用于立体视觉呈现的人眼观察图像的生成方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于立体视觉呈现的人眼观察图像的生成方法和装置，涉及数据处理技术领域，该方法包括获取被视物的图像数据；根据预设的人眼双目观察图和所述人眼双目观察图对应的人眼双目观察坐标系，确定所述被视物的图像数据对应的坐标转换关系；根据确定的所述坐标转换关系，将所述被视物的图像数据分别转换为左眼图像数据和右眼图像数据；将所述左眼图像数据和所述右眼图像数据进行显示变换，得到所述被视物的双目观察图像。本发明专利技术可以有效的生成人眼可视的可呈现立体视觉的双目观察图像，缓解了现有技术中用于呈现立体视觉的双目图像的制作方式成本较高的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据处理
，尤其是涉及一种用于立体视觉呈现的人眼观察图像的生成方法和装置。
技术介绍
目前，一般采用三维点云数据格式作为三维空间物体的位置和尺寸的数字化描述方式，这种格式的数据对应的三维数据采集设备主要有三维扫描仪、三维坐标测量仪、遥感和航测设备等。三维点云数据和对应的采集手段，一般用于工程设计、反求工程、大地测量、文物保护和三维重建等各个方面。这些点云数据普遍为多次多角度测量结果的数据叠加，且这些点云数据的处理方式基本为后期处理，而为了实现应用目的，三维点云数据处理软件在进行背景分离、数据拼接、尺寸测量和三维重建等时均需要人工参与，较为繁琐。现有的三维立体显示一般采用3D影像或VR等方式呈现，其通常采用两台或者两台以上影像采集设备分别按照人眼双目视觉左眼图像和右眼图像进行采集，并针对采集到的左眼图像和右眼图像分别进行处理和呈现操作后，人眼才可通过3D眼镜和VR放映设备进行观看，当人的左右眼同时看到分别呈现的图像后，人脑就将两幅图像自动合成为立体图像。然而3D影像或VR内容的制作一般需要专用设备拍摄，并通过复杂的人工后期处理后制作完成，如若播放，还需要立体眼镜等辅助设备协助，才可以使人观看到立体图像。将采集数据转换为立体图像的制作过程复杂，需要有专业人员参与才可完成，周期较长，制作费用较高，总体成本较高。针对上述呈现立体图像的制作方式成本较高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种立体视觉图像的生成方法和装置，以缓解现有技术中用于立体图像视觉呈现的图像的制作方式成本较高的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种立体视觉图像的生成方法，包括：获取被视物的图像数据；其中，所述图像数据包括三维点云数据或由正向投影图和正向深度图对应的数据构成的三维数据；根据预设的人眼双目观察图和所述人眼双目观察图对应的人眼双目观察坐标系，确定所述被视物的图像数据对应的坐标转换关系；其中，所述人眼双目观察图包括左眼观察图和右眼观察图；根据确定的所述坐标转换关系，将所述被视物的图像数据分别转换为左眼图像数据和右眼图像数据；其中，所述左眼图像数据和所述右眼图像数据是分别对应所述左眼观察图和所述右眼观察图的二维图像数据；将所述左眼图像数据和所述右眼图像数据进行显示变换，得到所述被视物的双目观察平面图像，该图像一般用于立体视觉虚拟现实呈现。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，获取被视物的图像数据包括：所述三维点云数据Iuv(i,j)在基于三维机器视觉测量系统建立的基础三维直角坐标系OXYZ中表示为：或其中，所述三维点云数据是根据所述三维机器视觉测量系统的单次测量的测量结果得到的被视物表面的数据集合，该数据集合对应于由离散的点组成的多曲面状分布式空间结构，u和v分别是三维机器视觉测量系统单次测量对应的二维测量平面的宽度方向和高度方向上的测量点量或像素点量，i、j表示某个测量点或像素点在二维测量平面上的位置，其中0≤i≤u-1，0≤j≤v-1，i、j均为整数，x(i,j),y(i,j),z(i,j)为由三维机器视觉测量系统测得的测量点或像素点对应的被视点的空间位置坐标，R(i,j),G(i,j),B(i,j)为由三维机器视觉测量系统测得的测量点或像素点对应的被视点表面的颜色值，g(i,j)为由三维机器视觉测量系统测得的测量点或像素点对应的被视点表面的灰度值。