CN102055991A - 二维图像转换为三维图像的转换方法及转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于显示技术领域，提供了一种二维图像转换为三维图像的转换方法及转换装置，所述的转换装置包括景深调整单元，所述的景深调整单元用来接收输入的景深参数，根据所述的景深参数对图像区域的景深信息进行调整。本发明提供的技术方案使得用户可以根据自身需要调整3D图像的立体感，满足不同用户的个性化需求。

Description

二维图像转换为三维图像的转换方法及转换装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是一种二维图像转换为三维图像的转换方法及转换装置。

背景技术

显示装置历经了从黑白显示到彩色显示，从球面显示到目前的平面显示的发展。彩色显示装置色彩丰富，完美体现出世界的多姿多彩；平面显示无失真，能准确将图像呈现给收看者，这些无疑都是显示领域的重大进步。然而，上述显示装置仍然是二维显示装置，呈现给收看者的是平面图像，无法使得收看着体会到现实世界的立体感，其本质因素在于：在平面图像中，立体图像所包含的景深信息无法体现出来，而收看者在观看现实世界时，能感受到物体各部分距离人眼的远近以及物体各部分之间的位置关系等景深信息。

为了满足收看者获得立体感的愿望，能表示出景深信息的立体显示装置，如立体电影、立体电视、立体投影仪等，迅速获得了发展。立体显示装置的图像通常是通过模拟人的左眼和右眼的摄像机从两个不同的角度将场景拍摄记录下来而获得的，将这种图像通过双通道传输至立体显示装置，将模拟两个眼睛的摄像机所拍摄的图像同时播放，然后收看者利用偏振光、液晶开关眼镜、红蓝眼镜或者棱镜片、光栅等视觉辅助设备，使其左右眼分别看到两个不同角度记录的影像，从而产生立体的视觉效果。

然而，在摄制过程当中，必须实现两个摄像头的同步对焦，同步拍摄，摄制技术复杂，而且影像剪辑要用人工方式，要使观众产生持续稳定的立体感，对两个影像序列的剪辑必须精确到具体的某一帧画面，稍有误差就使立体的效果消失，因此，立体影像的后期制作是一项费事费力，耗资巨大的工程。

后来，随着计算机处理能力的极大提高，可以将一幅二维(2D)的平面图像中存在的景深信息提取出来，利用景深信息将二维图像转化为三维(3D)图像后，通过显示终端显示出来。这种方法成本低廉，便于操作，成为立体显示的一个重要发展方向。

通过上述2D图像转化为3D图像的方法，获得的往往是一个固定不可调的景深信息，而不同人在立体感知方面的感觉是不一致的，这就导致固定景深信息的3D图像在不同人眼中所达到的立体效果仍然不相同，无法满足不同立体感知程度的人的需求，特别是最近的科学研究表明，至少12％的人在立体视觉方面有某种程度的问题，大约5％的人有严重的视觉障碍，致使其立体感知极为困难或者完全不可能感知，就更需要使得2D转3D图像的景深需要比实际的景深要大很多，才能使这部分人获得立体感；同样，对于不同场景和不同显示内容，收看者所需要的立体感不同，可能对于有的场景需要较强的立体感，而对于有的场景则需要较弱的立体感，这样，目前的转换方法也无法满足不同收看者的不同需求。

因此，需要一种技术方案，以使得用户可以根据自身需要，对3D图像的景深信息进行调整，以满足不同用户对图像立体感的个性化需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维图像转换为三维图像的转换方法及转换装置，旨在解决根据用户需求对图像立体感进行调整的问题。

本发明是这样实现的，一种二维图像转换成三维图像的转换装置，所述的转换装置包括景深调整单元，所述的景深调整单元用来接收输入的景深参数，根据所述的景深参数对图像区域的景深信息进行调整。

更具体的，所述的景深调整单元用来接收输入的景深参数和图像区域划分单元传输的图像区域的景深信息，根据所述景深参数和图像区域的景深信息，计算得出所述图像区域调整后的景深信息，将所述图像区域调整后的景深信息输出到所述区域景深分配单元。

更具体的，所述景深调整单元包括信息接收单元、景深参数输入单元和景深计算单元，所述信息接收单元用来接收所述图像区域划分单元传输的所述图像区域的景深信息，传输到所述景深计算单元，所述景深参数输入单元用来接收所述景深参数，传输到所述景深计算单元，所述的景深计算单元用来根据所述景深参数和图像区域的景深信息，计算得出所述图像区域调整后的景深信息。

