[科普中国]-视图插值

视图插值技术在与视线垂直的方向上产生两个中问视图，并对两幅中问视图进行裁剪和拼接，最终可生成较高质量的虚拟视图．

视图插值的几何原理假设场景不随时问变化．当相机在两个不同的位置成像时，由于相机的相对运动，空间中的同一点在像平面上所成的像将发生位移，即产生通常所说的视差，如图1所示．

因此。可以用空闯中的点在两个视图中的视差大小来表示该点的深度，将视差视为一个向量，则视差的方向与相机运动的方向相反，大小和深度成反比．在计算两视点连线上某个虚拟视点处的视图时．如果能得到图像上像素的视差向量．只要先对视差向量进行线性插值运算，将像素的灰度值或颜色信息平移至且标位置，即可得到虚拟视点处的视景．

图插值的关键技术两视图上同名像素点的匹配对应点匹配问题是计算机视觉中的～大难题，主要有基于灰度相关的匹配、基于特征的匹配和基于相位相关的匹配等算法，但都无法做到既高效又准确。遗传算法、模拟遇火算法等优化算法也已引入了像素点匹配计算中．

插值算法当虚拟视点位于两个真实视点的连线上时，对像素点的位移向量进行线性插值可以较精确地计算出该像素点在虚拟视图中的位置．当虚拟祝点不在两个真实视点的连线上时，若像素点的位移量不大。估计出的像素点在虚拟视图中的位置的误差也比较小；当像素点的位移较大时，线性插值技术就不能准确地估计像素点在虚拟视图中的位置，考虑使用2次或高次插值技术来提高像素点的位移量，代价是需要较大的计算量。

重叠问题重叠问题是指在两个真实视图中，像素点并未重叠，但在两组(或两组以上)的同名像素点进行位移向量插值时，得到的在虚拟视图中的位置是重叠的．重叠问题反映了真实空间中对象的相互遮挡关系．当存在这种现象的时候，像素的位置关系一般会发生突变，出现重叠问题的虚拟视点可以视为一个临界视点，在这个临界视点的两侧，空间中的相互遮挡关系发生了变化．临界视点处的视图的绘制可以参考计算机图形学中的z-buffer算法，先绘制视差较小的像素，再绘制视差较大的像素。

黑洞问题当真实视图I1。中的像素在真实视图I2：中不能找到同名点时，在虚拟视图中就会出现黑洞．黑洞问题是真实视图采样量不足和空间中的相互遮挡关系造成的．

全景空问中的视图插值技术在HVS系统里使用了一种在视线方向上进行视图插值的技术．实现了“远看”和“近看”．该方法容易带来“鬼影”现象，原因是两个视图之间存在尺度上的不一致，空间中两点的连线在两个视图上的投影长度不相等。选择在与视线垂直的向上进行插值时1．两个申同视图之闻只存在简单的平移关系，不会引入更多的误差，可以有效地抑制鬼影现象的发生。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所