CN103294387A - 立体成像系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种立体成像系统及其方法。该系统包括：一处理单元，用以描绘包括至少一物件的一三维场景以及包括该物件的一相关平面的一调整区域，并产生包括三维场景及调整区域的至少一立体图像；以及一触控立体屏幕，用以接收多个触控指令，并播放立体图像，其中处理单元还依据触控指令调整该相关平面，并通过将调整后的相关平面并入三维场景中的物件，更新立体图像。

Description

立体成像系统及其方法
技术领域
本发明涉及图像处理，特别涉及调整立体图像的系统与方法。
背景技术
随着近年来技术的快速发展，对于立体成像系统也有相当大的需求。在计算机绘图中，中央处理器(CPU)可使用图形数据库(例如OpenGL)以描绘三维场景，且在三维场景中取出一左眼图像及一右眼图像可产生一立体图像。因为愈来愈多的手持装置(例如智能手机或平板计算机)已能显示立体图像，使用者会想要改变或调整立体图像中的三维场景，藉以增进使用感受。
发明内容
本发明提供一种立体成像系统。该系统包括：一处理单元，用以描绘包括至少一物件的一三维场景以及包括该物件的一相关平面的一调整区域，并产生包括该三维场景及该调整区域的至少一立体图像；以及一触控立体屏幕，用以接收多个触控指令，并播放该至少一立体图像，其中该处理单元还依据该等触控指令调整该相关平面，并通过将调整后的该相关平面并入该三维场景中的该物件，更新该立体图像。
本发明还提供一种立体成像方法，用于一立体成像系统。该方法包括下列步骤：描绘包括至少一物件的一三维场景以及包括该物件的一相关平面的一调整区域；产生并播放包括该三维场景及该调整区域的至少一立体图像；接收多个触控指令；依据该等触指令调整该相关平面；利用调整后的该相关平面以更新该三维场景中的该物件；以及利用更新后的该物件以更新该立体图像。
本发明还提供一种立体成像系统。该系统包括：一处理单元，用以描绘包括至少一物件的一三维场景以及包括该物件的一相关平面的一调整区域，并产生包括该三维场景及该调整区域的至少一立体图像；以及一触控立体屏幕，用以接收多个触控指令，并播放该至少一立体图像，其中该处理单元还依据该等触控指令，通过调整该三维场景相对于具有该调整区域的该触控立体屏幕的一位置，更新该立体图像。
本发明还提供一种立体成像方法，用于一立体成像系统。该方法包括下列步骤：描绘包括至少一物件的一三维场景以及包括该物件的一相关平面的一调整区域；产生包括该三维场景及该调整区域的至少一立体图像；将该至少一立体图像显示于一触控立体屏幕；接收来自该触控立体屏幕的多个触控指令；以及依据该等触控指令，通过调整该三维场景相对于具有该调整区域的该触控立体屏幕的一位置，更新该立体图像。
本发明还提供一种立体成像系统。该系统包括：一处理单元，用以描绘包括至少一物件的一三维场景，并产生包括该三维场景的至少一立体图像，其中该物件具有一相对位置至一观察者；以及一触控立体屏幕，用以播放该至少一立体图像，其中当该立体成像系统移动、转动和/或倾斜，该处理单元更通过维持该物件及该观察者之间的该相对位置，更新该立体图像。
本发明还提供一种立体成像方法，用于一立体成像系统。该方法包括下列步骤：描绘包括至少一物件的一三维场景；产生包括该三维场景的至少一立体图像，其中该物件具有一相对位置至一观察者；播放该至少一立体图像；以及当该立体成像系统移动、转动和/或倾斜，通过维持该物件及该观察者之间的该相对位置，更新该立体图像。
附图说明
图1是显示依据本发明一实施例的立体成像系统的方块图。
图2是显示依据本发明一实施例的立体成像系统的使用者接口的示意图。
图3A～图3C是显示依据本发明一实施例的产生立体图像的流程的示意图。
图4A～图4C是显示依据本发明一实施例的调整三维物件的示意图。
图5是显示依据本发明一实施例的立体成像方法的流程图。
图6是显示依据本发明另一实施例的立体成像方法的流程图。
图7是显示依据本发明又一实施例的立体成像方法的流程图。
【主要元件符号说明】
100～立体成像系统；        410～触控笔；
110～处理单元；            420～交错区域；
120～主要存储单元；        430～调整区域；
121～操作系统；            450～控制按钮；
122～立体成像程序；        460～相关平面；
123～立体图像数据；        330～左眼相机；
124～图像缓冲器；          340～右眼相机；
130～触控立体屏幕；        350、370～左眼图像；
210～调整区域；            360、380～右眼图像；
220～表面视野缩图；        390～输出立体图像；
