计算机硬件及网络计算机图形学立体视技术.pptxVIP

计算机硬件及网络计算机图形学立体视技术第1页/共131页第2页/共131页本章内容6.1 概述6.2 立体视原理6.3 各种立体视技术6.4 立体视变换6.5 立体影像的制作北京邮电大学自动化学院第3页/共131页6.1 概述立体视技术已经用于虚拟现实、电影电视、通信、机械、医学等诸多领域。立体视技术的日益普及也开始融入到我们的日常生活，如今我们许多场合都能见到立体视技术的身影，如博览会、电影院等。本章将介绍立体视技术的原理、体视因素、各种体视技术、体视变换等，以使大家对立体视技术有个大概的了解。北京邮电大学自动化学院第4页/共131页术语体视影像（stereoscopic images，立体影像、3D图像）：表示在平面上的对应于左右眼的透视图对。立体映像：观看体视图像时在头脑中融合成的空间像 。映像：客观事物在人脑中以感觉、观念或思想的形式再现。网膜像 ：成像在视网膜上的图像。第5页/共131页6.2 立体视的原理如图所示，以人的两眼瞳为视点，其中SL为左视点，SR为右视点，分别以左右视点对同一物体在画面P上形成的透视投影对称为体视投影，或称为体视图形（像）。SLSR称为眼基线，眼基线一般平行于画面，B称为目距，约为65mm。北京邮电大学自动化学院第6页/共131页6.2 立体视的原理当观察者在左右视点位置观察左右眼图时，如能保证左眼只能看到左眼图，右眼只能看到右眼图，经过观察者脑中的视觉信息处理，可使体视图对作为一个立体映像（观看体视图像时在观察者头脑中融合成的空间像）认知，形成立体视。北京邮电大学自动化学院第7页/共131页H面体视图北京邮电大学自动化学院第8页/共131页交叉视和同侧视北京邮电大学自动化学院第9页/共131页6.3 立体视因素：心理和生理两眼视差两眼辐辏（集合、辐合）生理因素水晶体调节（焦点调节）单眼运动视差北京邮电大学自动化学院第10页/共131页6.3.1 生理因素辐辏（Convergence） 两眼同时注视同一物体时，两眼视线向同一注视点A汇聚，称为辐辏，也叫辐合或集合。两视线间的夹角称为辐辏角，它也随着眼基线到注视点的距离D的变化而变化，如图6.3所示。北京邮电大学自动化学院第11页/共131页6.3.1 生理因素若SLSR= B，则两眼辐辏角北京邮电大学自动化学院第12页/共131页第13页/共131页6.3.1 生理因素两眼视差（Binocular Parallax）。因有目距的存在，用左右眼从不同角度观看同一物体时，存在少量的差异(左右眼视网膜上分别感受到的光刺激差异和形状上的差异)，这种差异称为两眼视差（网膜像差）。北京邮电大学自动化学院第14页/共131页6.3.1 生理因素正是两眼视差的存在使人们能够感受到深度感，在观察体视图像时，如能确保分离出左右眼像就能看到融合的立体映像。第15页/共131页6.3.1 生理因素从如图6-3看出，左右眼从不同的角度观察注视点A时，两眼的视轴（视点与点A的连线）成相等的角度，注视点成像在两眼视网膜的中心窝上，左像点为al，右像点为ar，它们是在视网膜上是同方向、同距离的点。 第16页/共131页6.3.1 生理因素过两视点SL、SR和注视点A的圆周称为维-苗（Vieth-Mülle）圆，位于维-苗圆周上的两点A和C间不存在视差，而不在这个圆上的点B与注视点A之间存在视差。 第17页/共131页当6.3.1 生理因素任意一点与左、右视点SL、SR连线所构成的夹角称为视差角，如图6.4所示，A、B两点的视差角分别为 和 ，则角视差北京邮电大学自动化学院第18页/共131页6.3.1 生理因素角视差（网膜像差）的大小与辐辏距离D的平方成反比，当距离变大时，角视差会急剧减小。两点左右图对间隔之差称为水平视差，为北京邮电大学自动化学院第19页/共131页6.3.1 生理因素焦点调节（Accommodation） 在观察不同距离的物体时，睫状肌会相应的用力或放松，以调节水晶体厚度（近厚远薄），使物体成像映在视网膜上。眼睛这种本能地改变光焦度以看清不同距离的物体的过程称为焦点调节或水晶体调节。辐辏和焦点调节不是各自独立的，而是密切相关、相互影响的。北京邮电大学自动化学院第20页/共131页6.3.1 生理因素观察实物时，两眼视差、辐辏和焦点调节因素有机地结合在一起，使观察者能得到自然的实物视，如图6.5(a)所示。而观察表示在平面上的体视图像时，焦点调节在画面上，而辐辏在融像位置（空间），造成辐辏和调节的不一致。 北京邮电大学自动化学院第21页/共131页6.3.1 生理因素由于辐辏和焦点调节不一致，在生理上造成一种不自然的状态，长时间观察就可能会引起视觉疲劳。这也引导人们研究出了能减少或消除视觉疲劳的其它显示方式，如超多眼式和光波面再生