一种裸眼三维立体光栅地图制作方法及装置

技术领域

本发明属于三维地图技术领域，特别涉及一种裸眼三维立体光栅地图制作方法及装置。

背景技术

三维立体光栅地图制作技术是三维立体光栅画制作技术在地图领域的应用，核心技术是获取立体序列图像和光栅图像合成。获取立体序列图像方面，大多借鉴立体光栅画制作方法，使用一张平面地图，采用先按制图区域的高程分层、然后调整各层景深的方法呈现立体，这种方法制作的光栅地图是伪立体，只能大致表示地形的高低变化，无法表示地形的左右视角及阴影色彩变化，且要多次尝试或积累经验才能获得效果较好的分层规则来呈现立体；少量要求高的立体画采用多角度实景拍摄的方法获取立体图像序列，在立体光栅地图制作方面因地理地形范围大、技术成本高，目前无法实现。光栅图像合成方面，还没有用于立体光栅地图制作的专业软件，目前都使用立体光栅画制作的光栅图像合成软件，立体光栅画通常输出幅面小，变形精度要求低，立体光栅地图一般输出幅面大，甚至要求多幅拼接，要求不得有精度变形，因此，使用现有光栅图像合成软件制作立体光栅地图时存在无法支持大幅面高分辨地图输出、地图尺寸精度无法保证、软件可调整参数少等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种裸眼三维立体光栅地图制作方法及装置，具有支持数据源广泛、操作简单、生产成本低和立体效果强等优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明提供了一种裸眼三维立体光栅地图制作方法，包括以下步骤：

步骤1，制作裸眼三维地图至少需要准备两种地图数据，至少包括数字栅格图和相应制图区域的数字高程模型；

步骤2，利用数字栅格图和数字高程模型在虚拟仿真软件中通过仿真计算和渲染生成立体序列图像，或者在地理信息系统软件中通过高程分层生成立体序列图像；

步骤3，将立体序列图像合成一幅光栅图像，在图像处理软件中手工合成或者使用3Dpro/3DmasterKit专业软件自动合成；

步骤4，将合成后的光栅图像印刷在柱镜光栅基体上，再经过印后处理制成裸眼三维地图成品。

进一步地，所述步骤1中制作数字栅格图具体包括：

地图制作；数字栅格图的来源为各类数字地理信息产品，在地理信息系统软件中完成地图制作后输出带地理参考的数字栅格图，或者数字栅格图的来源是带地理参考的纸质地图，进行扫描栅格化、定义地理参考和图像纠正后得到数字栅格图；

栅格输出；地图制作完成后，数字栅格图的分辨率需根据印刷要求确定；

尺寸裁切；根据裸眼三维地图成品用途以及柱镜光栅板的尺寸对数字栅格图进行分块。

进一步地，所述步骤1中制作数字高程模型具体包括：

投影变换；数字高程模型在地理信息系统软件中进行坐标系和投影转换，使其与数字栅格图的坐标系和投影相同；

重采样；采用数字高程模型格网分辨率(米)＝地图比例尺×10000×254÷数字栅格图分辨率(dpi)，使数字高程模型的格网分辨率与数字栅格图的比例尺保持一致，同时在GlobalMapper软件中操作使数字高程模型和数字栅格图的图像分辨率相同；

尺寸裁切，根据数字栅格图的地理范围对数字高程模型进行裁切，裁切后数字高程模型的像素宽、像素高与数字栅格图相同。

进一步地，所述步骤2中在虚拟仿真软件中通过仿真计算和渲染生成立体序列图像的方法包括：

高程拉伸；在GlobalMapper软件中调用栅格运算功能，输入公式：65535×(高程-Min(高程))÷(Max(高程)-Min(高程))，对数字高程模型的高程数值进行线性拉伸；

置换贴图和纹理贴图；将数字栅格图和经过高程拉伸的数字高程模型输入虚拟仿真软件系统进行三维地形的建模，采用正交相机的影像旋转法，数字高程模型通过置换贴图置换为高程网格表达地形起伏，数字栅格图通过纹理贴图与数字高程模型严格套合表达地表纹理，获得不同视角的真实地形渲染图像，即是立体序列图像。