230、310、320、440～三维物件；
300～三维场景。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图图1～图7，作详细说明如下。
图1是显示依据本发明一实施例的立体成像系统的方块图。立体成像系统100包括一处理单元110、一主要存储单元120以及一触控立体屏幕130。处理单元110依据存储于主要存储单元120中的程序，执行多种类型的处理流程。处理单元110可为一中央处理器(CPU)或等效电路。主要存储单元120用以存储执行控制流程必要的程序及数据。在一实施例中，存储于主要存储单元120中的数据包括一操作系统121、一立体成像程序122、一立体图像数据123以及一图像缓冲器124(其细节将详述于后)。举例来说，主要存储单元120可为一非易失性存储器(例如：硬盘、ROM等)，或是一易失性存储器(例如：DRAM、SRAM等)。触控立体屏幕130用以接收一使用者的触控指令(touch-control commands)，并依据视差效果播放三维场景的立体图像。触控立体屏幕130为可使用裸眼、偏光眼镜或快门眼镜所观赏的一立体显示面板，但本发明并不限于此。
在一实施例中，处理单元110执行操作系统121、立体成像程序122以及由触控立体屏幕130所接收的触控指令。接着，由处理单元110所执行的立体成像程序122产生并更新三维场景的相关的立体图像数据123。处理单元110还存储将被播放于触控立体屏幕130的立体图像在图像缓冲器124中。
在另一实施例中，由处理单元110所执行的立体成像程序122描绘三维场景中的至少一三维物件。举例来说，该三维物件可用已知的计算机图形数据库OpenGL来描绘，但本发明不限于此。立体成像程序122分别撷取左眼及右眼对该三角物件的视野(view)，藉以产生一立体图像对(左眼图像及右眼图像)，并更新立体图像数据123。接着，该三维物件的立体图像可在触控立体屏幕130上显示。
图2是显示依据本发明一实施例的立体成像系统的使用者接口的示意图。在另一实施例中，由处理单元110所执行的立体成像程序122还可进一步整合一使用者接口至该三维场景的输出立体图像中，因此使用者可通过显示于触控立体屏幕130上的使用者接口来调整(例如：画线、着色、旋转、移动等，但非限定)三维物件中一所选择的平面。更详细而言，触控立体屏幕130接收来自使用者的多个触控指令以操作该三维物件。举例来说，使用者接口包括至少一调整区域(manipulating area)210、以及三维物件230的一表面视野缩图(thumbnail surface view)220，如图2所示。需注意的是，使用者所看到的调整区域210为二维。也就是说，由处理单元110所执行的立体成像程序122可设定调整区域210为零视差(zero parallax)，因此调整区域210可显示于触控立体屏幕130的平面上。立体成像程序122亦同时将三维物件以正视差、负视差或零视差显示于触控立体屏幕130上。因此，显示于触控立体屏幕130上的输出立体图像包括一三维物件230及二维使用者接口。更进一步，如果在三维场景中有超过一个三维物件，立体成像程序122可设定不同的三维物件具有不同的视差。
图3A～图3C是显示依据本发明一实施例的产生立体图像的流程的示意图。举例来说，三维场景300包括三维物件310及320，如图3A所示。三维场景300由一左眼相机330及一右眼相机340同时撷取所得，藉以产生左眼图像350及右眼图像360，如图3B所示。立体成像程序122可调整左眼图像350及右眼图像360以产生左眼图像370及右眼图像380，如图3C所示。更详细而言，左眼图像350的左边部分及右眼图像360的右边部分被立体成像程序122裁切掉(cut off)。通过交替播放左眼图像370及右眼图像380可得到输出立体图像390。然而，三维物件310较三维物件320为大。因此，三维物件310在左眼图像370及右眼图像380中的位置会重叠，且三维物件310在输出立体图像390中看起来是零视差。三维物件320在左眼图像370及右眼图像380中的位置之间具有一偏差值(offset)，因此三维物件320在输出立体图像390中看起来是负视差。对于熟习本发明领域的技艺者，当了解本发明的立体成像程序122可自由调整三维场景中的不同物件的视差。