更具体的，所述的景深参数为调整所述图像区域之间的景深比例的参数或者对某一图像区域的景深进行调整的参数。

更具体的，所述景深调整单元包括信息接收单元、景深方案选择单元、存储器和景深计算单元，所述信息接收单元用来接收所述图像区域划分单元传输的所述图像区域的景深信息，传输到所述景深计算单元，所述景深方案选择单元用来从所述存储器中调用用户选择的景深方案对应的景深参数输入到所述景深计算单元，所述存储器用来存储不同景深方案对应的景深参数，所述的景深计算单元用来根据所述景深参数和图像区域的景深信息，计算得出所述图像区域调整后的景深信息。

更具体的，所述景深方案为使立体感增强的强立体感景深方案，或者属于正常景深或者系统预设景深的标准景深方案或者将不同图像区域景深相互转换的景深转换方案。

本发明还提供了一种二维图像转换成三维图像的转换方法，所述的方法包括：

a、接收输入的景深参数，根据所述景深参数对图像区域的景深信息进行调整；

b、根据所述图像区域调整后的景深信息对所述图像区域分配景深。

更具体的，其中步骤a具体包括：

a1、接收输入的景深参数和所述图像区域的景深信息，根据所述景深参数和图像区域的景深信息，计算得出所述图像区域调整后的景深信息。

更具体的，其中步骤a所述的景深参数是用户通过景深参数输入菜单输入的。

更具体的，其中步骤a所述的景深参数是用户通过选中景深方案选择菜单中的某一选项，系统调用该选项对应的景深参数实现的。

本发明克服现有技术不足，通过输入景深参数，根据景深参数和图像区域的景深信息，计算得出图像区域调整后的景深信息后，根据图像区域调整后的景深信息对图像区域分配景深，从而使得输出的3D图像的图像区域的景深可以根据实际需要由用户自行调整。本发明提供的技术方案使得用户可以根据自身需要调整3D图像的立体感，满足不同用户的个性化需求。

附图说明

图1是本发明转换装置第一实施例结构示意图；

图2是本发明转换装置第二实施例结构示意图；

图3是本发明流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，是本发明2D图像转换为3D图像的转换装置结构示意图。该转换装置包括一2D图像接收单元202，其接收外部输入的2D图像信息，这些2D图像信息可以来自摄像机、存储设备、网络以及其他任何可以提供2D图像的设备以及途径。

该2D图像接收单元202接收2D图像后，将图像信息输入至一块处理单元204。该块处理单元204接收2D图像信息后，将图像信息进行块处理，具体而言，其过程是将一幅图像分割成多个小的图像块，每个图像块包含4*4或8*8或16*16像素范围以及其他范围的微小块。

该块处理单元204将处理后获得的图像块输出至一聚焦特征计算单元206，该聚焦特征计算单元是对2D图像进行景深信息提取的重要单元，其原理如下：由于2D图像在拍摄时，拍摄设备存在一个焦距，也就对应存在一个焦平面，位于该焦平面上的物体，可以清楚成像在像平面上，成为清晰度最高的高清晰图像部分，而在该焦平面之外的其他物平面的物体也仍然可以成像，不过成像的清晰度会随之降低，这部分非高清晰图像的清晰度利用每个物点所成像点的模糊半径(弥散圆)来表征，并且模糊半径与物距存在如下函数关系：

$\frac{1}{u}-\frac{1}{u_0}=\frac{\mathrm{k\σ}}{s};$ 或

$\frac{1}{u_0}-\frac{1}{u}=\frac{\mathrm{k\σ}}{s}$

其中，k和s是拍摄装置自身参数有关的参数；u₀是焦平面到拍摄装置的距离，该距离是焦距，在拍摄装置确定的情况下，其为已知数；u是指物平面到拍摄装置的距离，也叫做物距；σ是模糊半径，也可以称为聚焦程度；由此可知根据图像的模糊半径以及拍摄设备的自身参数完全可以判定图像中各部分物体的景深，其具体计算公式如下：

