CN102300105B - 一种将2d内容转换成3d内容的方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于显示技术领域，提供了一种将2D内容转换成3D内容的方法，所述的方法包括：a、将2D内容的图像作为左眼图像，将该左眼图像水平移动设定距离后生成右眼图像；或者，将2D内容的图像作为右眼图像，将该右眼图像水平移动设定距离后生成左眼图像；b、将该左眼图像和生成的右眼图像合成，生成3D内容；或者，将该右眼图像和生成的左眼图像合成，生成3D内容。本发明提供的技术方案，可以直接将3D内容转换成3D内容，通过3D显示产品播放，能让观众明显地感觉到3D效果，特别是凹陷的立体效果；并且处理过程算法简单明了，可以做到实时处理；其稳定性和正确性远高于现有的转换方法，并且实现成本低，与现有的系统可以无缝兼容。

Description

一种将2D内容转换成3D内容的方法

技术领域

本发明属于显示技术领域，尤其涉及一种将2D(2维)内容转换成3D(3维)内容的方法。

背景技术

随着显示技术和数字技术的发展，3D显示已经成为显示产品的热点，各个显示产品的生产商，如电视机生产商，都纷纷投入人力物力于3D电视领域并陆续推出了自己的3D产品。

但3D产品使用时，需要有3D内容(信源)支持，如果采用2D信源，则无法体现3D效果，3D产品无用武之地。

现有3D内容主要来源于两种渠道：一种是通过3D拍摄设备来摄制3D片源，如3D摄影机、3D相机等；另一种是将现有的2D内容转换成3D内容。第一种渠道将是以后的一个发展趋势，但3D拍摄设备的研发需要一个过程，现有的技术还不够成熟，拍摄出的3D内容也不尽人意，如富士Fine Pix RealW13D相机，右眼图像总是不如左眼图像清晰。对于将现有2D内容转换成3D内容来说，因积攒多年的2D视频内容丰富，如果能直接转成3D，将能带来可观的经济价值，给3D显示的发展带来有力的支持。

现有多种将2D内容转换3D内容的方法，如应用多幅图片2D转3D的算法、应用单幅图片2D转3D的算法等，按照这些算法转换成的3D内容有一定的3D效果，但不足之处在于速度低、正确性不高、稳定性差及消耗的资源过大。

因此，需要一种将2D内容转换成3D内容的技术方案，以解决上述的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将2D内容转换成3D内容的方法，旨在解决将2D内容转换成3D内容的问题。

本发明是这样实现的，一种将2D内容转换成3D内容的方法，所述的方法包括：

a、将2D内容的图像作为左眼图像，将该左眼图像水平移动设定距离后生成右眼图像；或者，将2D内容的图像作为右眼图像，将该右眼图像水平移动设定距离后生成左眼图像；

b、将该左眼图像和生成的右眼图像合成，生成3D内容；或者，将该右眼图像和生成的左眼图像合成，生成3D内容。

更具体的，其中步骤a具体包括：

a1、将该2D内容的图像作为左眼图像，将该左眼图像向右水平移动设定距离后生成右眼图像；或者，将该2D内容的图像作为右眼图像，将该右眼图像向左水平移动设定距离后生成左眼图像；其中步骤b所述的3D内容为具有凹陷效果的3D内容。

更具体的，其中步骤a具体包括：

a1、将该2D内容的图像作为左眼图像，将该左眼图像向左水平移动设定距离后生成右眼图像；或者，将该2D内容的图像作为右眼图像，将该右眼图像向右水平移动设定距离后生成左眼图像；其中步骤b所述的3D内容为具有突出效果的3D内容。

