一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)，包括：圖像獲取模塊，該圖像獲取模塊用于獲取倒立一級(jí)像；圖像翻轉(zhuǎn)模塊，該圖像翻轉(zhuǎn)模塊用于將圖像獲取模塊獲取的一級(jí)像進(jìn)行深度翻轉(zhuǎn)得到二級(jí)像；采集模塊，該采集模塊與圖像翻轉(zhuǎn)模塊相貼合，所述采集模塊用于采集獲二級(jí)像；顯示模塊，該顯示模塊用于將獲取模塊采集的二級(jí)像進(jìn)行顯示得到三維場(chǎng)景；所述圖像獲取模塊、圖像翻轉(zhuǎn)模塊、采集模塊中心處于同一水平位置。本發(fā)明所述的一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)，無(wú)需對(duì)圖像進(jìn)行二次獲取，可單次實(shí)時(shí)獲取無(wú)深度翻轉(zhuǎn)像，無(wú)需任何數(shù)字計(jì)算，滿足了實(shí)時(shí)性要求。
【專利說(shuō)明】一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于三維立體顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)?！尽颈尘凹夹g(shù)】】
[0002]集成成像是目前最有前景的三維顯示技術(shù)之一，可以提供全彩色，準(zhǔn)連續(xù)視差立體圖像，并且不需要輔助觀看設(shè)備等，無(wú)需相干光源，無(wú)視覺(jué)疲勞，因此得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]傳統(tǒng)集成成像將記錄微單元圖像陣列直接用于顯示，如圖1所示，傳統(tǒng)集成成像在獲取過(guò)程中，景物10經(jīng)微透鏡陣列11和位于微透鏡陣列后焦面的圖像傳感器12對(duì)三維場(chǎng)景進(jìn)行成像，得到一組微單元圖像陣列。在重構(gòu)過(guò)程，將記錄的微單元圖像陣列由圖像傳感器12顯示，圖像傳感器放在微透鏡陣列11的后焦面上，在微透鏡陣列前方即可觀看到三維重構(gòu)圖像13，但是三維重構(gòu)圖像13出現(xiàn)了深度翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
[0004]深度翻轉(zhuǎn)一直是集成成像的瓶頸之一，研究者提出很多方法消除深度翻轉(zhuǎn)效應(yīng)。Ives等早在1931年提出兩步光學(xué)記錄模型，即將獲取的微單元圖像先進(jìn)行光學(xué)重構(gòu)，得到深度翻轉(zhuǎn)的三維重構(gòu)圖像，對(duì)深度翻轉(zhuǎn)的三維重構(gòu)圖像三維圖像再次進(jìn)行獲取，將二次獲取的微單元圖像用于顯示，即可消除深度翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，但此方法需要額外的獲取步驟，并且會(huì)導(dǎo)致圖像退化。隨后有人提出數(shù)字兩步記錄方法，即利用計(jì)算機(jī)模擬光學(xué)二次記錄過(guò)程，但數(shù)字兩步記錄計(jì)算量大，難以滿足實(shí)時(shí)性要求。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)，目的在于構(gòu)造無(wú)深度翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象的集成成像系統(tǒng)，無(wú)需對(duì)圖像進(jìn)行二次獲取，可單次實(shí)時(shí)獲取無(wú)深度翻轉(zhuǎn)像，無(wú)需任何數(shù)字計(jì)算，滿足了實(shí)時(shí)性要求。
[0006]本發(fā)明提供一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)，包括:
[0007]圖像獲取模塊，該圖像獲取模塊用于獲取倒立一級(jí)像；
[0008]圖像翻轉(zhuǎn)模塊，該圖像翻轉(zhuǎn)模塊用于將圖像獲取模塊獲取的一級(jí)像進(jìn)行深度翻轉(zhuǎn)得到二級(jí)像；
[0009]采集模塊，該采集模塊與圖像翻轉(zhuǎn)模塊相貼合，所述采集模塊用于采集獲二級(jí)像；
[0010]顯示模塊，該顯示模塊用于將獲取模塊采集的二級(jí)像進(jìn)行顯示得到三維場(chǎng)景；
[0011]所述圖像獲取模塊、圖像翻轉(zhuǎn)模塊、采集模塊中心處于同一水平位置。
[0012]特別的，所述圖像翻轉(zhuǎn)模塊為負(fù)折射率介質(zhì)平板，該負(fù)折射率介質(zhì)平板的折射率Ii1 為-1。
[0013]特別的，所述圖像翻轉(zhuǎn)模塊高度大于獲取模塊高度，該圖像翻轉(zhuǎn)模塊高度必須滿足如下公式:
[0014]H > - + (N-1) P ,
_g _
