CN101923708B

CN101923708B - 深度图强化方法

Info

Publication number: CN101923708B
Application number: CN 201010248554
Authority: CN
Inventors: 刘彦慈
Original assignee: Fujian Huaying Display Technology Co Ltd; Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: CPT DISPLAY TECHNOLOGY (SHENZHEN)CO., LTD.
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2030-08-09
Also published as: CN101923708A

Abstract

本发明揭露深度图强化方法及其计算机可读媒体。上述方法包含获得原始深度图及深度关系参数，并将原始深度图及深度关系参数储存于储存媒体；将原始深度图中的每一画素的灰阶值量化至0至1之间，以获得复数个量化后灰阶值；随之将深度关系参数各别取上述量化后灰阶值的次方后予以减一之后，再除以上述深度关系参数减一后，乘以灰阶值最大值，以获得复数个强化深度关系后灰阶值；以及根据上述复数个强化深度关系后灰阶值之间的相对比例关系将上述复数个强化深度关系后灰阶值均匀分布至0与上述灰阶值最大值之间，以获得复数个最终灰阶值。

Description

深度图强化方法

技术领域

本发明是有关于深度图，特定而言是有关于深度图强化方法。

背景技术

三维立体影像显示技术已成为目前影像显示技术领域中的趋势。三维立体影像的成像原理主要是从左右眼所视得的对象物的不同影像差异，而形成有远近深度的立体感觉。目前市场上的3D动画、游戏在制作同时便已先有空间的信息，故利用空间的信息可轻易转换为深度(Depth)信息。若要制作3D立体影像，则一般是将2D影像依照其影像的远近，将其灰阶(Gray Level)影像的数值以从0，即最远影像，到255，即最近影像，来表示，并藉此建立一个与其对应2D影像尺寸完全一样的深度图(Depth Map)，就可藉此产生3D立体影像。

传统上的深度图的产生方式，通常可分为手动、自动及半自动。手动方式是以人工给定深度值，而半自动方式是由人工圈选对象再配合对象追踪的算法算出近似深度值信息。自动的方式是由动画软件如3DS Max或Maya产生深度图，或由两个不同视角的画面运算出深度图。举例而言，若利用工具软件Photoshop手动制作深度图，则可大致分为下列若干个步骤：

1.建立视点(Eye Point)；

2.分析要分割出多少3D对象；

3.定义灰阶值(Gray Level)；

4.框选或分割3D物件；

5.使用多边形套索工具与线性渐层来制作其它3D对象的灰阶图；

6.以一个灰阶值为000的图层作为此些3D对象的背景；

7.得到深度图，并将其储存成无压缩的BMP影像格式。

目前用来制作CG动画或影片的转换的技术，普遍是使用自动方式产生深度值信息，乃因其深度信息较为正确。然而，习知技术会将运算出来的深度图转换为深度信息，以产生不同视角的影像，但其并未考虑到传统的深度图产生方式可能造成物体与物体之间相对距离很小，亦即颜色很相近，对比低，反而造成三维效果不明显的问题，又或是其细节没有办法更明确地显示的问题。

再者，若2D深度图的深度信息太集中分布在某个区域，亦即深度图的灰阶值分布不平均，则会使得前后景过度地融合，造成立体感不佳。此种情况易发生于利用半自动方式或自动方式所产生的深度图。若经由改善深度值过度集中分布在区域范围内的缺点，则可以使得3D的立体度明显地改善。

是故，现今仍需一能够解决上述传统深度图的问题的技术方案。

发明内容

为解决上述传统深度图的深度信息分布过度集中及物体间相对距离小的问题，本发明的目的是提供一种深度图强化方法及其计算机可读媒体。

于一观点中，本发明是揭露一种深度图强化方法，包含获得原始深度图及深度关系参数，并将上述原始深度图及上述深度关系参数储存于储存媒体；将上述原始深度图中的每一画素的灰阶值量化至0至1之间，以获得复数个量化后灰阶值；将上述深度关系参数各别取上述量化后灰阶值的次方后予以减一之后，再除以上述深度关系参数减一后，乘以灰阶值最大值，以获得复数个强化深度关系后灰阶值；以及根据上述复数个强化深度关系后灰阶值之间的相对比例关系将上述复数个强化深度关系后灰阶值均匀分布至0与上述灰阶值最大值之间，以获得复数个最终灰阶值。

