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裸眼3D技术具有数据量小、传输效率高、显示内容可自适应调节,用户交互性好等优点。 下面是我整理了裸眼3d技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!
基于深度图的多视点裸眼3D立体视频技术研究
摘要:3D立体视频技术正引起越来越多的关注,但是目前绝大多数3D视频系统需要佩戴特殊眼镜才能够观看立体效果,或者要求观看者必须从某个固定角度进行观看。而多视点裸眼3D立体视频系统则可以避免以上两点限制,得到最好的3D观看体验。目前国际上最前沿的3D立体视频研究集中在基于深度图的多视点3D立体视频技术上面,本文对基于深度图的多视点裸眼3D立体视频系统的几个关键技术环节,包括深度图提取、虚拟视点合成、多视点视频合成等进行了研究并进行了相应的仿真实验,从实验效果来看,基于深度图的多视点裸眼3D立体视频系统具有数据量小、传输效率高、显示内容可自适应调节,用户交互性好等优点。
关键词:裸眼3D立体视频;深度图;3DTV
目前3D立体视频技术正引起越来越多人的关注,其中主流的3D技术主要包括双目立体视频(包含2个视点的视频数据)和多视点立体视频(包含8个以上视点的视频数据)。双目立体视频又可分为配戴眼镜观看和双目裸眼立体显示两种,其中前者必须佩带偏振眼镜,为观看带来了不便,后者则要求观看者必须从固定的角度进行观看,当有多人同时观看同一块显示器时,因为多数观看者无法获得最佳观看位置从而大大影响观看体验。而对于多视点立体视频技术而言,由于同一块裸眼3D立体显示器上可同时提供多个视点的内容,所以观看者可以从任意自由的角度来观看,极大地提升了观看的便利性。所以多视点立体视频已经成为当前技术研究的主流。但是,多视点立体视频相对于双目立体视频而言数据量成倍增长,为存储和传输带来了不便,而基于深度图的多视点立体视频技术具有数据量小的优点,因而成为最有潜力的多视点立体视频方案。本文深入研究了基于深度图的多视点3D立体视频技术中的若干关键技术环节,并进行了相应的仿真实验。本文的章节内容安排如下:第2节介绍基于深度图的多视点3D立体系统整体架构,第3节介绍深度图提取,第4节介绍虚拟视点生成,第5节介绍多视点视频合成,第6节总结全文。
一、基于深度图的多视点3D立体视频系统框架
基于深度图的多视点3D立体视频系统的技术框架如图1所示。首先需要进行原始视频序列的拍摄,虽然最终多视点裸眼立体显示系统需要9个甚至更多的视点的视频内容,但是实际的原始视频序列拍摄阶段只需要拍摄2-3个视点的视频即可,这是因为基于深度图的虚拟视点生成技术可以在解码端通过2-3个视点的视频生成多个视点(在本文中为9个视点)的虚拟视点视频,所以基于深度图的多视点立体视频技术具有数据量小,易传输的优点,克服了多视点视频数据量大的缺陷。
在原始视频序列拍摄完成后需要进行深度图的提取和相机参数的计算,该步骤中提取的深度图的质量直接决定了后期生成虚拟视点视频的质量。完成以上步骤后则需进行压缩编码并通过网络传输到解码端,解码端对数据进行解码后会进行基于深度图的虚拟视点生成,将原始的2-3个视点的视频数据变成9个视点的视频数据,获得的9个视点的视频数据还不能直接在多视点裸眼3D立体显示器上面播放,必须针对该显示器所使用的3D光栅结构进行多视点视频合成。
本文的后续章节将会对深度图提取、虚拟视点生成、多视点视频合成三个环节进行详细介绍并进行相应的仿真实验。
二、深度图提取
深度图介绍
深度图是一副灰度图像(如图2-b),灰度值的范围为0-255。灰度值可结合场景的景深信息进行换算得到深度值,立体视频系统的实际应用中使用的是深度值。
深度图上的像素是0-255的灰度值,前文提到过深度图主要用于虚拟视点生成,在该过程中,我们用到的是实际的深度值,所以需要建立一个转换关系,将深度图中的像素灰度值换算为实际的深度值:
公式(1)中z就是我们在虚拟视点生成过程所需要的深度值,v表示图2-b中的深度图像中像素的灰度值,Znear和Zfar分别表示该视频所拍摄的场景中的最近深度和最远深度,这两个值需要在原始视频序列的拍摄过程中进行测定。
基于块匹配的深度图提取