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，获取被视物的图像数据包括：所述正向投影图表示为：或所述正向深度图表示为：其中，所述被视物的正向投影图和正向深度图对应的三维数据FTuv(i,j)表示为：或者其中，u和v分别是三维机器视觉测量系统单次测量对应的二维测量平面的宽度方向和高度方向上的测量点量或像素点量，i、j表示某个测量点或像素点在二维测量平面上的位置，其中0≤i≤u-1，0≤j≤v-1，i、j均为整数，x(i,j),y(i,j),z(i,j)为由三维机器视觉测量系统测得的测量点或像素点对应的被视点的空间位置坐标，R(i,j),G(i,j),B(i,j)为由三维机器视觉测量系统测得的测量点或像素点对应的被视点表面的颜色值，g(i,j)为由三维机器视觉测量系统测得的测量点或像素点对应的被视点表面的灰度值；所述被视物的正向投影图所在的正向观察面的原点坐标为(a,b,c),μxF和μyF分别为正向投影图以及正向深度图的宽度方向的像元尺寸和高度方向的像元尺寸，L为被视物基于正向观察面的深度值。结合第一方面的第一种或第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：在所述基础三维直角坐标系OXYZ中的X轴的正负半轴上对称设置人眼双目焦点；其中，所述人眼双目焦点包括左眼焦点Oa和右眼焦点Ob；分别以左眼焦点Oa和右眼焦点Ob为起点分别设置两个垂直观察深度坐标轴，其中，每个所述垂直观察深度坐标轴分别与OXY平面垂直且在OXZ面；在与OXY平面上距离为人眼的观察焦距f的正向平面上，以两个所述垂直观察深度坐标轴与所述正向平面的交点Oa’和Ob’为中心分别设置左眼观察图和右眼观察图；其中，所述正向平面平行于OXY平面；在所述左眼观察图内以Oa’为坐标原点建立左眼观察直角坐标系Oa’XaYa，在所述右眼观察图内以Ob’为坐标原点建立右眼观察直角坐标系Ob’XbYb；将左眼观察直角坐标系和右眼观察直角坐标系作为人眼双目观察坐标系。结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，按照以下公式确定所述被视物的图像数据对应的坐标转换关系：其中，(Pax,Pay)为被视物的点P在所述左眼观察直角坐标系内的坐标，(Pbx,Pby)为被视物的点P在所述右眼观察直角坐标系内的坐标；(Px,Py,Pz)被视物的点P在所述基础三维直角坐标系OXYZ下的坐标；m为左眼焦点Oa和右眼焦点Ob的间距。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，根据确定的所述坐标转换关系，将所述被视物的图像数据分别转换为左眼图像数据和右眼图像数据包括：当图像数据为三维点云数据时，按照以下公式，将所述被视物的三维点云数据转为左眼图像数据：A(p,q)＝[R(i,j),G(i,j),B(i,j)]或A(p,q)＝g(i,j)按照以下公式，将所述被视物的三维点云数据转为右眼图像数据：B(p,q)＝[R(i,j),G(i,j),B(i,j)]或B(p,q)＝g(i,j)其中，A(p,q)为被视物在左眼观察图中的颜色或灰度值；B(p,q)为被视物在右眼观察图中的颜色或灰度值；p为被视物在左眼观察图或右眼观察图中的横坐标值；q为被视物在左眼观察图或右眼观察图中的纵坐标值。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，根据确定的所述坐标转换关系，将所述被视物的图像数据分别转换为左眼图像数据和右眼图像数据包括：当图像数据为由正向投影图和正向深度图对应的数据构成的三维数据时，按照以下公式，将所述被视物的由正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于立体视觉呈现的人眼观察图像的生成方法，其特征在于，包括：获取被视物的图像数据；其中，所述图像数据包括三维点云数据或由正向投影图和正向深度图对应的数据构成的三维数据；根据预设的人眼双目观察图和所述人眼双目观察图对应的人眼双目观察坐标系，确定所述被视物的图像数据对应的坐标转换关系；其中，所述人眼双目观察图包括左眼观察图和右眼观察图；根据确定的所述坐标转换关系，将所述被视物的图像数据分别转换为左眼图像数据和右眼图像数据；其中，所述左眼图像数据和所述右眼图像数据是分别对应所述左眼观察图和所述右眼观察图的二维图像数据；将所述左眼图像数据和所述右眼图像数据进行显示变换，得到所述被视物的双目平面观察图，所述双目平面观察图包括左眼观察图和右眼观察图，其中，所述双目平面观察图应用于立体视觉呈现。

【技术特征摘要】