进一步地，所述步骤2中在地理信息系统软件中通过高程分层生成立体序列图像的方法包括：

高程分层；依据数字栅格图的制图范围和区域高程差确定分层层数，各分层数据应保持1/3-1/2高程差重叠；

图像分层；在PhotoShop软件中根据数字高程模型影像分层结果建立选区对数字栅格图进行分层，为输出立体序列图像做准备；

景深调整；在PsdTo3D软件中，打开分层的数字栅格图，在多层设置中调整每层影像的景深位移，焦平面景深位移为0，负数表示向人眼方向移动，正数表示向人眼相反方向移动；

序列输出；数字栅格图按照等高线范围分层，分层影像景深调整，获得裸眼立体效果，输出立体序列图像。

进一步地，所述步骤3首先需要计算每幅立体序列图像抽取像素的列数、调整后立体序列图像的分辨率和合成后光栅图像的分辨率；

计算每幅立体序列图像抽取像素的列数n的公式如下：

其中，r为合成前立体序列图像的分辨率，L为柱镜光栅的分辨率，其中对n取整数；

计算调整后立体序列图像的分辨率r′的公式如下：

r′＝L×n

计算合成后光栅图像的分辨率R的公式如下：

R＝N×n×L

其中，N为立体序列图像数量。

进一步地，所述步骤3中将立体序列图像合成一幅光栅图像具体包括：

调整立体序列图像的分辨率，在Photoshop软件中，将立体序列图像的分辨率调整为r′；

将每幅立体序列图像以n列像素为单位，间隔(N–1)×n列像素进行分散，其中立体序列图像一对齐柱镜光栅单元的第一个n列像素，立体序列图像N

对图像离散后的立体序列图像进行拼合，输出具有光栅对齐、尺寸正确的合成光栅图像。

进一步地，所述对图像离散后的立体序列图像进行拼合，输出具有光栅对齐、尺寸正确的合成光栅图像，具体包括：

在Photoshop软件的图层选项中，选择拼合图像功能，将立体序列图像1～N拼合成背景图层；

对拼合后图像的分辨率按照R进行调整；

调整拼合后图像的分辨率后，合成后光栅图像的横向尺寸与单幅立体序列图像的横向尺寸相同，但是合成后光栅图像的纵向尺寸是单幅立体序列图像的纵向尺寸的1/N，需对合成后光栅图像的纵向放大N倍，得到与单幅立体序列图像尺寸相同的合成光栅图像。

进一步地，所述将光栅图像印刷在柱镜光栅基体上有三种方式：

一是在普通纸张上印刷光栅图像，再与柱镜光栅板冷裱覆合制作立体光栅产品；二是采用UV印刷技术，直接在柱镜光栅板的平面上印刷光栅图像，油墨干燥后覆以油墨保护层；三是将光栅图像印刷在纸张上，再丝印光栅油墨，最后进行光栅模压成型。

本发明还提供了一种裸眼三维立体光栅地图制作装置，包括：

地图数据准备模块，用于制作裸眼三维地图至少需要准备两种地图数据，至少包括数字栅格图和相应制图区域的数字高程模型；

立体序列图像生成模块，用于利用数字栅格图和数字高程模型在虚拟仿真软件中通过仿真计算和渲染生成立体序列图像，或者在地理信息系统软件中通过高程分层生成立体序列图像；

光栅图像合成模块，用于将立体序列图像合成一幅光栅图像，在图像处理软件中手工合成或者使用3Dpro/3DmasterKit专业软件自动合成；

印刷模块，用于将合成后的光栅图像印刷在柱镜光栅基体上，再经过印后处理制成裸眼三维地图成品。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明运用数字高程模型和柱镜光栅立体成像理论，支持矢量图、影像图、地表覆盖图等任意类型可栅格化的地理信息产品作为数据源，通过地图数据准备、生成立体序列图像、合成光栅图像、印刷及印后处理流程，以柱镜光栅材料为印刷载体，制作生成一种裸眼三维地图成品，具有支持数据源广泛、操作简单、生产成本低和立体效果强等优点。