$\mathrm{\Δl}=\frac{2f^2\mathrm{F\σ}{u}^2}{f^4-F^2{\mathrm{\σ}}^2{u}^2}$

其中，Δl为景深，f为焦距，F为光圈。

该聚焦特征计算单元206对每一图像块进行分析，确定其模糊半径，然后借助上述原理，确定每一图像块的景深信息，并将景深信息传输至图像区域划分单元208。

该图像区域划分单元208则根据上述聚焦特征计算单元206输入的每一图像块的景深信息，按照景深信息的范围将各个图像块归类，从而将整个图像划分成几个区域，每个区域内各个图像块的景深都在特定的范围之内。举例来说：按照最常用的区域划分方式，将图像分为两个区域，一个区域是前景图像区域，一个图像区域为背景图像区域。该图像区域划分单元208则将景深为0到特定范围值内(在该范围内人眼仍能较清晰识别图像块)的图像块划分到前景图像区域；而图像的其余部分则作为背景图像区域，该区域内的各个图像块的景深也在特定的范围之内。除此之外，也可以根据需要将整个图像划分成三个或者三个以上的区域，其实现原理相同，此不赘述。

如上所述，将整个图像划分成前景图像区域和背景图像区域之后，两个区域内的各个图像块的景深在各自的范围之内，图像区域划分单元208将各个图像区域的景深信息以及其所在的区域等信息输出至景深调整单元216，该景深调整单元216还接收用户选择或者输入的景深参数，根据景深参数对各个图像区域的景深信息进行调整后输出至区域景深分配单元218。

该景深调整单元216包含信息接收单元210、景深参数输入单元212以及景深计算单元214。信息接收单元210接收图像区域划分单元208输出的景深信息以及区域信息，并且将上述信息输出至景深计算单元214。

该景深参数输入单元212则接收用户输入的景深参数，该景深参数包括调整图像区域之间的景深比例或者对任一特定图像区域的景深进行调整的信息，如对某一图像区域的景深单独设置一个景深的参数，对某一图像区域的景深增大或减小的参数。

当用户需要增强立体感时，可以适当将前景图像区域和背景图像区域之间的景深差进行扩大，这种情况适用于背景为同一色彩或者无细节需要分辨，背景图案非显示重点的情况；当前景图像区域和背景图像区域都包含需要清晰显示的细节时，景深的可调范围就适当减小。由于景深调整涉及图像的清晰度，为了在满足用户立体感需求的同时，仍能清楚分辨图像，该景深参数输入单元212使用户对景深的调整在一个保证清晰度的范围内进行，当然，如果不设置这样一个保证清晰度的景深范围仍然可以进行景深调节。

该景深计算单元214根据景深参数输入单元212输入的景深参数，以及信息接收单元210输入的景深信息进行计算，计算得出每一图像区域的调整后的景深信息，并且把图像区域信息及其对应的调整后的景深信息输出至区域景深分配单元218。该区域景深分配单元218则根据图像区域信息及其对应的调整后的景深信息对每一图像区域进行景深分配，然后将包含景深信息的图像输出至显示终端220。显示终端220则对包含景深信息的图像进行显示，使显示图像呈现出立体感。

上述的景深参数的输入，其具体实现可以通过提供景深参数输入菜单的方式，在景深调整参数输入菜单中设置选项，如“对前景图像区域景深调整”的选项、“对背景图像区域景深调整”或者“对前景图像区域和背景图像区域之间的景深差调整”的选项等，当选中其中的一个选项时，可以通过调整条将对应选项中的参数调大或者调小，该景深参数输入单元212则输入对应的景深参数。

该2D图像转3D图像的装置通过该景深调整单元216对景深信息进行调整，使用户根据自身的立体感以及实际需求对立体效果进行调整，能极大方便用户使用，满足用户自身需求。

请参阅图2，是本发明2D图像转3D图像的转换装置的第二实施方式的结构示意图。该装置与图1所示2D图像转3D图像装置基本相同，其区别在于：该装置的景深调整单元216包括一景深方案选择单元312以及一存储器314，以取代景深参数输入单元212。该存储器314存储多个景深方案，如使立体感增强的强立体感景深方案，属于正常景深或者系统预设景深的标准景深方案以及将前景图像区域和背景图像区域相互转换的景深转换方案等。用户通过该景深方案选择单元312选中上述景深方案中的一种，该景深方案选择单元312将所中选方案所对应的景深参数输出至景深计算单元214，该景深计算单元214根据景深方案选择单元312输入的景深参数，以及信息接收单元210输入的景深信息进行计算，计算得出每一图像区域的调整后的景深信息，并且把图像区域信息及其对应的调整后的景深信息输出至区域景深分配单元218，该区域景深分配单元218则根据图像区域信息及其对应的调整后的景深信息对每一图像区域进行景深分配，然后将包含景深信息的图像输出至显示终端220。显示终端220则对包含景深信息的图像进行显示，使显示图像呈现出立体感。