于另一观点中，本发明是揭露一种计算机可读媒体，其特征在于：其储存有计算机程序指令，当由一计算机执行上述计算机程序指令时会使上述计算机实施上述的方法。

本发明的一优点是为本发明所提供的深度图强化方法及其计算机可读媒体，可使尔后所产生的立体影像具有较高的前后景深对比度。

本发明的另一优点是为本发明所提供的深度图强化方法及其计算机可读媒体，可使尔后所产生的立体影像具有较佳的前后景物件距离感。

本发明的又另一优点是为本发明所提供的深度图强化方法及其计算机可读媒体可避免因深度图的灰阶值不平均分布而造成三维效果减弱的问题。

本发明的再另一优点是为由于本发明的深度图强化方法中所牵涉到的算法简易，故可使运算速度快，处理效率高，可嵌入多媒体播放器中。

此些优点及其它优点从以下较佳实施例的叙述并伴随后附图式及申请专利范围将使读者得以清楚了解本发明。

附图说明

【图式简单说明】

本发明可藉由说明书中的若干较佳实施例及详细叙述与后附图式而得以了解。图式中相同的组件符号是指本发明中的同一组件。然而，应理解者为，本发明的所有较佳实施例是仅用以说明而非用以限制申请专利范围，其中：

图1是根据本发明的一实施例显示深度图强化方法的步骤流程图。

图2是根据本发明的一实施例显示深度图强化方法的步骤流程图。

图3是根据本发明的一实施例显示深度图强化方法的步骤流程图。

图4是显示2D原始图及习知技术所产生的原始深度图。

图5是根据本发明的一实施例显示2D原始图及图4的原始深度图经过本发明的深度图强化方法处理后的深度图。

图6是显示利用习知技术所产生的原始深度图及经过本发明的深度图强化方法处理后的深度图所产生的立体影像。

图7是显示另一2D原始图及习知技术所产生的另一原始深度图。

图8是根据本发明的另一实施例显示另一2D原始图及图7的原始深度图经过本发明的深度图强化方法处理后的深度图。

图9是显示利用上述习知技术所产生的另一深度图及经过本发明的深度图强化方法处理后的深度图所产生的立体影像。

图10是根据本发明的一实施例显示与本发明的方法相配合的计算机的范例的方块图。

【主要组件符号说明】

10 深度图强化方法

101、102、103、104、1021、1041、1042 步骤

201 处理单元

202 内存

203 显示器

204 输入装置

205 网络接口

206 储存装置或媒体

207 数据输入接口

208 深度图强化模块

具体实施方式

本发明将以较佳实施例及观点加以叙述，此类叙述是解释本发明的结构及程序，仅用以说明而非用以限制本发明的申请专利范围。因此，除说明书中的较佳实施例以外，本发明亦可广泛实行于其它实施例中。

于本发明的一实施例中，本发明是揭露一种深度图强化方法。在立体影像处理技术中，可利用2D原始图及深度图(depth map)产生立体影像。上述深度图(depth map)是作为移动信息，亦即物体远近的描述。深度图是以0至255的灰阶值表示物体的远近，最近的物体是以255表示，最远的物体则是以0表示。本发明的深度图强化方法可改善习知技术所产生的深度图，使利用经改善的深度图所产生的立体影像具有较高的前后景深对比度，且具有较佳的前后景物件距离感，进而使所产生的立体影像的立体度明显得到改善。