2、本发明实现在虚拟仿真软件中生成真实场景的立体序列图像的方法。建模渲染前先对数字高程模型进行高程拉伸，可以保证在制图区域高程差较小的情况下也能获得良好立体效果；通过地形平面按固定角度绕正交相机旋转，可以获得制图区域接近真实场景的多视角立体序列图像，甚至可以对制图区域进行旋转，获得特殊视角的立体序列图像；通过置换贴图，可以保证数字栅格图严格按照地形起伏调整景深，获得最佳立体效果，还可以通过纹理贴图为相同制图区域输出不同季节、色彩模式的立体序列图像。

3、本发明严格遵循图像离散与合成的像素计算原理，在合成光栅图像之前，需要先对立体序列图像的分辨率进行调整，可以保证立体序列图像离散后精确对准柱镜光栅单元，且立体序列图像质量基本没有降低；光栅图像合成后，再调整合成后光栅图像的分辨率，然后对光栅图像纵向放大，可以保证合成后光栅图像没有像素损失，且合成光栅图像的尺寸与单幅立体序列图像的尺寸一致，从而保证了地图的数学精度；具有光栅套合准确、立体图像清晰、地图精度可靠的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的人眼的立体感原理图；

图2是本发明实施例的柱镜光栅板的结构示意图；

图3是本发明实施例的柱镜界面示意图；

图4是本发明实施例的柱镜光栅图像的立体分离与合成原理示意图；

图5是本发明实施例的裸眼三维立体光栅地图制作方法的流程示意图；

图6是本发明实施例的正交相机的影像旋转法获取立体序列图像的原理示意图；

图7是本发明实施例的数字高程模型分层操作结果示意图；

图8是本发明实施例的立体序列图像合成光栅图像原理示意图；

图9是本发明实施例的合成后光栅图像的分辨率调整原理示意图；

图10是本发明实施例的立体序列图像离散示意图；

图11是本发明实施例的柱镜光栅单元光路示意图；

图12是本发明实施例的数字高程模型(左)与数字栅格图(右)的示意图；

图13是本发明实施例的合成光栅图像结果示意图；

图14是本发明实施例的置换贴图和纹理贴图的着色器设置图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先来了解下柱镜光栅立体成像技术原理。

根据生物及仿生学的研究，立体感的形成是人类视觉系统与大脑共同作用的结果。其基本原理是，双眼观察同一物体或景物时，两只眼睛分别看到的是两幅具有一定差别的图像，如图1所示，这两幅图像再经过大脑的合成，使人们产生立体感。其中，具有一定差别的两幅图像被称之为视差图像。由于视差的存在，通过大脑的融合，就可以使人感觉到一个三维物体的位置和深度变化，这就是立体视觉原理。基于此原理，立体成像的关键就在于如何设置一个场景或装置，使得左右眼可以分别看到两幅具有一定视差的图像。

柱镜光栅是一种具有分离图像功能的透明材质。美国和日本公司使用印刷的方法，结合柱镜光栅开始印制立体图像。柱镜光栅对透过它的图像，有着分离的特性，这一特性所达到的效果与立体观景器相类似。柱镜光栅示意图如图2和图3所示，一面是平的，另一面是周期性波浪起伏的曲面，它是由许多小的柱透镜单元所组成。每个单元都有独立的光学特性，相当于一个小型单向放大镜，有聚光成像作用，具有将平面图像单向放大的光学功能。所以，柱镜光栅能够容纳多幅平面图像并且还能够保持图像的完整性。其中d为栅距，f为柱镜的厚度也是柱透镜的聚焦厚度。裸眼三维地图通过柱镜光栅材料呈现立体。柱镜光栅的光学特征如图11所示，从图中可以看出，柱透镜具有分离像点的特性，因此柱镜光栅能够容纳多幅平面图像并且还能够保持图像的完整性。

根据柱透镜能够分离像点的光学特性，将一组序列图像依次排列在柱镜光栅下。排列在不同位置上的图像会按照不同的方向反射光线，从而达到分离图像的作用。当人站在合适的距离上双眼就可以分别看到两幅不同的图像，当这两幅图像为立体像对时，就会在人脑中形成立体感。图4说明了柱镜光栅图像的立体分离与合成原理，将图像A和B根据柱镜光栅单元的尺寸进行分割，按照AB顺序合成为光栅图像，印刷在柱镜光栅材料的基层上，每个柱透镜单元下的相同位置上都会有相应的A和B图像信息，经过柱镜光栅板的折射后图像A、和B被重新组合还原，只要眼睛在图像的光线传输线上，即可看到这幅图像。由于两只眼睛位置不同，就使得两只眼睛分别看到不同的图像，从而实现图像的平面印刷，图像越多人眼看到的立体过渡越平滑。

