CN101247530A - 增强图像的立体效果的三维图像显示设备和方法 - Google Patents

增强图像的立体效果的三维图像显示设备和方法 Download PDF

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CN101247530A CNA2007101524220A CN200710152422A CN101247530A CN 101247530 A CN101247530 A CN 101247530A CN A2007101524220 A CNA2007101524220 A CN A2007101524220A CN 200710152422 A CN200710152422 A CN 200710152422A CN 101247530 A CN101247530 A CN 101247530A
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Abstract

提供了一种用于增强图像的立体效果的三维(3D)图像显示设备。所述3D图像显示设备包括：视差估计器，估计通过从不同角度拍摄同一目标而获得的第一图像和第二图像之间的视差；计算单元，使用通过计算所估计的视差的频率而获得的直方图来计算第一图像和第二图像之间的调整视差；和输出单元，将计算的调整视差应用于第一图像和第二图像，并输出调整了视差的第一图像和第二图像。从而，调整了第一图像和第二图像之间的输入视差，并可向用户提供具有增强立体效果的图像。

Description

增强图像的立体效果的三维图像显示设备和方法
技术领域
根据本发明的设备和方法涉及显示三维图像，更具体地讲，涉及显示三维图像以增强图像的立体效果。
背景技术
当人用双眼看目标时，用左眼看到的图像的水平位置和用右眼看到的图像的水平位置之间存在不同。与两眼之间的间隔相应的距离被称为双目视差。在这种情况下，如果用两眼观察与实际图像相同的图像，则当人观看该图像时能够感受到立体效果。因此，当制作图像时，具有相同特性的两个相机被分开与双目视差(例如，大约65mm)相应的距离，并执行拍摄操作。然后，仅通过左眼来观看由左边相机拍摄的图像，并仅通过右眼来观看由右边相机拍摄的图像。从而可制作三维(3D)图像。在这种情况下，如果把由左边相机拍摄的图像向右移动以调整视差，则图像可能看起来从屏幕向前突出。另外，如果把由右边相机拍摄的图像向左移动，则图像可能看起来在屏幕后方。因此，可通过改变视差调整来调整图像的立体效果。
即使使用双目相机或计算机图形来制作3D图像，图像的立体效果也可能根据显示3D图像的设备的特性而出现不清晰。换句话讲，由于3D图像的制作环境和显示环境之间的不同，导致用户难以感受立体效果。
发明内容
本发明的示例性实施例克服了以上缺点和以上没有描述的其他缺点。另外，本发明不需要克服上述缺点，本发明的示例性实施例可以不克服上述任何问题。
本发明提供了这样一种能显示3D图像的设备和方法：使用通过估计第一图像和第二图像之间的视差所产生的直方图来调整第一图像和第二图像之间的视差，来使得图像具有增强的立体效果。
根据本发明的一方面，提供了一种3D图像显示设备，所述3D图像显示设备包括：视差估计器，估计通过从不同角度拍摄同一目标而获得的第一图像和第二图像之间的视差；计算单元，使用通过计算所估计的视差的频率而获得的直方图来计算第一图像和第二图像之间的调整视差；和输出单元，将计算的调整视差应用于第一图像和第二图像，并输出调整了视差的第一图像和第二图像。
计算单元可包括：第一产生器，检查第一图像和第二图像的像素中具有相同视差的像素的数量，以产生表示每一视差的频率的直方图；第二产生器，通过将产生的直方图的值累加来产生累积密度直方图；调整视差计算单元，通过使用累积密度直方图的平均值以及输入视差的最小值和最大值来设置输入视差和调整视差之间的关系，并基于设置的关系来计算调整视差。