用并排平行排列的两台相机拍摄同一场景,获得两幅图像,要获得其中一幅图像的深度图,需要用另一幅图像来与之进行像素配对,经过像素点的配对匹配之后就会获得该幅图像每个像素点在两幅图像中间的视差,而深度值与视差值之间的关系如下:
其中z为我们要求的深度值,d为经过像素匹配后得到的视差值,f为相机的焦距,b为两台相机之间的基线距离。所以有了视差值d之后就可以很容易的获得深度值z。但是最关键的环节是获得准确的视差值,所以需要进行精确的像素点匹配,但是实际上由于不同相机之间曝光参数的差异,即使拍摄的是同一场景,像素点之间依然存在亮度差异,所以我们采用了图像块匹配的办法,在一定程度上提高了像素点匹配的鲁棒性,在本文的试验中所使用的是3×3大小的图像块,必须指出的是,本文默认拍摄原始视频序列的是严格水平平行的两台相机,所以在进行图像块的匹配时只进行水平搜索而不进行垂直搜索。整个深度图提取过程如图3所示。
对国际视频标准制定组织MPEG提供的多视点视频序列进行实验提取的深度图如图4所示。
三、虚拟视点生成
虚拟视点生成技术[2]可以将左右视点中的像素投影到两视点中间的任意位置,从而生成原本没有被相机拍摄到的虚拟视点的视频图像(如图5所示),该生成过程需要用到左右两个视点的深度图以及相机参数。该技术主要用到了3D投影的算法,3D投影算法用于发现两个图像平面之间的对应点,具体过程为将一个图像平面上的点投影到3D世界坐标系,然后再将该点从3D世界坐标系投影到另一个图像坐标平面。
对于任一给定的点p0,坐标为(u0,v0),位于图像平面V0。如果要找到改点在图像平面V1的对应点P1的坐标(u1,v1),那么整个3D投影过程应按如下式所示进行计算:
在这里,z是3D世界坐标中的点沿着相机坐标系的到相机的Z轴到相机的距离,P是对应的投影矩阵。该投影矩阵P由相机的内部矩阵K,旋转矩阵R和平移矩阵T组成,具体P的描述如下所示: 其中,K是3×3的上三角矩阵,由焦距f,倾斜参数?酌和虚拟相机位置上的理论点(u',v')组成。R和T描述了世界坐标空间下的相机位置。
经过以上步骤即可初步实现基于深度图的视点合成。
四、多视点视频合成
裸眼3D立体显示原理
要使观看者体验到3D立体效果,其核心的原理是使双眼分别同时看到不同的画面,从而获得立体感,最简单的方法就是目前最为常见的佩带特殊眼镜,这样可以强制控制两眼所看到的内容,但是该方案为观看者带来了极大的不便(特别是本身就戴眼镜的观众)。本文使用的方案为裸眼3D立体显示,主要实现途径为在显示器屏幕前增加视差栅栏,通过栅栏控制各像素光线的射出方向,使某些图像仅射入左眼,某些图像仅射入右眼,从而形成双目视差,产生立体视觉(如图6所示)。
多视点视频合成
本文中所使用的裸眼3D视差栅栏结构上更为复杂,可以通过其栅栏遮挡控制9个视点的图像内容,从而实现了在同一块显示器上同时显示9个视点的图像,虽然观看者在同一时刻双眼只能分别看到其中两个视点的图像从而获得立体感,但9个视点的图像使得显示器的可观看角度大大增加。为了配合9视点光栅栅栏的显示,我们需要对9个视点图像的RGB像素进行重排列,重排列的顺序如图7所示。图中的数字代表视点的编号,按图中的顺序将9个视点图像的RGB值重新组合排列,会得到一幅分辨率为原先每个视点图像9倍大小的立体图像,立体图像可用于在多视点裸眼3D显示器上播放。由9个视点图像合成的立体图像如图8所示(该图像只有在9视点裸眼栅栏式立体显示器上才可以看到立体效果)。
结论
基于深度图的多视点立体视频技术是当前3D立体视频的研究热点,该技术不需要佩带特殊的3D立体视频眼镜,并且具有总数据量小、观看可视角度大的优点。本文深入研究了基于深度图的多视点裸眼3D立体视频系统的几个关键技术环节,包括深度图提取、虚拟视点合成、多视点视频合成等进行了研究并进行了相应的仿真实验。
参考文献
[1]Müller,K.;Merkle,P.;Wiegand,T.;,"3-DVideoRepresentationUsingDepthMaps,"ProceedingsoftheIEEE,,,,April2011