基于上述柱镜光栅立体成像理论，如图5所示，本实施例提出一种裸眼三维立体光栅地图制作方法包括以下步骤：

步骤S1，制作裸眼三维地图至少需要准备两种地图数据，至少包括数字栅格图和相应制图区域的数字高程模型，如图12所示。

步骤S2，利用数字栅格图和数字高程模型在虚拟仿真软件中通过仿真计算和渲染生成立体序列图像，或者在地理信息系统软件中通过高程分层生成立体序列图像。

步骤S3，将立体序列图像合成一幅光栅图像，在图像处理软件中手工合成或者使用3Dpro/3DmasterKit等专业软件自动合成。

步骤S4，将合成后的光栅图像印刷在柱镜光栅基体上，再经过印后处理制成裸眼三维地图成品。

步骤S1中制作数字栅格图的流程主要包括地图制作、栅格输出和尺寸裁切。

步骤S11，地图制作；数字栅格图的来源可以是矢量地图、影像地图、地表覆图、专题地图等各类数字地理信息产品，在地理信息系统软件中完成地图制作后输出带地理参考的数字栅格图，数字栅格图格式如TIFF格式，或者数字栅格图的来源可以是带地理参考的纸质地图，需要进行扫描栅格化、定义地理参考和图像纠正后得到数字栅格图。总之，通过各种方式制作的地图，只要能够栅格化为数字栅格图，就可以作为柱镜光栅立体地图的数据来源。

步骤S12，栅格输出；地图制作完成后，为保证裸眼三维地图的质量，数字栅格图的分辨率应该根据印刷要求合理确定，胶版印刷的图像分辨率应优于254dpi，丝网印刷、UV印刷的图像分辨率应优于150dpi。

步骤S13，尺寸裁切；根据裸眼三维地图成品的用途以及柱镜光栅板的尺寸对数字栅格图进行分块，方便后续印刷和使用。

步骤S1中制作数据高程模型的流程主要包括投影变换、重采样和尺寸裁切。

步骤S14，投影变换；数字高程模型的坐标系、投影必须与数字栅格图一致；数字高程模型的坐标系(通常为WGS84、地理坐标)可以在GloabalMapper、Arcgis等软件中进行坐标系和投影转换，确保与数字栅格图的坐标系和投影相同。

步骤S15，重采样；重采样的目的是使数字高程模型的格网分辨率与数字栅格图的比例尺保持一致，同时两者的图像分辨率也保持一致，从而实现准确套合。数字高程模型的格网分辨率依据数字栅格图比例尺和数字栅格图分辨率确定，计算公式如下：

数字高程模型格网分辨率(米)＝地图比例尺×10000×254÷数字栅格图分辨率(dpi)

当数字栅格图分辨率为254dpi时，地图比例尺为1∶1万，则数字高程模型格网分辨率为1米，地图比例尺为1∶100万，则数字高程模型格网分辨率为100米。

数字高程模型的高程数据应设置为16位整数，图像分辨率应与数字栅格图的图像分辨率相同，具体操作可在GlobalMapper软件中进行。

步骤S16，尺寸裁切；根据数字栅格图的地理范围对数字高程模型进行裁切，裁切后数字高程模型的像素宽、像素高与数字栅格图相同。

生成立体序列图像是制作柱镜光栅立体地图十分重要的步骤，是柱镜光栅立体地图的基础，以下给出两种生成立体序列图像的方法：虚拟仿真法和高程分层法。

(1)虚拟仿真法

将数字高程模型和数字栅格图叠加，通过渲染运算实现虚拟地形仿真，在系统中可以从任意角度来观察地形。因此，按照立体摄影的要求，通过设置系列摄影相机的位置，运用置换贴图和纹理贴图方法，从虚拟仿真软件系统中渲染输出立体序列图像，作为柱镜光栅立体地图的数据源。这种方法生成的立体序列图像具有图像精度高、立体平滑度好、操作简单、成本低的特点，是制作柱镜光栅立体序列图像的首推方法，主要包括高程拉伸和置换贴图。