调整视差计算单元可设置输入视差和调整视差之间的关系。所述关系可用第一直线图形、第二直线图形和第三直线图形来表示，所述第一直线图形将调整视差的最小值连接到累积密度直方图的平均值和输入视差的最小值之间的第一点，第二直线图形将调整视差的最大值连接到累积密度直方图的平均值和输入视差的最大值之间的第二点，第三直线图形将第一点连接到第二点，并具有斜率1。
所述设备还可包括：输入单元，接收用户选择信号。调整视差计算单元可响应于用户选择信号来改变第一点和第二点的位置。
视差估计器可在第一图像和第二图像中搜索匹配点，并估计搜索到的点之间的视差。
根据本发明的另一方面，提供了一种3D图像显示方法，所述3D图像显示方法包括：估计通过从不同角度拍摄同一目标而获得的第一图像和第二图像之间的视差；使用通过计算所估计的视差的频率而获得的直方图来计算第一图像和第二图像之间的调整视差；和将计算的调整视差应用于第一图像和第二图像，并输出调整了视差的第一图像和第二图像。
计算步骤可包括：检查第一图像和第二图像的像素中具有相同视差的像素的数量，以产生表示每一视差的频率的直方图；通过将产生的直方图的值累加来产生累积密度直方图；通过使用累积密度直方图的平均值以及输入视差的最小值和最大值来设置输入视差和调整视差之间的关系，并基于设置的关系来计算调整视差。
计算调整视差的步骤可包括设置输入视差和调整视差之间的关系。所述关系可用第一直线图形、第二直线图形和第三直线图形来表示，所述第一直线图形将调整视差的最小值连接到累积密度直方图的平均值和输入视差的最小值之间的第一点，第二直线图形将调整视差的最大值连接到累积密度直方图的平均值和输入视差的最大值之间的第二点，第三直线图形将第一点连接到第二点，并具有斜率1。
所述方法还可包括：接收用户选择信号。计算步骤可包括：响应于用户选择信号来改变第一点和第二点的位置。
估计步骤可包括：在第一图像和第二图像中搜索匹配点，并估计搜索到的点之间的视差。
根据本发明的另一方面，提供了一种3D图像显示设备，所述3D图像显示设备包括：视差估计器，检查通过拍摄同一目标获得的第一图像和第二图像之间的视差；和视差调整器，通过使用由视差估计器检查的视差来调整第一图像和第二图像的立体效果。
视差调整器可通过使用分别确定了每个间隔的斜率的视差调整视差匹配图形来检查与所检查的视差相应的调整视差，并将所检查的调整视差应用于第一图像和第二图像，以调整立体效果。
视差调整器可响应于用户选择信号改变所述视差调整视差匹配图形中的每一间隔的范围和斜率。
根据本发明的另一方面，提供了一种3D图像显示方法，所述3D图像显示方法包括：检查通过拍摄同一目标获得的第一图像和第二图像之间的视差；和通过使用所检查的视差来调整第一图像和第二图像的立体效果。
调整步骤可包括：通过使用分别确定了每一间隔的斜率的视差调整视差匹配图形来检查与所检查的视差相应的调整视差，并将所检查的调整视差应用于第一图像和第二图像，以调整立体效果。
调整步骤可包括：响应于用户选择信号改变所述视差调整视差匹配图形中的每一间隔的范围和斜率。
附图说明
通过参照附图描述本发明的特定示例性实施例，本发明的以上和/或其他方面将更清楚，其中：
图1是示出根据本发明示例性实施例的3D图像显示设备的框图；
图2是进一步示出图1的3D图像显示设备的细节的框图；
图3A是示出根据本发明示例性实施例的与视差频率有关的直方图的示图；
图3B是示出根据本发明示例性实施例的与视差频率有关的累积密度直方图的示图；
图4示出根据本发明示例性实施例的视差调整图形；
图5是示出根据本发明示例性实施例的显示3D图像的处理的流程图；和