为利于达到本发明目的，本发明的深度图强化方法可配合图10例示的计算机是统实施或执行相关指令，此计算机系统是用以说明本发明而非用以限制本发明。如图10所示，计算机系统包含处理单元201、内存202电性耦合到处理单元201、显示器203耦合到处理单元201用以显示信息。输入装置204电性耦合到处理单元201，用以输入指令，如输入装置204包含键盘、迷你键盘或鼠标。网络接口205电性耦合到处理单元201，网络接口205可包含有线网络接口或无线网络接口。储存装置或媒体206包含硬盘机、软盘机或非挥发性内存，电性耦合到处理单元201。数据输入接口207电性耦合到处理单元201，数据输入接口207包含有线数据输入接口及无线数据输入接口。有线数据输入接口包含通用序列总线(USB, universal serial bus)及高速传送界面IEEE1394。无线数据输入接口包含蓝牙(BLUETOOTH)及红外线。深度图强化模块208，一般是为储存在储存装置或媒体206内的软件，经过处理单元201呼叫而启动执行下述各实施例所述的深度图强化方法。

于本发明的一实施例中，如图1所示，本发明的深度图强化方法10包含于步骤101获得一原始深度图及一深度关系参数，并将上述原始深度图及上述深度关系参数储存于一储存媒体。上述原始深度图及深度关系参数可透过网络接口205或数据输入接口207输入取得。于一实施例中，上述原始深度图及深度关系参数可透过数据输入接口207输入并储存于储存媒体中。于一实施例中，上述深度关系参数为大于1的数。于一实施例中，上述深度关系参数α较佳大约为40至70。接着，如图1所示，于步骤102，将上述原始深度图中的每一画素的灰阶值以深度图强化模块208量化至0至1之间，以获得复数个量化后灰阶值。于一实施例中，步骤102包含步骤1021。于步骤1021中，将上述原始深度图中的每一画素的灰阶值除以灰阶值最大值。于一实施例中，上述灰阶值最大值可为255。于一实施例中，步骤1021可如下所示：

其中A为原始的深度图的灰阶值，Q为量化后的深度图的灰阶值，H为原始影像的长，W为原始影像的宽。

之后，如图1所示，于步骤103，深度图强化模块208将深度关系参数各别取量化后灰阶值的次方后予以减一之后，再除以深度关系参数减一后，乘以灰阶值最大值，以获得复数个强化深度关系后灰阶值，用以强化每一画素的灰阶值之间的对比关系，并强化物体与物体之间相对距离，亦即使暗者更暗，亮者更亮。于一实施例中，上述灰阶值最大值可为255。于一实施例中，步骤103可如下所示：

其中A’为强化深度关系后的深度图的灰阶值，Q为量化后的深度图的灰阶值，α为深度关系参数，H为原始影像的长，W为原始影像的宽。

之后，如图1所示，于步骤104，根据上述复数个强化深度关系后灰阶值之间的相对比例关系将上述复数个强化深度关系后灰阶值均匀分布至0与灰阶值最大值之间，以获得复数个最终灰阶值。于一实施例中，步骤104包含步骤1041及步骤1042。于步骤1041中，从上述复数个强化深度关系后灰阶值中找出强化深度关系后灰阶值的最大值及最小值。于步骤1042中，将上述复数个强化深度关系后灰阶值各别减去强化深度关系后灰阶值的最小值后，再除以强化深度关系后灰阶值的最大值及最小值之差后，乘以灰阶值最大值。于一实施例中，上述灰阶值最大值可为255。于一实施例中，步骤1042可如下所示：

其中A’’为调整分布后的深度图的灰阶值，A’为强化深度关系后的深度图的灰阶值，MinVal为A’的最小值，MaxVal为A’的最大值，H为原始影像的长，W为原始影像的宽。

于步骤104以深度图强化模块208得到的最终复数个灰阶值所形成的深度图可与2D原始图产生立体影像。根据步骤104所得的深度图的每一画素的灰阶值可决定出2D原始图的每一画素所要位移的量，进而产生立体影像。经过本发明的方法处理过的深度图可使产生的立体影像具有较高的前后景深对比度，且具有较佳的前后景物件距离感。以下将列举若干实作范例，以说明本发明的深度图强化方法处理深度图的效果。应注意者为，此处所举任何范例是用以说明本发明而非用以限制本发明。

