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1.2.2 微透镜阵列2
1.2.3 全景图像系统记录和重现原理3
1.2.4 全景成像技术的特点5
1.3 本文的研究目的和主要工作5
2 基于POV-Ray软件的全景成像模拟过程7
2.1 三维图形软件POV-Ray简介7
2.2 在POV-Ray软件中设置微透镜阵列10
2.3 基于POV-Ray的全景图像采集过程模拟12
2.4 本章小结14
3 基于Radon变换的图像预处理过程15
3.1 图像的直线检测15
3.2 对原始图像直接进行Radon变换的结果及结果分析16
3.3 本章小结20
4 基于Radon变换的优化算法21
4.1 基于偏导的Radon变换方法识别角度21
4.2 结合边缘检测与Radon变换的识别角度22
4.3 针对含噪声的图像Radon变换26
4.4 对实验图的处理29
4.5 本章小结30
结论31
致谢32
参考文献33
1 绪论
1.1三维显示技术简介
对于生活在三维物理世界中的我们，日常生活中所接触到的大部分信息都是三维的。三维可以全方位的展现一个物体，它携带了更多的空间信息，可以给观看者更丰富的视觉体验。根据一些研究者所做的测试，在同样屏幕大小和视角的情况下，人观看三维电视时，感觉整个图像的质量、亮度感、深度感以及逼真程度都要比二维电视强得多[1]。
然而，目前实现的比较广泛的三维显示技术更多的是基于双目视差原理的立体视技术，就是指观看者需要借助眼镜或头盔等辅助性装置才可观看到三维场景，所以也可以称为立体眼镜技术。它根据立体视觉的原理[2]，使用各种通道来将不同的信息传递给左右眼从而使观看者产生三维的感觉，但这种方式存在一些弊端，比如它还原真实色彩信息的能力比较差，同时对于一些只在一只眼中成像的点无法做到还原。与此同时，这种技术需要观看者佩戴特殊的装置，例如眼镜等。这样当观看者长时间观看就会很容易产生疲劳感，这些问题都限制了其在更多的三维立体显示设备上的广泛应用。因此另外一种三维技术就需要人们进行更深入的研究，这就是真三维立体显示技术[3]。
所谓真三维立体显示技术，也就是我们通常讲的“裸眼3D”技术，是指观察者在无需佩戴特殊头盔或眼镜的情况下，就能够显示三维立体图像的所有技术。目前为止，能够实现运动视差和大视角的技术主要有两大类：眼球追踪和多视图。真三维显示技术主要包含体显示技术、全息技术以及全景图像技术。而本文所要讨论的问题就是针对全景图像技术在具体应用过程中而伴随的一些误差的矫正问题。
1.2 全景图像技术
1.2.1 全景成像技术的发展过程
全景成像技术也被称作集成成像技术（integral imaging, 简称II）。1908年，诺贝尔奖得主Gabriel Lippmann首次提出了一种类似于昆虫复眼的成像方式，具体说来是种通过微透镜阵列来记录和显示全真三维场景的三维图像技术[4]。下图1.1所展示的就是当时Lippmann所设计的三维场景的记录和重建过程示意图。
图1.1 Lippmann 全景成像系统
由于当时采集装置和透镜工艺的限制，得到的单元图像阵列和重构图像的质量都不是很高，很难达到三维显示的标准，并且它所得到的是一个物空间翻转的图像。为了解决这个问题，有研究学者提出引入两次记录过程[5]，使原来的三维场景可以在正确的空间位置上再现出来，可又由于工艺的限制，两次记录过程会使得所记录的信息大量丢失从而也得不到理想的三维图像。基于这些问题，英国的研究学者也设计过一种由两极光学传输网络构成的全景成像系统，但这种系统由会因为记录透镜阵列的尺寸过小而产生图像重叠从而降低图像质量。紧接着，日本的NHK公司针对这个问题也提出过利用光纤的装置来替换透镜阵列，但仍旧由于光学器件的限制而难以获得理想的图像。 一直到1997年，研究学者Okano（Okano, Hoshino et al.1997）经过一系列的实验，为集成成像的进展做了很重要的推进工作，复活了集成摄影技术。在2001年之后，关于集成成像技术的论文越来越多的被发表，这个领域受到越来越多的人的关注。