图6是示出根据本发明的另一示例性实施例的显示3D图像的处理的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图更详细地描述本发明的特定示例性实施例。
在下面的描述中，即使在不同的附图中，也对相同的部件使用相同的标号。提供了在描述中定义的内容(例如，详细的结构和部件)以有助于全面理解本发明。因此，清楚的是，不需要那些具体定义的内容也可实现本发明。另外，由于公知功能或结构的不必要的细节将使本发明不清晰，所以将省略对公知功能或结构的详细描述。
图1是示出根据本发明示例性实施例的3D图像显示设备100的框图。在图1中，3D图像显示设备100包括：视差估计器110、计算单元120和输出单元130。
视差估计器110估计通过从不同角度拍摄同一目标而产生的第一图像和第二图像之间的视差。第一图像和第二图像表示通过使用隔开与双目视差(例如，大约65mm)相应的距离的两个成像装置拍摄同一目标而获得的图像。第一图像和第二图像之一可以是在左侧拍摄的左图像，另一图像可以是在右侧拍摄的右图像。视差估计器110将左图像和右图像进行比较，并估计左图像和右图像中的匹配点之间的视差。
计算单元120使用通过计算由视差估计器110估计的视差的频率而获得的直方图来计算第一图像和第二图像之间的调整视差。这里，所估计的视差的频率表示在第一图像和第二图像之间出现相同视差的次数。计算单元120通过使用与视差频率有关的直方图来计算第一图像和第二图像之间的(-)调整视差和(+)调整视差。
输出单元130将由计算单元120计算的调整视差应用于第一图像和第二图像，并输出调整了视差的第一图像和第二图像。换句话讲，通过基于计算的调整视差调整第一图像和第二图像之间的视差来调整第一图像和第二图像的立体效果，然后输出第一图像和第二图像。如果完全调整了第一图像和第二图像之间的视差，则输出单元130可组合第一图像和第二图像，以产生单个图像，并在屏幕上输出所产生的图像。
计算单元120和输出单元130用作调整第一图像和第二图像之间的视差的视差调整器。具体地讲，计算单元120和输出单元130通过使用视差调整视差匹配图形来检查视差，并将与检查的视差相应的调整视差应用于第一图像和第二图像，以调整立体效果，其中，在所述视差调整视差匹配图形中，分别确定每一间隔的斜率。因此，可通过调整第一图像和第二图像之间的视差来在屏幕上输出立体效果显著增强的图像。
图2是示例性地详细示出图1的3D图像显示设备的框图。在图2中，3D图像显示设备100包括：视差估计器110、计算单元120、输出单元130和输入单元140。
视差估计器110估计通过从不同角度拍摄同一目标而获得的第一图像和第二图像之间的视差。在这种情况下，视差估计器110在第一图像和第二图像中搜索匹配点，并估计搜索到的点之间的视差。具体地讲，可使用基于块的视差估计方法来估计视差，在所述基于块的视差估计方法中，将第一图像和第二图像的左图像划分成m×n块，并在第一图像和第二图像的右图像上搜索与每一块的图像匹配的点，以估计匹配点之间的视差。可选择地，根据另一基于像素的视差匹配方法，以像素为单位在左图像和右图像上搜索匹配点，以估计匹配点之间的视差。
输入单元140接收用户选择信号。
计算单元120计算调整视差，以调整第一图像和第二图像之间的视差。具体地讲，计算单元120包括：第一产生器121、第二产生器122和调整视差计算单元123。
第一产生器121检查在第一图像和第二图像的像素之中具有相同视差的像素的个数，并产生表示每一视差的频率的直方图。例如，如果第一图像和第二图像中预定点的像素之间的视差为-20，则可在直方图上做出视差-20出现一次的指示。以相同的方式，可产生表示第一图像和第二图像之间的每一视差的频率的直方图。
第二产生器122通过将第一产生器121产生的直方图的值累加来产生累积密度直方图。