[0015]其中，N為微透鏡個(gè)數(shù)，P為單個(gè)微透鏡高度，L為物距，g為像距。
[0016]特別的，所述圖像翻轉(zhuǎn)模塊與獲取模塊的上下端設(shè)有黑色屏障。
[0017]特別的，所述采集模塊為負(fù)折射率微透鏡陣列，該采集模塊折射率n2小于圖像翻轉(zhuǎn)模塊折射率Ill。
[0018]特別的，所述顯示模塊為正折射率微透鏡陣列，該顯示模塊折射率n3等于_n2。
[0019]特別的，所述圖像獲取模塊為深度控制透鏡。
[0020]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供的一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1.可單次實(shí)時(shí)獲取無(wú)深度翻轉(zhuǎn)像，無(wú)需二次獲??；
[0022]2.成像過(guò)程中抑制圖像降質(zhì)，圖像無(wú)畸變；
[0023]3.在深度翻轉(zhuǎn)中圖像分辨率無(wú)退化。
【【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)集成成像原理圖；
[0025]圖2為本發(fā)明負(fù)折射率介質(zhì)平板的成像原理圖；
[0026]圖3為光在負(fù)折射率介質(zhì)空間到負(fù)折射率介質(zhì)組成的球面透鏡陣列的傳播原理圖；
[0027]圖4為物體于本發(fā)明無(wú)深度翻轉(zhuǎn)成像系統(tǒng)中成像過(guò)程圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0028]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]請(qǐng)參閱圖2，不同深度的物體20 (此處選取A、B和C)所發(fā)出的光線經(jīng)空氣21經(jīng)過(guò)負(fù)折射率平板23的折射，在負(fù)折射率介質(zhì)平板23中對(duì)應(yīng)形成正立實(shí)像24 (A'、B'、C')，




物體20和正立實(shí)像24位于折射界面22兩側(cè)，物距像距滿足
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)，其特征在于，包括: 圖像獲取模塊(41)，該圖像獲取模塊(41)用于獲取倒立一級(jí)像； 圖像翻轉(zhuǎn)模塊(43)，該圖像翻轉(zhuǎn)模塊(43)用于將圖像獲取模塊獲取的一級(jí)像進(jìn)行深度翻轉(zhuǎn)得到二級(jí)像； 采集模塊(45)，該采集模塊(45)與圖像翻轉(zhuǎn)模塊(43)相貼合，所述采集模塊用于采集獲_■級(jí)像； 顯示模塊(48)，該顯示模塊(48)用于將獲取模塊采集的二級(jí)像進(jìn)行顯示得到三維重構(gòu)像， 所述圖像獲取模塊(41)、圖像翻轉(zhuǎn)模塊(43)、采集模塊(45)中心處于同一水平位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像翻轉(zhuǎn)模塊(43)為負(fù)折射率介質(zhì)平板，該負(fù)折射率介質(zhì)平板的折射率Ii1為-1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像翻轉(zhuǎn)模塊(43)高度大于獲取模塊(45)高度，該圖像翻轉(zhuǎn)模塊(43)高度必須滿足如下公式:
H > — + i /Vr -1) P ? _g 」 其中，N為微透鏡個(gè)數(shù)，P為微透鏡之間的間距，L為物距，g為像距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像翻轉(zhuǎn)模塊(43)與采集模塊(45)的上下端設(shè)有黑色屏障(44)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述采集模塊(45)為負(fù)折射率微透鏡陣列，該采集模塊(45)折射率n2小于圖像翻轉(zhuǎn)模塊(43)折射率
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示模塊(48)為正折射率微透鏡陣列，該顯示模塊(48)折射率n3等于-n2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)深度翻轉(zhuǎn)三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像獲取模塊(41)為深度控制透鏡。
【文檔編號(hào)】H04N13/00GK104168470SQ201410406271
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】王曉蕊, 李玙霞, 張建磊, 陳曉祥, 黃曦, 劉德連, 董維科, 張建奇 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)