1.一种用于立体视觉呈现的人眼观察图像的生成方法，其特征在于，包括：获取被视物的图像数据；其中，所述图像数据包括三维点云数据或由正向投影图和正向深度图对应的数据构成的三维数据；根据预设的人眼双目观察图和所述人眼双目观察图对应的人眼双目观察坐标系，确定所述被视物的图像数据对应的坐标转换关系；其中，所述人眼双目观察图包括左眼观察图和右眼观察图；根据确定的所述坐标转换关系，将所述被视物的图像数据分别转换为左眼图像数据和右眼图像数据；其中，所述左眼图像数据和所述右眼图像数据是分别对应所述左眼观察图和所述右眼观察图的二维图像数据；将所述左眼图像数据和所述右眼图像数据进行显示变换，得到所述被视物的双目平面观察图，所述双目平面观察图包括左眼观察图和右眼观察图，其中，所述双目平面观察图应用于立体视觉呈现。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取被视物的图像数据包括：所述三维点云数据Iuv(i,j)在基于三维机器视觉测量系统建立的基础三维直角坐标系OXYZ中表示为：Iuv(i,j)=Σi=0u-1Σj=0v-1[x(i,j),y(i,j),z(i,j),R(i,j),G(i,j),B(i,j)]]]>或Iuv(i,j)=Σi=0u-1Σj=0v-1[x(i,j),y(i,j),z(i,j),g(i,j)]]]>其中，所述三维点云数据是根据所述三维机器视觉测量系统的单次测量的测量结果得到的被视物表面的数据集合，该数据集合对应于由离散的点组成的多曲面状分布式空间结构，u和v分别是三维机器视觉测量系统单次测量对应的二维测量平面的宽度方向和高度方向上的测量点量或像素点量，i、j表示某个测量点或像素点在二维测量平面上的位置，其中0≤i≤u-1，0≤j≤v-1，i、j均为整数，x(i,j),y(i,j),z(i,j)为由三维机器视觉测量系统测得的测量点或像素点对应的被视点的空间位置坐标，R(i,j),G(i,j),B(i,j)为由三维机器视觉测量系统测得的测量点或像素点对应的被视点表面的颜色值，g(i,j)为由三维机器视觉测量系统测得的测量点或像素点对应的被视点表面的灰度值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取被视物的图像数据包括：所述正向投影图表示为：FTuv(x(i,j)-aμxF,y(i,j)-bμyF)=Σi=0u-1Σj=0v-1[R(i,j),G(i,j),B(i,j)]]]>或FTuv(x(i,j)-aμxF,y(i,j)-bμyF)=Σi=0u-1Σj=0v-1[g(i,j)]]]>所述正向深度图表示为：FSTuv(x(i,j)-aμxF,y(i,j)-bμyF)=Σi=0u-1Σj=0v-1[z(i,j)-cL×255]]]>其中，所述被视物的正向投影图和正向深度图对应的三维数据FTuv(i,j)表示为：FTuv(i,j)=Σi=0u-1Σj=0v-1[x(i,j),y(i,j),z(i,j),R(i,j),G(i,j),B(i,j)]]]>或者FTuv(i,j)==Σi=0u-1Σj=0v-1[x(i,j),y(i,j),z(i,j),g(i,j)]]]>其中，u和v分别是三维机器视觉测量系统单次测量对应的二维测量平面的宽度方向和高度方向上的测量点量或像素点量，i、j表示某个测量点或像素点在二维测量平面上的位置，其中0≤i≤u-1，0≤j≤v-1，i、j均为整数，x(i,j),y(i,j),z(i,j)为由三维机器视觉测量系统测得的测量点或像素点对应的被视点的空间位置坐标，R(i,j),G(i,j),B(i,j)为由三维机器视觉测量系统测得的测量点或像素点对应的被视点表面的颜色值，g(i,j)为由三维机器视觉测量系统测得的测量点或像素点对应的被视点表面的灰度值；所述被视物的正向投影图所在的正向观察面的原点坐标为(a,b,c),μxF和μyF分别为正向投影图以及正向深度图的宽度方向的像元尺寸和高度方向的像元尺寸，L为被视物基于正向观察面的深度值。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述基础三维直角坐标系OXYZ中的X轴的正负半轴上对称设置人眼双目焦点；其中，所述人眼双目焦点包括左眼焦点Oa和右眼焦点Ob；分别以左眼焦点Oa和右眼焦点Ob为起点分别设置两个垂直观察深度坐标轴，其中，每个所述垂直观察深度坐标轴分别与OXY平面垂直且在OXZ面；在与OXY平面上距离为人眼的观察焦距f的正向平面上，以两个所述垂直观察深度坐标轴与所述正向平面的交点Oa’和Ob’为中心分别设置左眼观察图和右眼观察图；其中，所述正向平面平行于OXY平面；在所述左眼观察图内以Oa’为坐标原点建立左眼观察直角坐标系Oa’XaYa，在所述右眼观察图内以Ob’为坐标原点建立右眼观察直角坐标系Ob’XbYb；将左眼观察直角坐标系和右眼观察直角坐标系作为人眼双目观察坐标系。