为了计算用于对视差进行调整的调整视差，调整视差计算单元123通过使用由第二产生器122产生的累积密度直方图的平均值以及视差的最小值和最大值，来设置输入视差和调整视差之间的关系。另外，调整视差计算单元123基于所设置的关系来计算调整视差。具体地讲，调整视差计算单元123产生第一直线图形，并且还产生第二直线图形，其中，所述第一直线图形将调整视差的最小值连接到在累积密度直方图的平均值和视差的最小值之间设置的第一点，所述第二直线图形将调整视差的最大值连接到在累积密度直方图的平均值和视差的最大值之间设置的第二点。此外，调整视差计算单元123绘制具有斜率1并将第一点连接到第二点的第三直线图形。因此，可设置输入视差和调整视差之间的关系。在这种情况下，第一点和第二点的位置可响应于通过输入单元140接收的用户选择信号而改变，其中，基于累积密度直方图的平均值来在视差的最小值和最大值之间设置所述第一点和第二点。
产生第一图形至第三图形以计算调整视差，即，基于输入视差的输出视差。调整视差计算单元123可基于第一图形至第三图形来计算(-)和(+)调整视差。如果通过使用第一图形至第三图形计算(-)和(+)调整视差，则调整视差计算单元123可计算比由视差估计器110估计的第一图像和第二图像之间的(-)视差大的(-)视差，以及比由视差估计器110估计的第一图像和第二图像之间的(+)视差大的(+)视差。
输出单元130通过使用由调整视差计算单元123计算的(-)和(+)调整视差来调整第一图像和第二图像之间的视差，组合第一图像和第二图像，并在屏幕上输出组合的图像。因此，可通过调整第一图像和第二图像之间的视差来在屏幕上显示立体效果显著增强的图像。
图3A是示出根据本发明示例性实施例的与视差频率有关的直方图的示例性示图。在图3A中，直方图200根据在第一图像和第二图像(即，左图像和右图像)的像素之中具有相同视差的像素的个数来表示每一视差的频率。参照直方图200，在第一图像和第二图像的像素中，视差-40出现10次，视差0出现85次，视差80出现12次。
图3B是示出根据本发明示例性实施例的与视差频率有关的累积密度直方图的示例性示图。在图3B中，通过累加直方图200的值来获得累积密度直方图300。在累积密度直方图300中，第一图像和第二图像之间的视差的最小值是-40，并且所述视差的最大值是80。因此，计算单元120可通过使用直方图200和累积密度直方图300来检查第一图像和第二图像之间的视差的最小值和最大值。
图4是示出根据本发明示例性实施例的视差调整图形的示例性示图。在图4中，表示输入视差和调整视差之间的关系的视差调整图形是视差调整视差匹配图形，在视差调整视差匹配图形中，分别确定每一间隔的斜率。具体地讲，视差调整图形的x轴表示输入视差，视差调整图形的y轴表示调整视差，即，第一图像和第二图像之间的输出视差。
由连接点a和点b的直线图形来表示视差调整图形，以输出与输入视差的最小值至最大值相应的视差。可在图3B所示的累积密度直方图的平均值和视差的最小值之间设置第一点，可在累积密度直方图的平均值和视差的最大值之间设置第二点。从而，第一直线图形将调整视差的最小值连接到第一点，第二直线图形将调整视差的最大值连接到第二点。因此，第一直线图形和第二直线图形中的每一个都具有比连接点a和点b的直线图形的斜率大的斜率，从而可计算调整视差。
如果使用第一直线图形，则可基于与第一点相应的输入视差和第一直线图形上的调整视差的最小值之间存在的输入视差，来计算调整视差。另外，如果使用第二直线图形，则可基于与第二点相应的输入视差和第二直线图形上的调整视差的最大值之间存在的输入视差，来计算调整视差。
第三直线图形可通过将第一点连接到第二点被产生，并可具有斜率1。在与第三直线图形相应的间隔中，可基于与输入视差相应的值来顺序地计算调整视差。第三直线图形的斜率并不限于1，可以小于第一直线图形和第二直线图形的斜率。
