CN101562754B - 一种改善平面图像转3d图像视觉效果的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改善平面图像转3D图像视觉效果的方法，指定待处理的原图A上X×Y个像素点的深度值，形成一张深度图B；指定一个深度值的平面为对焦平面；对原图A做模糊预处理，生成一张不同区域被不同程度模糊的图像C，即对原图A上的每个像素点P，以像素点P的深度值与所述对焦平面的深度值之差作为参数调节模糊算法的模糊程度，对原图A做模糊预处理；对图像C与深度图B采用基于深度图的渲染方法，生成适用于规格为N视图的立体显示器的N个虚拟视角的3D图像系列D。本发明的优点是：将立体图像上不在对焦屏幕上的点进行模糊处理，改善了立体图像在人眼视网膜上的成像的视觉效果，人眼观看立体图像可感觉更为舒适和自然。

Description

一种改善平面图像转3D图像视觉效果的方法

技术领域

本发明涉及一种改善平面图像转3D图像视觉效果的方法，尤其是一种由平面图像或视频转成适用于立体显示器的3D图像或视频的方法。

背景技术

3D视频的生成有多种方法，其中电脑3D动画制作和平面视频转3D视频是目前重要的方法。

平面视频转3D视频技术是一个病态问题的近似求解的结果，因此转3D视频的3D效果受视频场景内容的影响，在某些场景下转3D视觉效果可能并不完美。平面图片转3D图片的技术方法与平面视频转3D视频的技术方法是一致的。

现有的平面图像转3D图像的方法为：对待处理的平面图像，指定其上X×Y个像素点的深度值，形成一张深度图；采用基于深度图的渲染方法，生成适用于规格为N视图的立体显示器的N个虚拟视角的3D图像系列。

人眼在观看自然场景的时候，通常眼球将聚焦于场景中的某一平面上，称为对焦平面。位于该平面上的物体在人眼的视网膜上成像最为清晰，而其他前面或者后面的物体在人眼视网膜上的成像是模糊的。人眼感知到这样的画面是最自然的。

采用摄像机/照相机获取的图片或者视频中，场景中有一个成像最清晰的平面，也就是镜头的对焦平面，其他平面位置上的物体是较模糊的。采用长景深镜头获取的视频或者图片，图像各局部都是比较清晰的，只有很小的镜头模糊效果。采用人工制作方法获得的图片或者视频，可能各个局部都是清晰的。人眼在显示设备上观看这样的画面，由于画面实际成像在一个平面上，人眼的感知也是自然的。

采用基于深度图渲染方法(Depth Image based Rendering)，从平面图片或者平面视频制作出来的立体图片或者立体视频在立体显示器上观看时，不依靠光照、形状、位置关系，仅依靠物体在人的左右眼形成的视差就可以真实地感知到不同的物体距离人的眼镜的距离是不同的，这个距离称为“深度”。原图中各区域的纹理细节在人眼视网膜的成像，与原图中的该区域的清晰度是一致的。这样就会产生一个问题：人眼在观看立体图片时，眼镜将聚焦在某个感兴趣的区域上，这个区域的成像清晰度是最清晰的，这个区域称为对焦平面。如果其他区域表达的内容的位置并不在对焦平面上，而清晰度却和对焦平面上的区域一样清晰，这将使人眼感到不适。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种改善视觉效果的平面图像转3D图像的方法，改善了人眼在观看转3D技术制作出来的立体图像或者立体视频时的舒适度。平面视频转3D视频的方法与平面图像转3D图像的方法是一致的，即对平面视频的每一帧进行本发明所述的平面图像转3D图像的方法。

按照本发明提供的技术方案，一种改善平面图像转3D图像视觉效果的方法，包括如下步骤：

步骤一、称待处理的平面图像为原图A，其长为X，宽为Y；指定所述原图A上X×Y个像素点的深度值，形成一张深度图B；

步骤二、指定一个深度值的平面为对焦平面；

步骤三、对原图A做模糊预处理，生成一张不同区域被不同程度模糊的图像C：对原图A上的每个像素点P，以像素点P的深度值与所述对焦平面的深度值之差作为参数调节模糊算法的模糊程度，对原图A做模糊预处理；

步骤四、对图像C与深度图B采用基于深度图的渲染方法，生成适用于规格为N视图的立体显示器的N个虚拟视角的3D图像系列D。

所述模糊预处理的方法是具有用于调节模糊程度的参数的模糊算法，包括但不局限于：高斯模糊、镜头模糊、景深处理算法、Bokeh处理算法。

本发明的优点是：将立体图像上不在对焦屏幕上的点进行模糊处理，改善了立体图像在人眼视网膜上的成像的视觉效果，人眼观看立体图像可感觉更为舒适和自然。

附图说明

图1是本发明流程图。

图2是原图A示意图。

图3是深度图B示意图。

图4是景深处理算法的原理图。

图5是用景深处理算法预处理后图像C的示意图。

图6是3D图像系列D示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

称待处理的平面图像为原图A，原图A可以是平面视频中的一帧。

为了改善人眼在观看转3D技术制作出来的立体图像或者立体视频时的舒适度，本发明提出一种方法，将画面中不同区域做不同程度的模糊处理，最终形成一张近似人眼观看实际场景时在视网膜成像效果的立体图，从而改善转3D图像的效果，是人眼看起来更轻松舒适，很自然真实。