更具体的，其中步骤a所述的设定距离由显示产品根据如下的公式计算得出：

其中，D表示人两眼之间的距离，C显示产品对角线长度，W表示水平方向上像素点个数。

更具体的，其中步骤a之后步骤b之前还包括：

将生成的右眼图像/左眼图像超出显示产品屏幕边界的部分截去，填补该右眼图像/左眼图像与该显示产品屏幕边界的黑洞。

更具体的，所述的填补该右眼图像/左眼图像与该显示产品屏幕边界的黑洞具体可采用填充法或者对称法。

更具体的，所述的填补该右眼图像/左眼图像与该显示产品屏幕边界的黑洞具体可采用复制法：将该黑洞与该右眼图像/左眼图像交接的边缘部分复制后填充该黑洞。

更具体的，所述的填补该右眼图像/左眼图像与该显示产品屏幕边界的黑洞具体可采用缩小法：取2D内容的前W-dw列作为该左眼图像/右眼图像从dw/2+1到W-dw/2列的内容，其余部分插黑，后W-dw列作为右眼图像/左眼图像从dw/2+1到W-dw/2列的内容，其余部分插黑，其中该dw左眼图像和右眼图像的视差，2D内容的分辨率为W×H。

更具体的，其中步骤b具体包括：

b1、将该左眼图像和生成的右眼图像在水平方向压缩一半，将该左眼图像靠左、该右眼图像靠右布置在一帧图像中，生成一帧左右格式的3D图像；或者，将该右眼图像和生成的左眼眼图像在水平方向压缩一半，将该左眼图像靠左、该右眼图像靠右布置在一帧图像中，生成一帧左右格式的3D图像。

更具体的，其中步骤b具体包括：

b1、将该左眼图像和生成的右眼图像在垂直方向压缩一半，将该左眼图像放于奇数行、该右眼图像放于偶数行，生成一帧水平交织格式的3D图像；或者，将该右眼图像和生成的左眼眼图像在垂直方向压缩一半，将该左眼图像放于奇数行、该右眼图像放于偶数行，生成一帧水平交织格式的3D图像。

本发明克服现有技术的不足，提供了一种将2D内容转换成3D内容的方法，该方法包括：将2D内容的图像作为3D的左眼图像/右眼图像，然后将左眼图像/右眼图像平移后得到右眼图像/左眼图像，再将左眼图像和右眼图像合成得到3D内容。本发明提供的技术方案，可以直接将3D内容转换成3D内容，通过3D显示产品播放，能让观众明显地感觉到3D效果，特别是凹陷的立体效果；并且处理过程算法简单明了，可以做到实时处理；其稳定性和正确性远高于现有的转换方法，并且实现成本低，与现有的系统可以无缝兼容。

附图说明

图1是凹陷/突出的立体效果形成原理的示意图；

图2是本发明实施例流程图；

图3是本发明实施例的将左眼图像向右平移后生成的右眼图像与屏幕边界之间不重合的示意图；

图4是本发明实施例的对称法补洞的示意图；

图5是本发明实施例的复制法补洞的示意图；

图6是本发明实施例的缩小法补洞的示意图。

具体实施方式

本发明提供的技术方案是：将2D内容的图像作为3D的左眼图像/右眼图像，然后将左眼图像/右眼图像平移后得到右眼图像/左眼图像，再将左眼图像和右眼图像合成得到3D内容。

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。

具体实现本发明提供的技术方案时，可以将2D图像作为左眼图像，将左眼图像平移后作为右眼图像，从而得到3D视频的左眼图像和右眼图像，然后将左眼图像和右眼图像合成为一帧3D图像；也可以将2D图像作为右眼图像，将右眼图像平移后作为左眼图像，从而得到3D视频的左眼图像和右眼图像，然后将左眼图像和右眼图像合成为一帧3D图像。这两种实现方式的原理相同，以下实施例中，以第一种实现方式为例进行说明，第二种实现方式的原理相同，此不赘述。