[2]Ndjiki-Nya,P.;Koppel,M.;Doshkov,D.;Lakshman,H.;Merkle,P.;Muller,K.;Wiegand,T.;,"DepthImage-BasedRenderingWithAdvancedTextureSynthesisfor3-DVideo,"Multimedia,IEEETransactionson,,,,June2011
[3]Muller,K.;Merkle,P.;,"Challengesin3Dvideostandardization,"VisualCommunicationsandImageProcessing(VCIP),2011IEEE,vol.,no.,,
[4]Sourimant,G.;,"Asimpleandefficientwaytocomputedepthmapsformulti-viewvideos,"3DTV-Conference:TheTrueVision-Capture,TransmissionandDisplayof3DVideo(3DTV-CON),2010,vol.,no.,,7-9June2010
[5]Hopf,K.;,"Anautostereoscopicdisplayprovidingcomfortableviewingconditionsandahighdegreeoftelepresence,"CircuitsandSystemsforVideoTechnology,IEEETransactionson,,,,Apr2000
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狮城*青云
三维影视动画中3D建模技术的探讨[摘要]3D建模技术是三维影视动画中的关键部分,也是影视动画成功与否的基础,3D中的物体基本上有两种:规则物体和不规则物体。建模的过程开始于结构分析,当我们面对一个复合对象时,可以利用软件所提供的现有的几何体来摆出它的大致形状,细节部分可进行进一步加工,这种思路与绘画前期的打稿画出画面构成是差不多的。三维影视动画中的3D建模方法主要有多边形建模、非均匀有理B样条曲线建模,细分曲面技术建模。[关键词]影视动画3D建模技术1、引言谈3D建模之前,我们先来放眼一下我们时代生活的大环境,如同生活在电影黑客帝国中一样,没有什么东西不沾上数字化的痕迹,我们生活的周围事物,如:报纸杂志、影视光盘、电子游戏、甚至每一个电视广告,每一张海报招贴都是通过电脑图像处理加工出来的。虽然计算机图形经历了很长时间的发展,但看到大量三维视角的东西还是近十年的事情。在如今的电影中,3D也扮演着越来越重要的地位,国内的IDMT用了4年时间打造的纯三维电影《莫比斯环》就是一个成功的例子。影视动画方面更是如此,越来越多的电影或电影特技都采用三维动画技术完成,从《星球大战》和《指环王》中数千个镜头的特效制作,到《玩具总动员》《、鼠国流浪记》和《怪物史莱克》纯三维电影的诞生,3D的应用已经成为整个影视产业的票房利器,国产电影《英雄》就凭借其优秀的三维特效技术连续两周北美票房排名第一,这里可以罗列的大片数不胜数。建模(modeling)在3D中的位置无疑是重要的。模型是材质的载体,是灯光和渲染的对象,是3D世界的主人。但是,建模远远不是3D的全部,特别是在电影特技中,某些镜头画面根本看不到模型的痕迹,这对于电影是成功的,说明特效骗过了观众的眼睛,作为建模师也没有必要因此而感到失落,因为它的特效也是建立在正确模型的基础上的。[1]2、三维影视动画中的物体分类3D中的物体基本上有两种:规则物体和不规则物体。在3D软件中,物体的形态可以通过某种形态规则加以描述,在外观上有明显特征并能够精确再现的物体属于规则物体。比如:建筑、车船、家用电器等等,这些物体在规格上有明确的指标,因此可以批量生产,在3D中称之为克隆复制。从常理上说,两个模型一模一样的规则物体放在一起不会令人奇怪。不规则物体在细节上甚至大形上都具有任意性,山峦地貌、植物动物以及天象的变化,没有绝对一样的可能,在作为三维对象制作的时候,通过人为的修改使其有如自然天成的原则是不可能的。这样分类有什么实际意义呢?因为二者在动画模型的制作上差异很大。规则的物体可以按照标准制作,不同的人完全可以做出相同的结果,制作水平的差异完全在于作者制作时间的长短。不规则的物体没有唯一的标准,如何做到生动自然依赖于作者对三维物体的理解,依赖制作者的经验和悟性。