普通二维平面视频信号的立体化处理方法.doc

普通二维平面视频信号的立体化处理传统的立体电视系统只能接收播放用特制的立体摄象机拍摄的立体电视图像，而立体电视的拍摄过程要比普通电视的拍摄过程复杂，因此立体电视的片源比较少，立体视频图像的计算机处理与显示系统可以把通过电视天线、有线电视传送来的普通电视信号或其它视频播放设备输出的电视图像信号实时变换成有利体效果的立体电视图像，这在一定程度上解决了立体电视片源不足的问题。在立体电视系统中，立体图像是由两台相隔一定距离的摄像机从两个不同的方向摄取的，两幅图象的差异由物体的深度引起，因此，两幅图象的差异代表着物体的深度。图A2.1立体摄象机拍摄形成的视差图像示意图图A2.1是由立体摄象机拍摄形成的视差图像示意图。图中Al、B、Cl为左摄像机摄取A、B、C三点时所成的左图像，Ar、B、Cr是为右摄像机摄取A、B、C三点时所成的右图像。显示屏幕上的视差距AlAr、BB、ClCr是由被摄对象A、B、C的远近决定的。如图所示的例子中，A点比较远，Al在Ar的左边，B点居中，Bl和Br重合，Cl在Cr的右边。而且AlAr、ClCr的值决定于A、C两点的深度。这就是说，视差距的的方向和大小是由原景物的真实深度决定的。人左、右双眼（El、Er）观看图A2.1所显示的图像时，由图中的几何关系可知A点位于屏幕之后；B点的立体像在屏幕上；C点的立体像位于屏幕之前。如用普通的平面电视摄像机摄取前述的远近不同的A、B、C三个点，若不作特殊的处理的话，在接收显示屏幕上即显示A、B、C如图A2.2所示。这就是普通电视显示的图象。图A2.2无视差的普通电视图像示意图如果对平面图图像进行特殊处理，使其显示的平面图像上的每一个象素沿水平方向按一定规律分解成两个象素，这样就得到两幅稍有差异的平面图象。如下图所示。图中A、B、C三点按照一定的规律将A点分成Al、Ar两点；B点分解成的两点与B点重合；C点分解成Cl、Cr两点，当左、右眼分别看Al、B、Cl和Ar、B、Cr时，即能产生A点比较近，B点居中、C点较远的深度感。如果能够把普通电视图像的像点做上述的分离处理即可得到两个具有差异的图像，这两个有差异的图像可以作为立体电视的左、右视差图像，从而可以实现将普通电视图像变成立体电视图像的设计构想。在实际的图像处理中采用的是将普通的电视信号的奇数场图像信号进行延时处理，而偶数场图像信号保持不变的方式来获得稍有差异的图像的。通过对奇数场图像信号的延时处理，使奇数场图像和偶数场图像在水平方向上相互分开一定的距离，所形成的视差距x与两场图象信号的相对延迟时间d之间的关系为xd 式中L为显示屏幕光栅的水平长度，Ts为水平扫描正程时间。式(1)表明，视差距x与相对延迟时间d成正比。因此我们可以使奇数场图象信号通过延时间可以控制的可变延时电路。为使延时时间d按设定的规律变化，必须设计相应的控制信号，使视差距x也按设定的规律变化。从而可以使普通的电视图像变成具有视差的图像。另一方面，可以求得相对深度D/D与视差x的关系：D/Dx/(P-x)= (x/P)/(1-x/P) 式中D为观看者至显示屏幕的距离。P为瞳孔距。式（1）和式（2）定了相对深度D/D，视差距x和相对延时d之间的关系。为了获得相对深度D/D沿显示屏幕的某一分布，由式(2)可以求出相应的视差距x沿屏幕的分布规律，进而由式(1)求得相对延时时间d沿屏幕分布的函数df（x，y）。根据相对延迟时间d与屏幕坐标x、y之