專利名稱：平面影像轉換成立體影像技術的制作方法
1.技術領域平面影像轉換成立體影像技術屬于影像處理技術領域，涉及一種將平面影像轉換成立體影像的技術，特別是涉及一種將普通電影/電視/投影等平面影像轉換成相應的立體影像的技術。
2.技術背景立體電影、立體電視，、立體投影等因為可以使觀眾產生身臨其境的視覺效果而深受人們的喜愛。立體的視覺效果是仿照人眼睛觀察事物時的生理/心理過程而產生，通過將事物的影像從兩個不同的角度拍攝記錄下來，再同時播放，利用偏振光，液晶開關，或紅藍眼鏡，使觀眾的左右眼分別看到兩個不同角度記錄的影像，從而產生立體的視覺效果。在這個過程當中，最關鍵的是制作立體影像所需的兩個影像序列。現(xiàn)有的立體影像制作技術主要有兩種一種是雙機立體方式，由兩臺攝影/攝像機同時拍攝，將影像記錄在兩個影像記錄載體上。另一種是單機立體方式，使用一臺雙鏡頭攝影/攝像機拍攝，將影像記錄在一個影像記錄載體的兩個記錄軌道上。不論何種方式，現(xiàn)有的立體影像制作技術有以下共同點1必需同時記錄兩個影像序列，要么使用兩臺攝影/攝像機，要么使用特制攝影/攝像機，在攝制過程當中，必須實現(xiàn)兩個攝像頭的同步對焦，同步拍攝，攝制技術復雜。2影像剪輯要用人工方式，而要使觀眾產生持續(xù)穩(wěn)定的立體感，對兩個影像序列的剪輯必需精確到具體的某一幀畫面，稍有誤差就使立體的效果消失，因此，立體影像的后期制作是一項費事費力，耗資巨大的工程。由于以上原因，立體影像的制作成本十分高昂，成為制約立體電影，立體電視，立體投影等立體影像領域發(fā)展的主要原因。
3.發(fā)明內容為克服現(xiàn)有立體影像制作技術的局限，本發(fā)明提供了將平面影像轉換成立體影像的技術。該技術只需要一個影像序列，仿照產生立體影像的原理，通過計算機處理，將一個平面影像序列自動轉換成立體影像的兩個序列。由于只需要一個影像序列，該技術直接避免了使用雙攝像/攝影機拍攝時必須解決的同步對焦，同步拍攝的問題，而且由于使用計算機處理，對兩個影像序列的剪輯可以精確自動地完成。
為了解決以上技術問題，本發(fā)明提供的技術方案是1.先用數(shù)字化設備將平面影像數(shù)字轉化成相應的數(shù)字影像序列，供計算機處理。
2.由計算機對數(shù)字影像序列進行頻譜分析，區(qū)分出靜止影像序列，運動影像序列，發(fā)生場景切換三種情況，仿照立體影像的產生原理，由平面影像的一個序列，產生立體影像的兩個序列。
3.將產生的立體影像的兩個序列進彎曲處理。
4.將最后產生的立體影像序列進行影像合成，以提供給不同的立體影像播放設備。采用已有的立體影像播放/收看設備即可以觀看。
使用本發(fā)明專利可以獲得的有益效果是(1)能夠將已有的普通電影/電視/投影等影像自動轉換成相應的立體影像。(2)可以作為拍攝制作立體電影/電視/投影等立體影像的新方法，只使用一部攝像/攝影機拍攝，由計算機自動進行影像的剪輯處理，直接降低了攝制的技術難度和制作成本。(3)采用計算機影像處理技術可以對影像進行彎曲，失真，場景宣染的處理，可以進一步強化影像的藝術效果。
4.