图1是凹陷/突出的立体效果形成原理的示意图。通常的2D显示是将左眼图像L和右眼图像R无视差地成像于屏幕所在位置，这种显示不具有凹陷/突出的立体效果。如果，左眼图像L和右眼图像R是有视差地在成像于屏幕所在位置，那么，观众感受的显示就会凹陷/突出于屏幕所在位置，从而产生立体效果，具体地有，如果右眼图像R在屏幕所在位置是位于左眼图像L在屏幕所在位置的右边，也就是向右平移左眼图像的副本以生成的右眼图像，那么两者的汇合点(即人脑中形成的像点)将位于屏幕所在位置的后方，从而产生凹陷于屏幕所在位置的立体效果；如果右眼图像R在屏幕所在位置是位于左眼图像L在屏幕所在位置的左边，也就是向左平移左眼图像的副本以生成的右眼图像，那么两者的汇合点(即人脑中形成的像点)将位于屏幕所在位置的前方，从而产生突出于屏幕所在位置的立体效果。

如图1所示，如果要产生凹陷的立体效果，可以将2D图像作为左眼图像，将左眼图像向右平移一定距离后的副本作为右眼图像，从而得到3D视频的左眼图像和右眼图像，然后将左眼图像和右眼图像合成为一帧3D图像；如果要产生突出的立体效果，可以将2D图像作为左眼图像，将左眼图像向右左移一定距离后的副本作为右眼图像，从而得到3D视频的左眼图像和右眼图像，然后将左眼图像和右眼图像合成为一帧3D图像。

本发明实施例流程图如图2所示，包括如下步骤：

201、输入控制信号，控制显示产品将2D内容转换成3D内容；该控制信号可以由用户手动输入，如果片源是2D而观众有看3D的需求，可通过系统的UI(User Interface用户界面)选择2D转3D功能，如3D电视系统中可通过遥控器和菜单的组合来控制2D转3D功能的开关。

202、生成左眼图像，即直接将2D图像作为左眼图像。

203、生成右眼图像，即将左眼图像向右/左平移一定距离后的副本作为右眼图像；

其中，左移或右移可以由用户根据自己的需要来选择，如果用户需要凹陷的立体效果，则选择将左眼图像向右平移；如果需要突出的立体效果，则选择将左眼图像向左平移；

将左眼图像向右/向左平移的距离可以由用户的主观感受来决定：如果用户需要较大的景深，则加大移动的距离；反之则缩小移动的距离。移动距离最小可缩到零，即左右眼图像完成重合，没有视差，这时没有立体效果，看到的效果跟观看2D片源的效果一样；将左眼图像向右/向左平移的距离可加大但不能无限加大。理论上，凹陷效果的视差大到接近两眼间的距离，突出效果的视差大到左眼与左眼图像的连线和右眼与右眼图像的联系的交点接近人眼能分辨清楚的最短距离时就会出错；实际效果上，大到一定程度观众的大脑就不能把左右眼图像合成一个3D场景，而还是两个视图，即观众就观看不到3D效果了，还会头晕。具体实现时，将左眼图像向右/向左平移的距离可通过计算获得：

设电视为C英寸的宽屏电视，即电视屏幕的对角线长为C英寸，宽长的比例为16∶9，设电视的宽为Lw，高为9*Lw/16，宽、高和对角线组成一个直角三角形，满足下列的关系式：

${\mathrm{Lw}}^2+{\left(\frac{9}{16}\mathrm{Lw}\right)}^2=C^2---\left(1\right)$

则Lw可表示为：

$\mathrm{Lw}=C*\frac{16}{18.36}---\left(2\right)$

设屏幕的分辨率为W*H，即在水平上有W个像素点，垂直方向上有H行，则每个像素的在水平方向上的物理分辨率(即每个像素的物理宽度)Lwp为：

Lwp＝Lw/W    (3)

人两眼间的距离D一般为64mm，理论上屏幕上左右眼图像的偏移量dxp(单位为像素)的物理长度不能超过D，即：

dxp*Lwp＜D    (4)

