20、利用体素合成三维图像

利用体素合成三维图像

在三维成像领域，体素（voxels）的应用对于合成高质量的三维图像至关重要。然而，传统的体素使用方式存在一定的局限性，例如图像空间和体素分辨率有限。本文将深入探讨如何利用体素合成三维图像，包括体素的描述、像素模式以及如何通过不完全体素和菱形像素单元来优化图像效果。

点光源阵列中体素的描述

三维成像系统的核心是中央观察区，它基于一个点光源（PLS）阵列构建。这个阵列在水平和垂直方向上具有相同数量的PLS，且所有PLS位于同一平面，彼此之间等距分布。在PLS平面的前方是一个显示面板，该面板被划分为多个称为像素单元的部分，每个部分的面积和形状相等，用于生成全视差图像。每个像素单元由对应的PLS照亮，因此面板中像素单元的总数等于PLS的数量，像素单元通常为矩形或正方形。

体素被定义为连接每个PLS到观察区横截面四个角的交叉点。这意味着每个体素由来自四个不同PLS的光线创建，以形成与观察区横截面相同的形状；每个体素可以在观察区横截面的任何位置显示；每个体素可以放置在特定的平面上。体素空间被定义为一个具有菱形形状的体积，因为使用这些体素合成的三维图像只能存在于这个菱形空间中。

设MS和NS分别代表水平和垂直方向上PLS的数量，NT是体素空间中体素的总数。当NS > MS时，NT的计算公式为：
[NT = \frac{MS(3NSMS - M_S^2 + 1)}{3}]
当NS < MS时，NS和MS在上述公式中互换。当NS = MS时，公式可简化为：
[NT = \frac{MS(2M_S^2 + 1)}{3}]

从图中可以看出，体素平面相对于PLS阵列平面（z = 0）的位置可以通过以下