步骤S211，高程拉伸；立体地图通过数字高程模型的高程数值来呈现地面的高低起伏情况，在虚拟仿真软件系统中，软件通过读取高程数值进行表面细分和地形建模，从而实现地形仿真。在某些情况下，制图区域的高程差可能比较小，这样立体效果就不太明显，为了呈现最好的立体效果，对数字高程模型的高程数值进行线性拉伸，通常虚拟仿真软件系统能够读取16位高程数值，最大值为65535，因此，高程拉伸的目标就是将制图区域的高程范围经过线性变换，范围变成0～65535，变换后，数字高程模型的最低高程变为0，最高高程变为65535，高程拉伸变换公式如下：

65535×(高程-Min(高程))÷(Max(高程)-Min(高程))

具体操作可在GlobalMapper软件中调用栅格运算功能进行，菜单选择Analysis-Raster Calculator功能，输入上面的变换公式。

步骤S212，置换贴图和纹理贴图；将数字栅格图和经过高程拉伸的数字高程模型输入虚拟仿真软件系统进行三维地形的建模，该软件系统获取立体序列图像可以采用正交相机的影像旋转法，原理是用正交相机(垂直地面的平行光)拍摄地形，将制图区域绕Y轴(地平面宽度方向)以固定角度间隔旋转，数字高程模型通过置换贴图置换为高程网格表达地形起伏，数字栅格图通过纹理贴图与数字高程模型严格套合表达地表纹理，置换贴图和纹理贴图的着色器设置如图14所示，可以获得不同视角的真实地形渲染图像，就是真实的立体序列图像，原理如图6所示。

(2)高程分层法

高程分层法的目的是对数字栅格图在视线的前后方向进行分层，得到景深方向的立体视觉效果。依据数字高程模型的等高线将数字栅格图分解为系列高程范围、具有相互重叠区域的立体序列图像层，通过几个不同高程范围立体序列图像层的叠放，前景遮盖一部分后景，从而使人产生空间距离感呈现立体效果。这种方法生成的立体序列图像具有图像精度较高、立体平滑度较好、操作简单、成本低的特点，是制作柱镜光栅立体序列图像的低成本方法。在GlobalMapper、PhotoShop和PsdTo3D软件中进行数据处理操作，具体步骤包括高程分层、图像分层、景深调整和序列输出。

步骤S221，高程分层；数字高程模型影像分层是为数字栅格图在PhotoShop中分层做选区准备，依据数字栅格图的制图范围和区域高程差来确定分层层数，层数越多，景深方向的立体过度越平滑，通常根据等高线范围将影像分为8～15层。为确保立体过渡平滑，各分层数据应保持1/3-1/2高程差重叠。具体在GlobalMapper软件中操作，打开数字高程模型影像数据，在菜单Tools中打开Control Center，选择数字高程模型图层，打开Options选项，在Alter Elevation Values选项卡中设置最小高程、最大高程参数，然后根据事先确定的分层高程表，逐层将图像保存为背景透明的tiff或PNG格式图像，操作结果如图7所示。

步骤S222，图像分层；在PhotoShop软件中根据数字高程模型影像分层结果建立选区对数字栅格图进行分层，图像分层数量与数字高程模型影像分层数量相同。具体在PhotoShop软件中操作，第一步，打开数字栅格图作为背景图像，分别打开高程分层图像使用复制图层功能将数字高程模型的分层图像复制到数字栅格图的图层列表中。第二步，根据高程分层图层内容建立选区，对每个高程分层图层按Ctrl键建立选区，对数字栅格图背景图层进行选择，然后拷贝、粘贴生成新图层。第三步，删除原数字栅格图图层和等高线分层图层列表，只保留根据等高线范围对数字栅格图进行分层后的结果图层，将图像存储为PSD格式。