圖1是本發(fā)明專利將平面影像序列轉換成立體影像序列方案的一個實施例。
圖2說明了本發(fā)明專利一個實施例對數(shù)字影像序列的頻譜分析過程。
圖3說明了本發(fā)明專利一個實施例對靜止影像序列的處理過程。
圖4說明了本發(fā)明專利一個實施例對運動影像序列的處理過程。
圖5說明了本發(fā)明專利一個實施例對發(fā)生場景切換序列的處理過程。
圖6說明了本發(fā)明專利一個實施例對影像進行彎曲處理的過程。
5.具體實施方式
圖1說明了本發(fā)明專利將平面影像序列轉換成立體影像序列總體方案的一個實施例。首先將要處理的平面影像用數(shù)字化設備轉換成數(shù)字影像，將數(shù)字影像放在計算機緩沖區(qū)110中，同時對每一幀影像提取它的縮略點陣圖，比如64×64點陣，點陣的大小依計算機的處理能力而定，對縮略點陣圖進行時頻變換，產生影像的頻譜序列，存儲于頻譜序列緩沖區(qū)111中。頻譜序列比較器112從111中依此讀取相鄰的兩幀影像的頻譜圖，進行比較，可以區(qū)分出影像是靜止影像，運動影像或是發(fā)生場景切換三種情況，依照產生立體影像的基本原理，直接從數(shù)字影像緩沖區(qū)110中可以產生立體影像的兩個序列，設為A序列和B序列，然后對A，B序列分別進行彎曲處理，就可以得到立體數(shù)字影像最終的兩個序列，將最后產生的立體影像序列依據(jù)不同的播放設備進行影像合成，產生立體電影、立體電視、立體投影等各種播放設備的影像輸出。其中頻譜序列比較器112是整個系統(tǒng)的中樞，它控制和實現(xiàn)對頻譜序列的前向搜索、頻譜比較、立體影像生成和彎曲處理等過程。
圖2說明了本發(fā)明專利一個實施例對數(shù)字影像頻譜序列進行分析和處理的過程。譜序列比較器從頻譜序列緩沖區(qū)111中讀取相鄰的兩幅頻譜圖進比較，設為第K幀和第K+1幀，如果這兩幀影像頻譜特征沒有或幾乎不發(fā)生變化的是靜止影像序列；如果這兩幀影像的頻譜特征發(fā)生變化，但特征相似，屬于運動影像序列；如果這兩幀影像的頻譜特征完全不同，屬于場景切換的情況。對三種情況下的影像序列分別采取不同的處理方法，生成相應的立體影像序列，之后使譜序列比較器的指針指向下一幀，即第K+1幀，繼續(xù)進行頻譜序的比較過程。頻譜分析可以用差值加權和的數(shù)學方法完成。
圖3說明了本發(fā)明專利一個實施例對靜止影像的處理過程。人眼睛觀察事物時，由于左右眼睛存在的視距差，左右眼看到的是兩幅相似但有差別的圖像，左眼看到的影像是比實際位置向右偏的影像，右眼看到的影像是比實際位置向左偏的影像，這兩幅相似但有差別的圖像在人腦中，就可以產生立體的視覺效果。由此可見，采用一定的技術處理，將平面影像進行偏移，產生兩個相似但有差別的影像，就可以獲得立體的影像效果。
可以采取以下兩種方式進行處理1)將平面靜止影像序列中每一幅向右偏移，生成立體影響所需的一個影像序列，設為A序列。
2)再將平面靜止影像序列中每一幅向左偏移，生成立體影響所需的第二個影像序列，設為B序列。
或是3)平面靜止影像序列直接作為立體影像的A序列。
4)再將平面靜止影像序列中每一幅都向左偏移，或都向右偏移，生成立體影像需的B序列。
在圖3中，影像處理計算機在頻譜緩沖區(qū)111中搜索到5幀影像1，2…5屬于一個平面靜止影像序列，依據(jù)本發(fā)明專利對靜止影像的處理的一個方案，可以將該影像序列直接從數(shù)字影像緩沖110區(qū)中取出作為立體影像的A序列A1，A2…A5，同時將每一幀進行左偏移，產生立體影像的B序列B1，B2…B5。
圖4說明了本發(fā)明專利一個實施例對運動影像的處理過程。運動影像的產生有兩個原因1)物體本身的移動。