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，按照以下公式确定所述被视物的图像数据对应的坐标转换关系：Pay=Pby=Py×fPz]]>Pax=fPz×(m2+Px)]]>Pbx=fPz×(Px-m2)]]>其中，(Pax,Pay)为被视物的点P在所述左眼观察直角坐标系内的坐标，(Pbx,Pby)为被视物的点P在所述右眼观察直角坐标系内的坐标；(Px,Py,Pz)被视物的点P在所述基础三维直角坐标系OXYZ下的坐标；m为左眼焦点Oa和右眼焦点Ob的间距。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据确定的所述坐标转换关系，将所述被视物的图像数据分别转换为左眼图像数据和右眼图像数据包括：当图像数据为三维点云数据时，按照以下公式，将所述被视物的三维点云数据转为左眼图像数据：p=fz(i,j)×(m2+x(i,j))]]>q=y(i,j)×fz(i,j)]]>A(p,q)＝[R(i,j),G(i,j),B(i,j)]或A(p,q)＝g(i,j)按照以下公式，将所述被视物的三维点云数据转为右眼图像数据：p=fz(i,j)×(x(i,j)-m2)]]>q=y(i,j)×fz(i,j)]]>B(p,q)＝[R(i,j),G(i,j),B(i,j)]或B(p,q)＝g(i,j)其中，A(p,q)为被视物在左眼观察图中的颜色或灰度值；B(p,q)为被视物在右眼观察图中的颜色或灰度值；p为被视物在左眼观察图或右眼观察图中的横坐标值；q为被视物在左眼观察图或右眼观察图中的纵坐标值。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据确定的所述坐标转换关系，将所述被视物的图像数据分别转换为左眼图像数据和右眼图像数据包括：当图像数据为由正向投影图和正向深度图对应的数据构成的三维数据时，按照以下公式，将所述被视物的由正向投影图和正向深度图对应的数据构成的三维数据转为左眼图像数据：p=f(FST(i,j)×L255+c)×(m2+(i×μxF+a))]]>q=(j×μyF+b)×f(FST(i,j)×L255+c)]]>A(p,q)＝[R(i,j),G(i,j),B(i,j)]或A(p,q)＝g(i,j)按照以下公式，将所述被视物的由正向投影图和正向深度图对应的数据构成的三维数据转为右眼图像数据：p=f(FST(i,j)×L255+c)×((i×μxF+a)-m2)]]>q=(j×μyF+b)×f(FST(i,j)×L255+c)]]>B(p,q)＝[R(i,j),G(i,j),B(i,j)]或B(p,q)＝g(i,j)其中，A(p,q)为被视物在左眼观察图中的颜色或灰度值；B(p,q)为被视物在右眼观察图中的颜色或灰度值；p为被视物在左眼观察图或右眼观察图中的横坐标值；q为被视物在左眼观察图或右眼观察图中的纵坐标值；L＝zmax-zmin+δl；zmax是所述图像数据中深度坐标最大值，zmin是所述图像数据中深度坐标最小值，δl为预设的深度调整值。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，将所述左眼图像数据和所述右眼图像数据进行显示变换，得到所述被视物的双目平面观察图包括：根据p、q、A(p,q)和B(p,q)确定pmax和qmax；根据预先设置的人眼显示图像大小调整值δu和δv，通过以下公式确定左眼图像数据和右眼图像数据的像元尺寸：μu=pmax×2+δuU;μv=qmax×2+δvV]]>其中，μu和μv分别为左眼图像数据以及右眼图像数据的宽度方向的像元尺寸和高度方向的像元尺寸；U为图像横向像素数量及横向分辨率，V为图像纵向像素数量及纵向分辨率；调整pmax、qmax、δu和δv，使μu和μv数值相同；设置所述左眼图像数据为A(u,v)＝A(p,q)，所述右眼图像数据为B(u,v)＝B(p,q)，其中，为图像横向的像素数量坐标值，为图像纵向像素数量坐标值；确定左眼观察图像Auv(u,v)和所述右眼观察图像Buv(u,v)如下：或Auv(u,v)=Σi=0U-1Σj=0V-1[g(u,v)]]]>或Buv(u,v)=Σi=0U-1Σj=0V-1[g(u,v)].]]>9.一种用于立体视觉呈现的人眼观察图像生成装置，其特征在于，包括：图像数据获取模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹亮，
申请(专利权)人：北京视觉智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11