上述的景深调整方案的选择，其具体实现可以通过提供景深调整方案选择菜单的方式，在景深调整方案选择菜单中设置选项，如“强立体感景深方案”的选项、“弱立体感景深方案”的选项等，当选中其中的一个选项时，该景深方案选择单元312则从存储器314中调用对应的景深参数输入到景深计算单元。

该2D图像转3D图像装置无需用户自己调试景深，而直接根据设置的多种景深方案直接选择，进而对图像区域的景深进行调整，这更加方便用户的调整，并且满足用户的喜好。

本发明实施例流程图如图3所示，包括如下的步骤(对应第一实施方式的结构图)：

1、接收输入的2D图像，将接收的2D图像分割成多个微小图像块；

2、计算各个图像块的景深信息；

3、按照各个图像块的景深信息将图像划分成两个或者两个以上的图像区域，景深信息在特定范围内的图像块划分到同一个图像区域；

4、接收输入的景深参数，根据景深参数以及各个图像区域的景深信息，计算得出每一图像区域调整后的景深信息；

5、根据图像区域信息以及每一图像区域经过调整后的景深信息对每一图像区域进行景深分配，然后将包含景深信息的图像输出到显示装置；

6、显示装置根据分配的景深信息显示图像，使图像呈现立体感。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二维图像转换成三维图像的转换装置，其特征在于，所述的转换装置包括景深调整单元，所述的景深调整单元用来接收输入的景深参数，根据所述的景深参数对图像区域的景深信息进行调整。

2.根据权利要求1所述的转换装置，其特征在于，所述的景深调整单元用来接收输入的景深参数和图像区域划分单元传输的图像区域的景深信息，根据所述景深参数和图像区域的景深信息，计算得出所述图像区域调整后的景深信息，将所述图像区域调整后的景深信息输出到所述区域景深分配单元。

3.根据权利要求1所述的转换装置，其特征在于，所述景深调整单元包括信息接收单元、景深参数输入单元和景深计算单元，所述信息接收单元用来接收所述图像区域划分单元传输的所述图像区域的景深信息，传输到所述景深计算单元，所述景深参数输入单元用来接收所述景深参数，传输到所述景深计算单元，所述的景深计算单元用来根据所述景深参数和图像区域的景深信息，计算得出所述图像区域调整后的景深信息。

4.根据权利要求3所述的转换装置，其特征在于，所述的景深参数为调整所述图像区域之间的景深比例的参数或者对某一图像区域的景深进行调整的参数。

5.根据权利要求1所述的转换装置，其特征在于，所述景深调整单元包括信息接收单元、景深方案选择单元、存储器和景深计算单元，所述信息接收单元用来接收所述图像区域划分单元传输的所述图像区域的景深信息，传输到所述景深计算单元，所述景深方案选择单元用来从所述存储器中调用用户选择的景深方案对应的景深参数输入到所述景深计算单元，所述存储器用来存储不同景深方案对应的景深参数，所述的景深计算单元用来根据所述景深参数和图像区域的景深信息，计算得出所述图像区域调整后的景深信息。

6.根据权利要求5所述的转换装置，其特征在于，所述景深方案为使立体感增强的强立体感景深方案，或者属于正常景深或者系统预设景深的标准景深方案或者将不同图像区域景深相互转换的景深转换方案。

7.一种二维图像转换成三维图像的转换方法，所述的方法包括：

a、接收输入的景深参数，根据所述景深参数对图像区域的景深信息进行调整；

b、根据所述图像区域调整后的景深信息对所述图像区域分配景深。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中步骤a具体包括：

a1、接收输入的景深参数和所述图像区域的景深信息，根据所述景深参数和图像区域的景深信息，计算得出所述图像区域调整后的景深信息。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中步骤a所述的景深参数是用户通过景深参数输入菜单输入的。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中步骤a所述的景深参数是用户通过选中景深方案选择菜单中的某一选项，系统调用该选项对应的景深参数实现的。

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