图4A～图4C是显示依据本发明一实施例的调整三维物件的示意图。在又一实施例中，如图4A所示，使用者可在调整区域430上使用至少一指尖(fingertip)或触控笔(stylus)410以调整三维物件440，其中实线表示三维物件440具有负视差的部分，虚线表示三维物件440具有正视差的部分。当三维物件440显示于触控立体屏幕130上，三维物件440与触控立体屏幕130的表面(注：零视差表面)会有一交错区域420。处理单元110可决定交错区域420并将该交错区域420显示于调整区域430上。更进一步，使用者可使用触控笔410以调整交错区域420，例如画线、着色等等，但本发明不限于此。因此，处理单元110接收这些调整动作的触控指令，控制立体成像程序122以便于标示相关已调整的交错区域420，并将三维物件440中的相关平面460显示于触控立体屏幕130上。需注意的是，相关平面460可为三维物件440的一表面、或是三维物件440及触控立体屏幕130之间的交错区域420，且交错区域420可为三维物件440(例如一立方体)其中一个表面。
在另一实施例中，使用者可使用触控笔410或至少一指尖以调整三维物件440。举例来说，触控笔410包括用以产生控制信号的控制按钮450，且处理单元110依据来自触控笔410的控制信号，调整部分三维物件440的视差。处理单元110可依据来自至少一指尖的触控指令，藉以移动、旋转或倾斜三维物件440，如图4B所示。
在又一实施例中，立体成像程序122可整合数个视野缩图(thumbnailviews)至使用者接口中，其中各视野缩图表示三维物件440在一预定观察视角的一二维表面。亦或是使用者可利用触控笔410或至少一指尖在使用者接口上的视野缩图上滑动，选择欲调整的表面，并藉以让三维物件旋转。因此，使用者可选择一视野缩图或转动三维物件来调整所选择的平面。立体成像程序122可选择性地调整在输出立体图像中的部分三维物件，以使三维物件中所选择的平面紧邻触控立体屏幕130的表面。更详细而言，立体成像程序122可对应地调整部分三维物件的深度和/或水平/垂直位置。
如前面实施例所述，使用者可在调整区域上使用至少一指尖或一触控笔来调整三维物件中的物体的视差。在另一实施例中，使用者也可移动或旋转立体成像系统100。立体成像系统100还包括一加速感应器(accelerator sensor)及一陀螺仪。当使用者移动立体成像系统100，加速感应器检测立体成像系统100的移动方向及移动速度。当使用者旋转或倾斜立体成像系统100，陀螺仪检测立体成像系统100的角速度。因此，处理单元110还控制立体成像程序122分别依据由加速感应器及陀螺仪所检测到的立体成像系统100的移动方向、移动速度和/或角速度，将三维场景中的物件维持在其原本的位置。更详细而言，当立体成像程序122描绘三维场景中的物件，其位置维持固定，除非使用者在调整区域中改变其位置。意即，所描绘的三维物件与使用者之间的第一相对位置为固定，且当立体成像系统100移动时，所描绘的三维物件与立体成像系统100之间的第二相对位置会随着改变。需注意的是，如图4C所示，当立体成像系统100移动、旋转或倾斜时，所描绘的三维物件的观赏视角在三维场景中可无缝地连续变化。
图5是显示依据本发明一实施例的立体成像方法的流程图。如图4A及图5所示，在步骤S500，处理单元110执行立体成像程序122以描绘具有至少一物件(例如三维物件440)的一三维场景以及包括三维物件440的一相关平面460的一调整区域430。三维物件440的相关平面460可为三维物件440的一表面或是三维物件440与触控立体屏幕130之间的交错区域420。在步骤S510，处理单元110还产生包括该三维场景及该调整区域430的至少一立体图像。调整区域430为具有零视差的一二维区域。在步骤S520，触控立体屏幕130接数多个触控指令，其中触控指令来自一触控笔或至少一指尖。
在步骤S530，处理单元110依据触控指令调整(例如画线、着色等等)该三维物件440的相关平面460。在步骤S540，处理单元110以调整后的该相关平面更新该三维场景中的该三维物件440。在步骤S550，处理单元110利用更新后的该三维物件以更新立体图像，并将更新后的立体图像显示于触控立体屏幕130上。需注意的是，图5中的步骤是显示一三维画家(3D painter)的功能。在本发明中，使用者可由立体图像观赏三维场景，并调整(例如画线、着色等等)三维场景中的三维物件的一相关平面。
图6是显示依据本发明另一实施例的立体成像方法的流程图。请同时参考图4A～图4B及图6，在步骤S600中，处理单元110执行立体成像程序122以描绘包括至少一三维物件440的一三维场景，以及包括三维物件440的一相关平面460的一调整区域430。三维物件440的相关平面460可为三维物件440的一表面，或是三维物件440与触控立体屏幕130之间的交错区域420。在步骤S610，处理单元110产生包括该三维场景及该调整区域的至少一立体图像，并将立体图像显示于触控立体屏幕130上。调整区域为用以调整三维场景中的三维物件的一使用者接口。在步骤S620，触控立体屏幕130接收多个触控指令(来自触控笔410或至少一指尖)，并播放立体图像。