图4至图9是显示本发明的深度图强化方法的实作范例。于一实施例中，图4的左图是2D原始图，而图4的右图是利用习知技术所产生的原始深度图。图5的左图是2D原始图，而图5的右图是图4的原始深度图经过本发明的深度图强化方法处理后的深度图，其所采用的深度关系参数(α)是为50。比较图4的右图与图5的右图可知，原始深度图，亦即图4的右图中茶壶的壶嘴部份几乎与壶身的颜色一致，且茶壶的壶身边缘模糊不清，而经过本发明的深度图强化方法处理后的深度图，亦即图5的右图中茶壶的壶嘴部份颜色变为较白，较具立体度，且茶壶的壶身边缘变得清晰。图6的左图是利用图4的2D原始图及原始深度图所产生的立体影像，而图6的右图是利用图5的2D原始图及经过本发明的方法处理后的深度图所产生的立体影像。透过3D面板观察图6的左图和右图可知右图的三维效果较左图为佳。

于另一实施例中，图7的左图是另一2D原始图，而图7的右图是利用习知技术所产生的另一原始深度图。图8的左图是上述另一2D原始图，而图8的右图是图7的原始深度图经过本发明的深度图强化方法处理后的深度图，其所采用的深度关是参数(α)是为60。比较图7的右图与图8的右图可知，原始深度图，亦即图7的右图中杯子前后景深较无差异，而经过本发明的深度图强化方法处理后的深度图，亦即图8的右图中杯子有明显的渐层差异，且杯子的颜色变为较白，背景仍保持黑色。图9的左图是利用图7的2D原始图及原始深度图所产生的立体影像，而图9的右图是利用图8的2D原始图及经过本发明的方法处理后的深度图所产生的立体影像。透过3D面板观察图9的左图和右图可知右图的三维效果较左图为佳。

除以上实施例以外，本发明亦可以其它替代形式加以实施。于一替代实施例中，本发明是提供一计算机可读媒体，其储存有计算机程序指令，当由计算机执行前述计算机程序指令时会使上述计算机实施先前所述的任何方法。应了解者为，上述计算机可读媒体可为软盘、硬盘或任何其它用于长期储存计算机可执行指令的媒体。

是故，本发明所提供的深度图强化方法及其计算机可读媒体，可使尔后所产生的立体影像具有较高的前后景深对比度及较佳的前后景物件距离感，且可避免因深度图的灰阶值不平均分布而造成三维效果减弱的问题。再者，由于本发明的深度图强化方法中所牵涉到的算法简易，可使运算速度快，处理效率高，故可嵌入多媒体播放器中。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims

1.一种深度图强化方法，其特征在于，包含：获得一原始深度图及一深度关系参数，并将该原始深度图及该深度关系参数储存于一储存媒体；将该原始深度图中的每一画素的灰阶值量化至0至1之间，以获得复数个量化后灰阶值；将该深度关系参数取该量化后灰阶值的次方后予以减一之后，再除以该深度关系参数减一后，乘以一灰阶值最大值，以获得复数个强化深度关系后灰阶值；以及根据该复数个强化深度关系后灰阶值之间的相对比例关系将该复数个强化深度关系后灰阶值均匀分布至0与该灰阶值最大值之间，以获得复数个最终灰阶值。

2.根据权利要求1所述的深度图强化方法，其特征在于：其中该灰阶值最大值为255。

3.根据权利要求1所述的深度图强化方法，其特征在于：其中该深度关系参数为大于1的数。

4.根据权利要求3所述的深度图强化方法，其特征在于：其中该深度关系参数不小于40且不大于70。

5.根据权利要求1所述的深度图强化方法，其特征在于：其中该获得复数个量化后灰阶值步骤还包含将该原始深度图中的该每一画素的该灰阶值除以该灰阶值最大值。

6.根据权利要求1所述的深度图强化方法，其特征在于：其中该获得复数个最终灰阶值步骤还包含从该复数个强化深度关系后灰阶值中找出强化深度关系后灰阶值的最大值及强化深度关系后灰阶值的最小值。

7.根据权利要求6所述的深度图强化方法，其特征在于：其中该获得复数个最终灰阶值步骤还包含将该复数个强化深度关系后灰阶值减去该强化深度关系后灰阶值的最小值后，再除以该强化深度关系后灰阶值的最大值及该强化深度关系后灰阶值的最小值之差后，乘以该灰阶值最大值。