟视点绘制  63-67
    4.4.1 视图插值  63-64
    4.4.2 空洞填补  64-65
    4.4.3 噪声处理  65-67
  4.5 本章小结  67-68
第五章面向多视点立体显示的虚拟视点绘制  68-86
  5.1 基于特征点提取的八视点绘制实验  68-71
  5.2 基于区域分割的八视点绘制实验  71-75
  5.3 去除误匹配对视差估计的影响  75-78
  5.4 空洞填补对虚拟视图绘制质量的影响  78-81
  5.5 带宽参数对视差图平滑和视图绘制的影响  81-85
  5.6 本章小节  85-86
第六章总结与展望  86-88
参考文献  88-93
英文缩略语表  93-94
致谢  94

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