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三维显示中的图像放大相关技术研究

作　者: 谢征
导　师: 沈春林
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 三维显示图像放大高清晰度光顺插值
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 216次
引　用: 2次
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内容摘要

能让人眼感受真实三维影象的立体显示器可以广泛应用于各种场合,包括工业领域、商业领域、医学领域、建筑和艺术领域等,在军事上有着尤其重要的应用价值。本文基于SynthaGram自动立体显示器,对其显示过程中的图像放大处理方法开展了相关研究。首先,本文分析了自动立体镜三维显示技术的基本原理,及其对图像放大、采样合成的要求。总结了当前已有的各类主要插值放大算法,根据自动立体镜三维显示需要兼顾快速性和清晰度的要求,选择了基于图像轮廓边缘处理类型的放大算法作为本研究中放大图像的技术思路,以保持对图像视觉效果至关重要的图像轮廓信息。其次,受热耗散能使温度分布光顺的启发,提出了一种新的轮廓线光顺算法,没有增加轮廓线的点数,程序编制简单,计算量小;对基于轮廓线的插值也进行了改进,在轮廓线附近区域提出了更能考虑颜色过渡效果的新算法。通过MATLAB编写的试验程序,在多个算例中分别对本文提出的轮廓线光顺算法和基于轮廓线插值的新算法进行了检验,处理结果的对比分析表明两部分新方法都是成功的,放大处理后的图像轮廓清晰光顺、图像色彩过渡真实自然。然后,本文以Visual C++为开发环境,完成了最近点法、单线性法、双线性法和本文新插值方法等4种方法的编程,得到了程序BmpInterpolation。用该程序可以实现了对单幅位图文件的读取和插值放大,通过单色和彩色图像、照片图像、三维渲染图像等放大处理算例的检验,说明了本文的方法和程序是成功有效的,新算法明显优于几种简单插值放大方法的轮廓清晰度,且具有很好的快速性,兼顾了自动立体镜三维显示的快速性和清晰度要求。最后,本文进行了新算法与SynthaGram系统的软件开发工具包(SDK)有关功能的整合,通过纹理贴图和Direct3D的相关函数实现了图像的放大和叠加,完成了在自动立体三维显示中对新插值算法的应用。

全文目录

第一章绪论  13-21
  1.1 三维显示技术的发展  13-17
    1.1.1 三维显示技术概况  13-14
    1.1.2 立体显示器的应用前景  14-15
    1.1.3 国外立体显示器的研究现状  15-17
  1.2 图像插值技术的发展  17-18
  1.3 本文的研究背景  18-20
  1.4 本文主要研究内容  20-21
第二章主要三维显示技术与自动立体显示器原理  21-32
  2.1 三维显示技术的种类  21-25
    2.1.1 立体镜技术(Stereosopic)  21-22
    2.1.2 自动立体镜技术(Autostereosopic)  22-24
    2.1.3 体显示技术(Volumetric Display)  24-25
  2.2 基于SYNTHAGRAM 的自动立体显示器原理  25-30
    2.2.1 技术背景  25-26
    2.2.2 技术原理  26-29
    2.2.3 技术特点  29-30
  2.3 小结  30-32
第三章数字图像的插值放大技术分析  32-39
  3.1 引言  32-33
    3.1.1 数字图像概念  32
    3.1.2 数字图像插值放大技术及其历史发展  32-33
  3.2 常规插值方法  33-35
    3.2.1 最近点插值法  33-34
    3.2.2 双线性插值法  34
    3.2.3 拉格朗日插值法  34
    3.2.4 三次样条插值法  34-35
  3.3 非常规插值方法  35-37
    3.3.1 基于小波变换的插值方法  35-36
    3.3.2 基于分形的插值方法  36-37
    3.3.3 基于图像轮廓的插值方法  37
  3.4 自动立体显示中的图像放大方法  37-38
    3.4.1 自动立体显示中的图像放大要求  37
    3.4.2 适合自动立体显示的图像放大方法  37-38
  3.5 小结  38-39
第四章基于图像轮廓插值放大方法的原理与改进  39-51
  4.1 引言  39
  4.2 图像轮廓线的提取  39-40
    4.2.1 轮廓点的找寻与标记  39-40
    4.2.2 轮廓点的排序  40
  4.3 轮廓线的光顺  40-44
    4.3.1 轮廓线光顺的基本方法  41
    4.3.2 热耗散原理  41-42
    4.3.3 类比热耗散原理的轮廓线光顺原理  42-43
    4.3.4 基于热耗散原理的轮廓线光顺数值算法  43-44
  4.4 基于轮廓线进行插值  44-46
    4.4.1 不同区域采用的插值算法  44-45
    4.4.2 本文改进的新插值算法  45-46
    4.4.3 插值点的区域判断  46
  4.5 运用MATLAB 编程检验本章算法  46-49
    4.5.1 轮廓线光顺算法的算例检验  46-48
    4.5.2 轮廓区域插值算法的算例检验  48-49
  4.6 小结  49-51
第五章图像放大算法的编程实现  51-68
  5.1 程序流程概述  51-52
  5.2 程序流程说明  52-58
    5.2.1 打开位图文件  52
    5.2.2 分段读取位图数据  52-54
    5.2.3 分配目标缓存区  54
    5.2.4 根据插值算法计算数据填充目标缓存区  54-57
    5.2.5 将目标缓存区保存为位图文件  57-58
  5.3 新算法的实现说明  58-65
    5.3.1 轮廓点的标记  58-60
    5.3.2 轮廓点的排序得到轮廓线  60-61
    5.3.3 轮廓线按需求放大  61-62
    5.3.4 放大后轮廓线的光顺  62-63
    5.3.5 基于光顺后轮廓线进行单元格插值  63-65
  5.4 图像放大结果对比分析  65-67
  5.5 小结  67-68
第六章图像放大算法在三维显示中的嵌入  68-78
  6.1 引言  68
  6.2 纹理  68-71
    6.2.1 纹理坐标  69
    6.2.2 纹理过滤  69
    6.2.3 纹理资源  69-70
    6.2.4 纹理混合  70-71
    6.2.5 表面  71
  6.3 图像放大算法在自动立体显示中的嵌入  71-74
    6.3.1 嵌入放大算法的技术路线  72
    6.3.2 放大算法嵌入的实现  72-74
  6.4 结果与分析  74-76
  6.5 小结  76-78
第七章总结与展望  78-80
  7.1 总结  78-79
  7.2 展望  79-80
参考文献  80-83
致谢  83-84
攻读硕士学位期间发表的主要论文  84

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