则理论上，左右眼图像的最大偏移量Dmxp为下式所示，此值代表无限远处：

$\mathrm{Dmxp}=\frac{D}{\mathrm{Lwp}}---\left(5\right)$

实际上，人能看清的只是周围很短的一段距离，所以一般左右眼视图的最大偏移量dmxp只是理论值Dmxp的的1/5左右，结合式(1)～(5)，可得左右眼视图的最大偏移量dmxp为：

$\mathrm{dmxp}=\frac{1}{5}*\frac{D}{(C*16)/(W*18.36)}---\left(6\right)$

举例来说，假设显示产品屏幕的水平宽度为1米，即1000毫米，屏幕的分辨率为1080P，即垂直方向上的像素个数为1920，每个像素的物理分辨率为1000/1920＝0.521mm，人两眼间的距离一般取64mm，则理论山左右眼视图的最大偏移量为64/0.521＝122.8，此值代表无限远处。实际的偏移量大约为122.8/5＝25个像素。

204、将生成的右眼图像超出显示产品屏幕边界的部分截去，填补右眼图像与显示产品屏幕边界的黑洞；

由于右眼图像是通过水平平移左眼图像生成的，右眼图像在屏幕上显示时，与屏幕的边界将不能重合，将出现一边黑洞和一边移出屏幕边界的现象。如图3所示，将左眼图像向右平移生成的右眼图像左边会出现黑洞301，黑洞与图像交接的黑粗线为边缘部分，如302所示，右边将超出屏幕边界，如303所示；同理，将左眼图像向左移动生成的右眼图像左边会超出屏幕边界，右边会出现黑洞。对于超出屏幕边界的部分，本实施例中直接截去，对黑洞可采用如下的四种方式之一进行填补(以下为了便于说明，假设黑洞位于屏幕左边，当然，黑洞位于屏幕右边的填补方法同理)：

填充法：黑洞用某个特定的值来填充，方法最简单，但填充内容未与2D内容联系起来；

对称法：黑洞部分通过镜像反射边缘部分302右边的内容来填充，如图4所示，其中401为补洞前的右眼图像，402为补洞后的右眼图像；填充内容与2D内容有关系，但关系不大，以3D形式播放时，左或右边缘处会有一定的模糊，3D效果不明显；

复制法：黑洞部分通过复制边缘部分302的值来填充，如图5所示，其中501为补洞前的右眼图像，502为补洞后的右眼图像；同对称法类似，填充内容与2D内容关系不大，3D播放时，左或右边缘处3D效果不明显；

缩小法：假设左眼图像和右眼图像的视差为dw，2D内容的分辨率为W×H，取2D内容的前W-dw列为左眼图像从dw/2+1到W-dw/2列的内容，其余部分插黑，后W-dw列为右眼图像从dw/2+1到W-dw/2列的内容，其余部分插黑，如图6所示，其中601为2D图像，602为补洞前的右眼图像，603为补洞后的右眼图像；最后呈现出的3D内容两边都插黑了，所以叫缩小法。

205、将左眼图像和生成的右眼图像合成，生成3D内容；

举例来说，左右格式和水平交织格式是目前3D内容比较常见的两种格式。将上述的左眼图像和右眼图像在水平方向压缩一半，然后左眼图像靠左、右眼图像靠右布置在一帧图像中，即可生成左右格式的3D内容；将上述的左眼图像和右眼图像在垂直方向压缩一半，然后左眼图像放于奇数行、右眼图像放于偶数行，即可生成水平交织格式的3D内容。其他格式3D内容的生成只需要依据3D视频生成的原理，分别对左眼图像和右眼图像进行处理即可，具体实现属于本领域技术人员熟知的技术，此不赘述。