步骤S223，景深调整；调整分层影像景深是在PsdTo3D软件中对分层的数字栅格图进行景深调整，为获取立体序列图像做准备，具体是在PsdTo3D软件中操作，打开步骤S222生成的PSD图像，在多层设置中仔细调整每层影像的景深位移，焦平面景深位移为0，负数表示向人眼方向移动，正数表示向人眼相反方向移动；调整过程中可通过点击预览按钮观察效果。

步骤S224，序列输出。数字栅格图完成了按照等高线范围分层，分层影像景深调整，获得满意的裸眼立体效果，就可以输出立体图像序列，具体在PsdTo3D软件中操作，选择文件菜单，选择输出tiff项，指定文件名，软件即可输出合成光栅图像所需的tiff格式立体序列图像。

本实例的合成光栅图像有两种方式，第一种是根据光栅图像合成原理，在Photoshop等图像处理软件中手工合成，第二种是使用3Dpro、3DmasterKit等专业软件自动合成。

下面介绍柱镜光栅图像合成原理，以及手工合成操作方法，掌握光栅图像合成原理后，用户可以准确理解专业合成软件的参数含义，借助专业软件可以生成效果最佳的合成光栅图像，也可以自行编写光栅图像合成软件。

立体序列图像合成光栅图像，就是依次从立体序列图像中抽取n列像素，按顺序排列放在一个柱镜光栅单元中，然后依据印刷输出要求调整图像尺寸，得到合成光栅图像，如图8所示。

立体序列图像合成光栅图像的过程主要包括：分辨率调整、图像离散和拼合输出。

步骤S31，分辨率调整。

在光栅图像合成之前需要先对立体序列图像进行分辨率调整，否则合成后的光栅图像尺寸将会发生变化。原理是：假设合成前立体序列图像的分辨率为r像素/英寸，高为H英寸，宽为W英寸，立体序列图像数量为N，柱镜光栅的分辨率为L线/英寸，合成后光栅图像的分辨率为R像素/英寸，每幅立体序列图像抽取像素的列数为n。如图9所示，合成前后，图像在宽和高方向的总像素尺寸大小相同，即：

H×r＝H

W×r×N＝W

柱镜光栅的分辨率L可以经过测试得知，n值由图像设计者确定，则合成后光栅图像的分辨率R的计算公式为：

R＝N×n×L (3)

根据公式(1)和(2)，光栅图像的高H

将公式(3)分别代入公式(4)和公式(5)，光栅图像的高H

在公式(6)和(7)中，L是固定值，r、n和N也是已知的，

为了后续印刷以及印后加工工作方便，一般都会提前设定光栅图像的尺寸，且光栅图像的尺寸基本都与单幅立体序列图像的尺寸相同。

从图8中可以看出，光栅图像的横向像素数是单幅立体序列图像的N倍，纵向像素数与单幅立体序列图像的像素数相同，也就是说，合成光栅图像的高宽比与单幅序列图像的高宽比不同。因此不能通过简单缩放的方式来调整光栅图像，使之与单幅立体序列图像的尺寸相同。只能先确定光栅图像的一个方向，再对另一方向进行插值运算，从而实现与单幅立体序列图像尺寸相同的目的。由于光栅图像需要在横向上与柱镜光栅单元严格对准，因此不能对光栅图像的横向像素做插值运算，否则会影响立体图像的清晰度，甚至不能使图像形成立体。所以，只能选择光栅图像的横向为固定方向，对其纵向进行插值运算。

依据上述原理，要使合成光栅图像的总像素与立体序列图像的总像素相同，且合成后光栅图像的横向尺寸与单幅立体序列图像的横向尺寸相同，合成前立体序列图像的分辨率r应满足

r′＝L×n(8)

将

可知，合成后光栅图像与单幅立体序列图像相比，纵向尺寸只有单幅立体序列图像的1/N，变成了一幅纵向压缩的扁状图像。为保证合成后光栅图像的纵向尺寸与立体序列图像尺寸相同，就需要在合成后对光栅图像的纵向进行插值运算，将纵向放大N倍使之与单幅立体序列图像的尺寸相同。由于图像是做放大操作，图像的像素总数在增加，并没有降低图像的质量。