2)觀察者的移動。
無論運動產生是由何種方式所引起，觀察者的左右眼睛所獲得的影像序列都有以下特點在同一時刻，兩個序列中的影像都不同，但由于運動的原因，一個序列在T時刻的影像在T+ΔT時刻將出現(xiàn)在另一個序列中。這樣，觀察者的雙眼看到的運動物體立體影像實際是兩個是相同但有時間差別的影像序列。依據(jù)這樣的特點，如果將運動平面影像序列進行適當?shù)臅r間移位，就可以由一個平面影像序列產生立體影像的兩個序列。以下是本發(fā)明專利對平面運動影像的處理方法1)將該平面運動影像序列直接作為立體影像的一個序列，設為A序列。
2)然后對A序列中每一幅影像，設位于T時刻，進行前向搜索，在A序列或原序列中尋找在T時刻匹配的的另一序列的影像，所謂匹配是指這兩幅影在同時播放時可以使觀眾產生穩(wěn)定持續(xù)的立體視覺效果，設搜索到的影像位于T+ΔT時刻，將該時刻的影像作為第二影像序列在T時刻的影像。ΔT時間的長短由影像運動的實際情況而定，運動快時，ΔT就短；運動慢時，ΔT就取得長。
在圖4中，影像處理計算機在頻譜緩沖區(qū)111中搜索到影像N，N+1，N+2…N+4…屬于一個平面運動影像序列，依據(jù)本發(fā)明專利對運動影像的處理的方案，先將該影像序列直接從數(shù)字影像緩沖110區(qū)中取出作為立體影像的A序列N，N+1…N+4…，同時對A序列中的每一幀都前向搜索與其相匹配的B序列影像，實施例中搜索到的影像是N+2與N匹配，N+3與N+1匹配，N+4與N+2匹配，…，這樣就可以由一個平面影像序列產生立體影像的兩個序列。
圖5說明了本發(fā)明專利一個實施例對發(fā)生場景切換序列的處理過程。在場景切換中可能出現(xiàn)的情況有
1)由一個靜止場景切換到另一個靜止場景。
2)由一個靜止場景切換到另一個運動場景。
3)由一個運動場景切換到另一個運動場景。
4)由一個運動場景切換到另一個靜止場景。
對于1)2)兩種情況，前一場景是靜止的影像序列，其立體影像序列可以全部由在切換點前的影像序列產生。對于3)4)兩種情況，前一場景是運動的影像序列，由于在處理運動立體影像時是采用從后繼幀中搜索匹配影像，最終會導致場景切換前一個序列的一段影像不能與另一序列相匹配。這時候如果用后場景的影像序列來補充，就會出現(xiàn)瞬間的前后場景重疊的畫面，破壞了立體的視覺效果。為了避免這種情況的發(fā)生，必需將前場景在切換點前一段無法匹配的影像序列丟棄。由新場景開始繼續(xù)處理影像的轉換過程。
因而對于包含場景切換的影像序列，采取以下的處理方法1)在平面影像序列中前向搜索時，記錄場景切換點，對切換點前的立體影像序列只能在前場景的影像序列中搜索產生。
2)將切換點前無法找到匹配的影像序列丟棄，由新場景開始新的影像序列轉換過程。
在圖5中，影像處理計算機在頻譜緩沖區(qū)111中搜索到影像…N-2，N-1，N，N+1，N+2，N+3…是包含了場景切換的一個平面影像序列，切換點在N。依據(jù)本發(fā)明專利對發(fā)生場景影像序列的處理的方案，在搜索匹配過程中，出現(xiàn)A序列N-4，N-3，N-2與B系列N-2，N-1，N匹配，然而最終出現(xiàn)A序列的N-1，N無法找到在B序列中匹配的影像。這時候就將A序列的N-1，N兩幀影像丟棄，由新場景開始產生立體影像序列。這樣一來A序列的N-4，N-3，N-2，N+1，N+2，N+3…，對應B序列的N-2，N-1，N，N+2，N+3，N+4…。