第一直线图形和第二直线图形的斜率可响应于用户选择信号而改变。如果用户期望调整第一图像和第二图像之间的整体视差，则用户可将第一点和第二点的位置改变为接近于平均值的值。另外，当制造3D图像显示设备100时，可由预定程序将第一点和第二点设计为处于合适水平。
图5是示出根据本发明示例性实施例的显示3D图像的处理的流程图。在图5中，3D图像显示设备100估计第一图像和第二图像之间的视差(S510)。通过使用两个成像装置从不同角度拍摄同一目标而获得的第一图像和第二图像可以分别是左图像和右图像。3D图像显示设备100可在第一图像和第二图像中搜索匹配点，并可估计搜索到的点之间的视差。可通过使用基于块的视差估计方法或基于像素的视差估计方法来估计视差。
然后，3D图像显示设备100计算第一图像和第二图像之间的调整视差(S520)。在这种情况下，可通过使用与视差频率有关的直方图来计算第一图像和第二图像之间的调整视差。
随后，3D图像显示设备100将所计算的调整视差应用于第一图像和第二图像，并输出调整了视差的第一图像和第二图像(S530)。如果完全调整了第一图像和第二图像之间的视差，则可将第一图像和第二图像组合，以产生单个图像，并在屏幕上输出产生的图像。因此，可通过调整第一图像和第二图像之间的视差来在屏幕上以更好的立体效果输出图像。
图6是示出根据本发明的另一示例性实施例的显示3D图像的处理的流程图。在图6中，3D图像显示设备100估计第一图像和第二图像之间的视差(S610)。
然后，3D图像显示设备100产生表示第一图像和第二图像之间的视差的频率的直方图(S620)。具体地讲，3D图像显示设备100可检查在第一图像和第二图像的像素中具有相同视差的像素的个数，并产生表示每一视差的频率的直方图。接着，3D图像显示设备100通过累加直方图的值来产生累积密度直方图(S630)。
3D图像显示设备100设置输入视差和调整视差之间的关系(S640)。具体地讲，输入视差和调整视差之间的关系可通过使用累积密度直方图的平均值、视差的最小值和最大值被设置，并且还可以通过用于与第一图像和第二图像之间的输入视差匹配的调整视差的直线图形被表示。
3D图像显示设备100基于输入视差和调整视差之间的关系来计算调整视差(S650)。
3D图像显示设备100将所计算的调整视差应用于第一图像和第二图像，并输出调整了视差的第一图像和第二图像(S660)。具体地讲，3D图像显示设备100将调整了视差的第一图像和第二图像组合，以产生单个图像，并在屏幕上输出所产生的图像。
如上所述，根据基于输入视差和调整视差之间的关系调整第一图像和第二图像之间的输出视差的方法，可对第一图像和第二图像调整(+)视差和(-)视差，从而可在屏幕上显示具有更好的立体效果的图像。
在如上所述的本发明的示例性实施例中，3D图像显示设备根据所输入的第一图像和第二图像的调整视差来调整视差。从而，用户可观看具有显著增强的立体效果的图像。
以上示例性实施例和优点仅为示例性的，不应该被解释为限制本发明。可将本教导容易地应用于其他类型的设备。另外，对本发明示例性实施例的描述意在说明，并不限制权利要求的范围，许多替换、修改和改变对于本领域的技术人员是清楚的。

Claims (16)

1、一种三维图像显示设备，包括：
视差估计器，估计第一图像和第二图像之间的视差，其中，通过从第一角度拍摄目标获得第一图像，通过从第二角度拍摄所述目标来获得第二图像；
计算单元，使用通过计算所估计的视差的频率而获得的直方图来计算第一图像和第二图像之间的调整视差；和
输出单元，将计算的调整视差应用于第一图像和第二图像，并输出调整了视差的第一图像和第二图像。
2、如权利要求1所述的设备，其中，计算单元包括：