调整后立体序列图像的分辨率应满足图像质量变化不大(分辨率变化不大)，图像数据量尽量小的要求，可依据此约束条件来确定n值的大小。设调整后立体序列图像的分辨率为r′，r′＝L×n，当

综上，合成光栅图像之前，应根据合成前立体序列图像的分辨率r和柱镜光栅的分辨率L计算确定n值，然后将合成前立体序列图像的分辨率为r调整为r′＝L×n；光栅图像合成后，需要将合成后光栅图像的分辨率调整为R＝N×n×L，然后纵向放大N倍。这样可以保证合成后光栅图像的尺寸等于单幅立体序列图像的尺寸，且合成光栅图像在横向上精确对准柱镜光栅单元。

假设，合成前立体序列图像的分辨率r＝254dpi，柱镜光栅的分辨率L＝60.225lpi，立体序列图像数量N＝12，则：

计算每幅立体序列图像抽取像素的列数

计算调整后立体序列图像的分辨率r′＝L×n＝60.225×4＝240.9dpi；

计算合成后光栅图像的分辨率R＝N×n×L＝12×4×60.225＝2890dpi。

在这个步骤中只需要调整合成前立体序列图像的分辨率，在Photoshop等图像处理软件中，将合成前立体序列图像的分辨率由254dpi调整为240.9dpi，转入图像离散步骤。

步骤S32，图像离散。

将每幅立体序列图像以n列像素为单位，间隔(N–1)×n列像素进行分散，其中立体序列图像一对齐柱镜光栅单元的第一个n列像素，立体序列图像N

步骤S33，拼合输出。

对图像离散后的PSD文件进行拼合操作，输出具有光栅对齐、尺寸正确的合成光栅图像。拼合输出的步骤依次是拼合图像、调整分辨率和纵向放大。

步骤S331，拼合图像；在Photoshop软件的图层选型中，选择拼合图像功能，将立体序列图像1～N拼合成背景图层。

步骤S332，调整分辨率；需对步骤S331拼合后图像的分辨率进行调整，R＝N×n×L＝12×4×60.225＝2890dpi，选择图像-图像大小，输入计算的分辨率2890，注意取消重定像素选项。

步骤S333，纵向放大；调整拼合后图像的分辨率后，合成后光栅图像的横向尺寸与单幅立体序列图像的横向尺寸相同，但是合成后光栅图像的纵向尺寸是单幅立体序列图像的纵向尺寸的1/N，必须对合成后光栅图像的纵向放大N倍，才能得到与单幅立体序列图像尺寸相同的合成光栅图像。具体的，选择图像-图像大小，勾选重定像素，取消约束比例选项，将图像的像素高度乘以N倍得到新的像素高度，即533×12＝6396，确定后图像被纵向放大N倍。

立体序列图经过分辨率调整、图像离散和拼合输出操作，即得到最终合成光栅图像，如图13所示，通常将图像保存为Tiff格式，就可以转入印刷及印后处理工序。

本实例将光栅图像印刷在柱镜光栅基体上有三种方式：

一是在普通纸张上印刷光栅图像，再与柱镜光栅板冷裱覆合制作立体光栅产品；二是采用UV印刷技术，直接在柱镜光栅板的平面上印刷光栅图像，油墨干燥后覆以油墨保护层；三是将光栅图像印刷在纸张上，再丝印光栅油墨，最后进行光栅模压成型。

与上述一种裸眼三维立体光栅地图制作方法相应地，本实施例还提供了一种裸眼三维立体光栅地图制作装置，包括地图数据准备模块、立体序列图像生成模块、光栅图像合成模块和印刷模块。

地图数据准备模块，用于制作裸眼三维地图至少需要准备两种地图数据，至少包括数字栅格图和相应制图区域的数字高程模型；

立体序列图像生成模块，用于利用数字栅格图和数字高程模型在虚拟仿真软件中通过仿真计算和渲染生成立体序列图像，或者在地理信息系统软件中通过高程分层生成立体序列图像；

光栅图像合成模块，用于将立体序列图像合成一幅光栅图像，在图像处理软件中手工合成或者使用3Dpro/3DmasterKit专业软件自动合成；

印刷模块，用于将合成后的光栅图像印刷在柱镜光栅基体上，再经过印后处理制成裸眼三维地图成品。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。