圖6說明了本發(fā)明專利一個實施例對影像進行彎曲處理的過程。對平面影像序列在分別依照靜止、運動、場景切換三種情況進行處理產生相應的立體影像序列之后，為了進一步增強影像的立體效果，對立體影像的兩個序列分別進行程度相同的彎曲處理。依照人體的視覺特點，人的眼睛對于彎曲面上的影像，視距差更加明顯，更容易產生立體的視覺效果。因而，可以將立體影像的兩個序列，進行曲率相同的彎曲處理，使原來處于矩形區(qū)域內的影像，映射到扇弧形區(qū)域。這樣處理之后，可以增加立體影像的景深，強化了立體的效果。
經由以上過程處理產生的兩個立體影像的數(shù)字序列，可以進行影像合成產生不同立體影像播放設備的影像輸出。使用現(xiàn)有的立體影像播放/觀看設備，即可觀看。
權利要求
1.平面影像轉換成立體影像技術，可以將一個平面影像序列，通過計算機處理自動轉換成立體影像所需的兩影像序列。該技術包括以下步驟用數(shù)字化設備將平面影像數(shù)字化成相應的數(shù)字影像序列，供計算機處理。由計算機對數(shù)字影像序列進行頻譜分析，區(qū)分出靜止影像序列、運動影像序列、場景切換三種情況，分別處理，產生立體影像的兩個序列。將產生的立體影像的兩個序列進彎曲處理。將最后產生的立體影像序列進行影像合成，生成不同的播放設備(比如立體電影，立體電視，立體投影等)需要的影像輸出。
2.依據(jù)權利要求1的方法，其中“對數(shù)字影像進行頻譜分析，區(qū)分出靜止影像序列、運動影像序列、場景切換序列三種情況，分別處理，產生立體影像的兩個序列”步驟包括以下步驟進行時頻變換。對頻譜序列進行比較分析，區(qū)分出靜止影像序列、運動影像序列、場景切換序列。將靜止影像序列轉換成相應的立體影像序列。將運動影像序列轉換成相應的立體影像序列。場景切影像換序列的處理。
3.依據(jù)權利要求2的方法，其中“將靜止影像序列轉換成相應的立體影像序列”步驟包括以下步驟將靜止影像向左偏移產生立體影像的一個序列。將靜止影像向右偏移產生立體影像的另一個序列?；蛘邔⑵矫骒o止影像序列直接作為立體影像的一個序列。再將平面靜止影像序列中每一幅都向左偏移，或都向右偏移，生成立體影像的另一個序列
4.依據(jù)權利要求2的方法，其中“將運動影像序列轉換成相應的立體影像序列”步驟包括以下步驟將該平面運動影像序列直接作為立體影像的一個序列。對該序列中每一幅影像，進行前向搜索，在該序列中尋找與其匹配的另一序列的影像。
5.依據(jù)權利要求2的方法，其中“場景切換影像序列的處理”步驟包括以下步驟在平面影像序列中前向搜索時，記錄場景切換點，對切換點前的立體影像序列只能在前場景的影像序列中搜索產生。將切換點前無法找到匹配的影像序列丟棄，由新場景開始新的影像序列轉換過程。
6.依據(jù)權利要求1的方法其中“對兩個影像序列進行彎曲處理”步驟包括以下步驟將立體影像的兩個序列，進行曲率相同的彎曲處理，將矩形區(qū)域內的影像映射到扇弧形區(qū)域。
全文摘要
平面影像轉換成立體影像技術屬于影像處理技術領域。該技術只需對一個平面影像序列進行分析處理，就可以制作出立體影像所需的兩個序列，同時由于采用的計算機處理方式，影像的剪輯可以自動完成，極大的降低了立體影像的制作成本；解決了現(xiàn)有立體影像攝制技術存在的兩個問題1)必須同時攝制兩個影像序列，攝制技術難度大。2)剪輯使用人工方式，效率低成本高。采用該技術除了可以將已有的普通電影/電視/投影等平面影像制作成相應的立體影像外，還可以作為攝制立體電影/電視/投影等立體影像的新方法，可以廣泛地應用于立體影像的制作領域中。
文檔編號G06T15/00GK1609897SQ200310100460
公開日2005年4月27日 申請日期2003年10月17日 優(yōu)先權日2003年10月17日
發(fā)明者梁肇新 申請人:梁肇新