经过上述的方法合成的3D内容在显示产品的屏幕上显示时，如果右眼图像是通过将左眼图像向右平移后生成的，则左眼与左眼图像的连线和右眼与右眼图像的连线的延长线相交于屏幕后的某个点，即在大脑中形成的像点位于屏幕的后面，从而产生凹陷的立体效果；如果右眼图像是通过将左眼图像向平移后生成的，则左眼与左眼图像的连线和右眼与右眼图像的连线交于屏幕之前，即在人脑中形成的像点位于屏幕的前方，从而产生突出的立体效果。

根据对采用本发明方法转换生成的3D内容和通过DDD的TriDef算法转换生成的3D内容进行的综合测评(测试方法和内容与三星的3D电视测试一样)，

测试结果表明：

在实时性上，两种算法都能做到实时；

在正确性上，两种算法基本持平；

在稳定性、成本以及兼容性等方面，本发明的方法比采用TriDef算法好。

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 (9)

1.一种将2D内容转换成3D内容的方法，所述的方法包括：

a、将2D内容的图像作为左眼图像，将该左眼图像水平移动设定距离后生成右眼图像；或者，将2D内容的图像作为右眼图像，将该右眼图像水平移动设定距离后生成左眼图像；

b、将该左眼图像和生成的右眼图像合成，生成3D内容；或者，将该右眼图像和生成的左眼图像合成，生成3D内容；

步骤a所述的设定距离由显示产品根据如下的公式计算得出：

其中，D表示人两眼之间的距离，C显示产品对角线长度，W表示水平方向上像素点个数，显示产品屏幕宽长的比例为16：9。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤a具体包括：

a1、将该2D内容的图像作为左眼图像，将该左眼图像向右水平移动设定距离后生成右眼图像；或者，将该2D内容的图像作为右眼图像，将该右眼图像向左水平移动设定距离后生成左眼图像；其中步骤b所述的3D内容为具有凹陷效果的3D内容。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤a具体包括：

a1、将该2D内容的图像作为左眼图像，将该左眼图像向左水平移动设定距离后生成右眼图像；或者，将该2D内容的图像作为右眼图像，将该右眼图像向右水平移动设定距离后生成左眼图像；其中步骤b所述的3D内容为具有突出效果的3D内容。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤a之后步骤b之前还包括：

将生成的右眼图像/左眼图像超出显示产品屏幕边界的部分截去，填补该右眼图像/左眼图像与该显示产品屏幕边界的黑洞。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的填补该右眼图像/左眼图像与该显示产品屏幕边界的黑洞具体可采用填充法或者对称法。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的填补该右眼图像/左眼图像与该显示产品屏幕边界的黑洞具体可采用复制法：将该黑洞与该右眼图像/左眼图像交接的边缘部分复制后填充该黑洞。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的填补该右眼图像/左眼图像与该显示产品屏幕边界的黑洞具体可采用缩小法：取2D内容的前W-dw列作为该左眼图像/右眼图像从dw/2+1到W-dw/2列的内容，其余部分插黑，后W-dw列作为右眼图像/左眼图像从dw/2+1到W-dw/2列的内容，其余部分插黑，其中该dw左眼图像和右眼图像的视差，2D内容的分辨率为W×H。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤b具体包括：

b1、将该左眼图像和生成的右眼图像在水平方向压缩一半，将该左眼图像靠左、该右眼图像靠右布置在一帧图像中，生成一帧左右格式的3D图像；或者，将该右眼图像和生成的左眼眼图像在水平方向压缩一半，将该左眼图像靠左、该右眼图像靠右布置在一帧图像中，生成一帧左右格式的3D图像。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤b具体包括：

b1、将该左眼图像和生成的右眼图像在垂直方向压缩一半，将该左眼图像放于奇数行、该右眼图像放于偶数行，生成一帧水平交织格式的3D图像；或者，将该右眼图像和生成的左眼眼图像在垂直方向压缩一半，将该左眼图像放于奇数行、该右眼图像放于偶数行，生成一帧水平交织格式的3D图像。

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