所以这个类型的模型的制作特别考验人的能力。就拿生物建模中最典型的人物建模来说,最基本的要求是解剖学知识,不能在肌肉和骨骼上范基本原则性的错误。还要有美学基础,在人物形态上要比例合适,各部分要有整体感。这些要求本身又是不能量化的,因为它不是规则的物体,所以学习起来就更加困难了。植物比起我们熟悉的人类就更陌生,其规律看似有迹可寻,实则充满混沌。制作这类题材,还要把大量的观察研究计算到里面去,这已经不是简单的3D范畴的工作了。3、绘画结构分析与3D建模的联系建模的过程开始于结构分析,当我们面对一个复合对象时,可以先设想它是有哪些基本几何体构成的,也许我们可以利用软件所提供的现有的几何体来摆出它的大致形状,细节部分可进行进一步加工。这种思路与绘画前期的打稿画出画面构成是差不多的。素描结构线的走向是我们制作3D模型早期最应该注意的东西。然而对于一个经验丰富的建模师,他不必总是从头到脚按照这种方法去分析对象,而会根据自己的习惯以最快的速度涉入细节,但是,除了速度的优势外,这种做法可能很难保证网格布局的合理与整体结构的准确。这样,有时候会返工,有时候会停留在某一个棘手的环节,反而影响了速度。对于陌生的对象,不得不重新进行结构分析。所以,对于一个成功的建模师来说,具备过人的分析能力和总结归纳能力是十分关键的。当我们用绘画一样去审慎地观察对象并作出合理的判断,建模就变成一项简单而又有乐趣的工作了。4、三维影视动画中的3D建模方法三维影视动画中的3D建模方法主要有多边形(POLYGON)建模、非均匀有理B样条曲线建模(NURBS),细分曲面技术建模(SubdivisionSurface)。通常建立一个模型可以分别通过几种方法得到,但有优劣、繁简之分。多边形(POLYGON)建模多边形(POLYGON)建模适于创建形状规则、无曲面的对象。使用多边形建模,可先创建基本的几何体,再根据要求使用编辑修改器调整物体形状,或通过布尔运算、放样、曲面片造型组合物体来构建对象,多边形建模主要优点是简单、方便快捷,但难以生成光滑的曲面。对于用POLYGON创建好的模型,还可通过调整建模参数以获得不同分辩率的模型,以适应虚拟场景实时显示的需要。建模NURBS是Non-Uniform RationalB-Splines(非均匀有理B样条曲线)的缩写,它纯粹是计算机图形学的一个数学概念。NURBS建模技术是最近几年来三维影视动画最主要的建模方法之一,特别适合于创建光滑的、复杂的模型,而且在应用的广泛性和模型的细节逼真性方面具有其它技术无可比拟的优势。但由于NURBS建模必须使用曲面片作为其基本的建模单元,所以它也有以下局限性:NURBS曲面只有有限的几种拓扑结构,导致它很难制作拓扑结构很复杂的物体(例如带空洞的物体);NURBS曲面片的基本结构是网格状的,若模型比较复杂,会导致控制点急剧增加而难于控制,NURBS很难构造“带有分枝的”物体。细分曲面技术细分曲面技术是1998年才引入的三维建模方法,它解决了NURBS技术在建立曲面时面临的困难,它使用任意多面体作为控制网格,然后自动根据控制网格来生成平滑的曲面。细分曲面技术的网格可以是任意形状,因而可以很容易地构造出各种拓扑结构,并始终保持整个曲面的光滑性,细分曲面技术的另一个重要特点是“细分”,就是只在物体的局部增加细节,而不必增加整个物体的复杂程度,同时还能维持增加了细节物体的光滑性。[2]
好人旦旭
我是学动画专业里面的影视后期专业的 我现在大4了 要写毕业论文 我们平时学的软件都是些3d pir ae comb ps 之类的后期软件 我们的要求是写的论文要和专业挂钩·· 我是动画专业的影视后期制作·· 请有题目的单独私发给我然后随便留个言就可以了 我还有一星期要交题目了 如果被导师认可的话我可以追分 高分求题目··只要题目不要别的·· 但是请各位看清楚 是“动画专业的影视后期制作” 是毕业论文的题目 我只需要一个题目跟我们专业挂钩的 如果你的题目好(主要是题目要比较细不能太广 以免和别人重复) 请私发给我 只要被导师认可了高分求你这个题目···麻烦大家乐 请看清楚···我只要题目 题目!~!不要你的文章··· 最好说下你的联络方式,我加你!
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