如图1所示，本发明的基本流程有：

从原图制作出深度图，深度图上每个点的值表示原图上的每个像素点与观看者的距离。

设计模糊算法。指定场景中的感兴趣的区域所在的深度平面为对焦平面，对于其他区域上的每个点，把该点深度值与对焦平面区域的深度值的差作为模糊程度的参数，进行模糊预处理，形成一张预处理后的模糊图。所述模糊预处理的方法是具有用于调节模糊程度的参数的模糊算法，如：高斯模糊、镜头模糊、景深处理算法、Bokeh处理算法，但不局限于所列举的模糊算法。

将模糊图结合深度图，采用“基于深度图的渲染”方法，生成适合于规格为N个视图的立体显示器的N张图像，也就是N个虚拟视角的视图。

生成的N个视图将可以在立体显示器上显示，产生3D效果。

如图2所示为原图A，左边的圆盘距离观看者较近，右边的黑板上书“中国”二字。根据原图A制作深度图B，如图3所示。圆盘的深度值为0，表示距离观看者最近；黑板的深度值为138，表示距离观看者较远，但不是最远的位置；其他部分的深度值为255，表示距离观看者最远。

指定模糊算法并处理。本实施案例采用的是景深处理算法进行预处理，得到图像C。指定所述圆盘为这个场景中观看者感兴趣的区域，因此把圆盘指定深度值为0的定焦平面，其他深度值的点用景深处理算法处理。

如图4所示，根据景深处理算法的原理，计算光晕圈直径C。公式如下

$\frac{1}{P}+\frac{1}{I}=\frac{1}{F}$ $C=\left|A\frac{F(P-D)}{D(P-F)}\right|$

其中，C-光晕圈直径，A-镜头孔径，F-焦距，P-定焦平面，D-物体距离，I-成像平面距离。

如图4所示的距离与深度值具有线性关系，距离差值与深度差值具有正比例关系。假设深度值d与实际距离D换算公式：D＝ad+b，其中a和b是2个常数。

计算光晕圈直径的公示中，A是镜头的孔径，是个固定值。F是焦距，也是一个固定值。D，F，P换算成用深度值表示的值：

D＝ad+b；

F＝af+b；

P＝ap+b；此例中定焦平面的深度值p＝0；

其中d，f，p是D，F，P换算的深度值。代入得到：

$C=\frac{A(\mathrm{af}+b)(p-d)}{(\mathrm{ad}+b)(p-f)}$

其中A，p，(p-f)，(af+b)，a，b均为固定值。可得到下式：

$C=\frac{(p-d)}{a^{,}+d+b^{,}}$

此公式的未知数为a’和b’，这2个值决定了最大光晕圈直径和不同深度值点的光晕圈的变化速度。使用者可根据模糊程度需要，假定2个不同深度值的点的光晕圈的直径，反算出a’和b’，进而算出所有平面的光晕圈直径。

计算出光晕圈直径后，需进一步设计光晕圈的亮度分布。为简化处理，通常把光晕圈看成是一个亮度均匀分布的圆盘，即将像素点的光能量平均分配到光晕圈圆盘内。

按照以上方法，采用景深处理算法预处理后图像C如图5所示。

然后对图像C与深度图B采用基于深度图的渲染方法生成三个虚拟视角的视图，即3D图像系列D如图6所示。此3D图像系列D即可用于在规格为3个视图的立体显示器上显示。

Claims (1)

1.一种改善平面图像转3D图像视觉效果的方法，其特征是：所述方法包括如下步骤

步骤一、称待处理的平面图像为原图A，其长为X，宽为Y；指定所述原图A上X×Y个像素点的深度值，形成一张深度图B；

步骤二、指定一个深度值的平面为对焦平面；

步骤三、对原图A做模糊预处理，生成一张不同区域被不同程度模糊的图像C，方法为：对原图A上的每个像素点P，以像素点P的深度值与所述对焦平面的深度值之差作为参数调节模糊算法的模糊程度，对原图A做模糊预处理；所述模糊预处理的方法是具有用于调节模糊程度的参数的模糊算法，包括：高斯模糊、镜头模糊、景深处理算法、Bokeh处理算法；

步骤四、对图像C与深度图B采用基于深度图的渲染方法，生成适用于规格为N视图的立体显示器的N个虚拟视角的3D图像系列D。

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