第一产生器，检查第一图像和第二图像的像素中具有相同视差的像素的数量，以产生表示多个视差中的每一个的频率的直方图；
第二产生器，通过将产生的直方图的值累加来产生累积密度直方图；
调整视差计算单元，通过使用累积密度直方图的平均值以及输入视差的最小值和最大值来设置输入视差和调整视差之间的关系，并基于设置的关系来计算调整视差。
3、如权利要求2所述的设备，其中，用第一直线图形、第二直线图形和第三直线图形来表示设置的关系，所述第一直线图形将调整视差的最小值连接到累积密度直方图的平均值和输入视差的最小值之间的第一点，第二直线图形将调整视差的最大值连接到累积密度直方图的平均值和输入视差的最大值之间的第二点，第三直线图形将第一点连接到第二点，并具有斜率1。
4、如权利要求3所述的设备，还包括：输入单元，接收用户选择信号，
其中，调整视差计算单元响应于用户选择信号来改变第一点和第二点的位置。
5、如权利要求1所述的设备，其中，视差估计器在第一图像和第二图像中搜索匹配点，并估计搜索到的点之间的视差。
6、一种三维图像显示方法，包括：
估计第一图像和第二图像之间的视差，其中，通过从第一角度拍摄目标获得第一图像，通过从第二角度拍摄所述目标来获得第二图像；
使用通过计算所估计的视差的频率而获得的直方图来计算第一图像和第二图像之间的调整视差；和
将计算的调整视差应用于第一图像和第二图像，并输出调整了视差的第一图像和第二图像。
7、如权利要求6所述的方法，其中，计算步骤包括：
检查第一图像和第二图像的像素中具有相同视差的像素的数量，以产生表示多个视差中的每一个的频率的直方图；
通过将产生的直方图的值累加来产生累积密度直方图；
通过使用累积密度直方图的平均值以及输入视差的最小值和最大值来设置输入视差和调整视差之间的关系，并基于设置的关系来计算调整视差。
8、如权利要求7所述的方法，其中，用第一直线图形、第二直线图形和第三直线图形来表示设置的关系，所述第一直线图形将调整视差的最小值连接到累积密度直方图的平均值和输入视差的最小值之间的第一点，第二直线图形将调整视差的最大值连接到累积密度直方图的平均值和输入视差的最大值之间的第二点，第三直线图形将第一点连接到第二点，并具有斜率1。
9、如权利要求8所述的方法，还包括：接收用户选择信号，
其中，计算步骤还包括：响应于用户选择信号来改变第一点和第二点的位置。
10、如权利要求6所述的方法，其中，估计步骤包括：在第一图像和第二图像中搜索匹配点，并估计搜索到的点之间的视差。
11、一种三维图像显示设备，包括：
视差估计器，检查第一图像和第二图像之间的视差，其中，通过拍摄目标来获得第一图像和第二图像；和
视差调整器，通过使用所检查的视差来调整第一图像和第二图像的立体效果。
12、如权利要求11所述的设备，其中，视差调整器通过使用确定了多个间隔的斜率的视差调整视差匹配图形来检查与所检查的视差相应的调整视差，并将所检查的调整视差应用于第一图像和第二图像，以调整立体效果。
13、如权利要求12所述的设备，其中，视差调整器响应于用户选择信号改变所述视差调整视差匹配图形中的多个间隔的每一个的范围和斜率。
14、一种三维图像显示方法，包括：
检查第一图像和第二图像之间的视差，其中，通过拍摄目标来获得第一图像和第二图像；和
通过使用所检查的视差来调整第一图像和第二图像的立体效果。
15、如权利要求14所述的方法，其中，调整步骤包括：通过使用确定了多个间隔的斜率的视差调整视差匹配图形来检查与所检查的视差相应的调整视差，并将所检查的调整视差应用于第一图像和第二图像，以调整立体效果。
16、如权利要求15所述的方法，其中，调整步骤包括：响应于用户选择信号改变所述视差调整视差匹配图形中的多个间隔的每一个的范围和斜率。
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