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論文題目：全景成像的計算機重構技術研究
全景成像技術(Integral Imaging,Ⅱ)是一種新型三維圖像技術,它利用微透鏡陣列來記錄、顯示全真的三維場景。這種技術在不需要任何觀察設備的情況下,在空間上再現了三維圖像,而且不需要輔助光源顯示立體圖像,能給觀察者提供連續視點、全視差的真實的立體圖像,克服了眼睛集中適應性調節衝突問題。因爲全景成像技術具有上述優點,所以它吸引了越來越多的科技工作者和公司的重視,成爲三維圖像領域內的研究熱點,但全景成像系統的重構圖像分辨率較低一直是影響該技術發展的主要問題之一。
在解決全景成像系統重構分辨率低的問題時,一般有兩類方法：基於光學的方法和基於計算機的重構算法的改進。本文在現有的全景成像系統條件下,重點研究瞭如何根據全景成像特點,利用計算機改進重構算法,從而提高重構圖像的分辨率。本文首先總結了目前存在的幾類三維立體顯示技術以及各自特點,並對全景成像技術的基本理論進行了分析,包括全景成像技術的工作原理、性能指標和全景成像系統的分類。
接着,論文探討了重構圖像的分辨率限制問題,分析了Ⅱ分辨率的計算、衍射效應和聚焦誤差對分辨率的影響等問題。在介紹了目前採用的改善重構分辨率的光學方法之後,本文對傳統的計算機重構三維物體的方法進行了總結和實驗。同時,重點研究了全景圖像的去噪過程,根據全景圖像的特點,提出一種基於元素圖像的局部去噪方法,這種方法在取得與傳統技術相同的去噪效果的同時, 還能保持元素圖像之間邊界的清晰度,對全景圖像的後續處理非常有利。
通過改進重構算法來提高重構圖像分辨率的方法不需要機械運動和額外設備,更具有靈活性和可行性。本文提出了一種基於相似像素塊平滑過渡的圖像後處理方法,使用該方法處理後,屬於同一個灰度值變化平緩區域內的相鄰像素塊的灰度值就能平滑過渡,這樣的圖像後處理過程既緩解了像素塊間的灰度不連續性,又能保持重要的邊緣信息,改善了重構圖像的視覺效果。
另外,本文又提出一種改善計算機重構圖像視覺質量的方法,該方法利用3D空間的物體部分在每個元素圖像中形成的.匹配區域的紋理特徵,從兩個相鄰的元素圖像中的匹配區域提取出多個像素,經過加權計算重構出相應的圖像區域。該方法與傳統的計算機重構方法相比,提高了圖像分辨率,改善了重構圖像的視覺質量。最後本文對圖像的超分辨率重構技術進行了研究,提出將超分辨率處理技術引入到重構的視圖序列的後處理過程中,並設計了單幅視圖和多幅連續視圖的超分辨率處理的方法。同時,文中對提出的各種算法進行了仿真實驗,得到了較理想的結果。
摘要4-5
ABSTRACT5-7
目錄7-9
第一章 緒論9-17
1.1 三維顯示技術概述9-10
1.2 全景成像技術10-13
1.3 課題的選題依據、研究思路和主要創新點13-15
1.4 論文的主要研究內容和組織結構15-17
第二章 三維立體顯示技術17-25
2.1 立體視覺的形成17-18
2.2 立體顯示技術分類18-23
2.3 本章小節23-25
第三章 全景成像技術的理論框架25-41
3.1 全景成像技術的工作原理25-27
3.2 全景成像技術的發展歷史27-32
3.3 全景成像技術的性能指標32-38
3.4 全景成像系統的分類38-40
3.5 本章小節40-41
第四章 全景成像系統重構圖像的分辨率41-51
4.1 重構圖像的分辨率41-45
4.2 改善重構圖像分辨率的光學方法45-49
4.3 本章小節49-51
第五章 全景成像的計算機重構51-69
5.1 全景成像的計算機重構原理51-52
5.2 計算機重構圖像質量評價52-54
5.3 傳統的全景成像計算機重構方法54-57
5.4 非週期性提取像素的計算機重構57-59
5.5 全景圖像的去噪59-67
5.6 本章小節67-69
第六章 提高全景成像重構分辨率的計算機技術69-85
6.1 基於透鏡陣列模型的計算機重構69-72
6.2 立體匹配像素的計算機重構72-75
6.3 基於相似像素塊平滑過渡的圖像後處理75-79
6.4 基於匹配區域紋理信息的計算機重構79-83
6.5 本章小節83-85
第七章 全景圖像的超分辨率重構85-107
7.1 超分辨率重構的概念85-86
7.2 超分辨率重構的理論基礎86-88
7.3 超分辨率重構圖像的方法88-96
7.4 多幀圖像超分辨率重構中的配准算法96-98
7.5 全景圖像的超分辨率重構98-100
7.6 實驗結果與分析100-104
7.7 本章小節104-107
第八章 總結與展望107-109
致謝109-111
參考文獻111-119
發表論文和參與科研項目情況119