在步骤S630，处理单元110依据触控指令，通过调整三维场景相对于触控立体屏幕130的位置，以更新立体图像，其中三维场景的位置可在水平方向和/或垂直方向进行调整。处理单元110还调整三维场景的视差以改变立体图像中使用者所观察到的三维场景的深度。意即，三维物件440可沿着垂直于触控立体屏幕130(注：法线方向)的一方向移动。需注意的是，图6中的步骤可与图5中的步骤整合。举例来说，步骤S530～S550可步骤S630之前或之后执行。意即在调整三维物件440的相关平面之前或之后，使用者均可调整在立体图像的三维场景中的三维物件440至想要的位置。
图7是显示依据本发明又一实施例的立体成像方法的流程图。请同时参考图4C及图7，在步骤S700，处理单元110执行立体成像程序122以描绘包括至少一三维物件440(可选择性地包括图4A中的调整区域420)至一三维场景。在步骤S710，处理单元产生包括该三维场景的至少一立体图像。在三维场景中的三维物件440与观察者之间具有一相对位置。在步骤S720，处理单元110是将立体图像显示于触控立体屏幕130上。在步骤S730，当立体成像系统100移动、转动和/或倾斜，处理单元110通过维持三维物件440与观察者之间的该相对位置以更新立体图像。
更详细而言，当立体成像系统100移动、转动和/或倾斜，处理单元110依据由加速感应器及陀螺仪所检测到的立体成像系统100的移动速度、移动方法和/或角速度，藉以适应性地调整三维场景中的三维物件440及立体成像系统100之间的相对位置，以使三维场景中的三维物件440在环境(意即物理空间)中的绝对位置保持不变。在另一方面，如果观察者观赏包括三维场景的立体图像，处理单元110维持三维场景中的三维物件440及观察者之间的相对位置。需注意的是，图7的步骤可与图5的步骤整合。举例来说，步骤S530～S550可在步骤S730之前或之后执行。又，在调整三维物件440的相关平面460之前或之后，使用者均可选择性地使用图6或图7的步骤以调整三维场景中的三维物件440的位置。
本发明虽以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

Claims (34)

1.一种立体成像系统，包括：
一处理单元，用以描绘包括至少一物件的一三维场景以及包括该物件的一相关平面的一调整区域，并产生包括该三维场景及该调整区域的至少一立体图像；以及
一触控立体屏幕，用以接收多个触控指令，并播放该至少一立体图像，
其中该处理单元还依据所述触控指令调整该相关平面，并通过将调整后的该相关平面并入该三维场景中的该物件，更新该立体图像。
2.如权利要求1所述的立体成像系统，其中该相关平面为该物件的一表面、或该物件与该触控立体屏幕之间的一交错区域。
3.如权利要求1所述的立体成像系统，其中该调整区域具有零视差。
4.如权利要求1所述的立体成像系统，其中该触控立体屏幕通过一触控笔或至少一指尖接收所述触控指令。
5.如权利要求1所述的立体成像系统，其中该处理单元调整该相关平面是指该处理单元依据所述触控指令在该相关平面上画线和/或着色。
6.一种立体成像方法，用于一立体成像系统，包括：
描绘包括至少一物件的一三维场景以及包括该物件的一相关平面的一调整区域；
产生并播放包括该三维场景及该调整区域的至少一立体图像；
接收多个触控指令；
依据所述触指令调整该相关平面；
利用调整后的该相关平面以更新该三维场景中的该物件；以及
利用更新后的该物件以更新该立体图像。
7.如权利要求6所述的立体成像方法，其中该相关平面为该物件的一表面、或该物件与该触控立体屏幕之间的一交错区域。
8.如权利要求6所述的立体成像方法，其中该调整区域具有零视差。
9.如权利要求6所述的立体成像方法，其中所述触控指令通过一触控笔或至少一指尖所输入。
10.如权利要求6所述的立体成像方法，其中调整后的该相关平面是指该相关平面被画线和/或着色。
11.一种立体成像系统，包括：
一处理单元，用以描绘包括至少一物件的一三维场景以及包括该物件的一相关平面的一调整区域，并产生包括该三维场景及该调整区域的至少一立体图像；以及
一触控立体屏幕，用以接收多个触控指令，并播放该至少一立体图像，
其中该处理单元还依据所述触控指令，通过调整该三维场景相对于具有该调整区域的该触控立体屏幕的一位置，更新该立体图像。
12.如权利要求11所述的立体成像系统，其中该立体图像中的该调整区域具有零视差。
13.如权利要求11所述的立体成像系统，其中该触控立体屏幕通过一触控笔或至少一指尖接收所述触控指令。
14.如权利要求13所述的立体成像系统，其中该触控笔包括多个控制按钮用以产生一控制信号，且该处理单元还依据该控制信号调整该三维场景中的该物件的视差。
15.如权利要求11所述的立体成像系统，其中该调整区域包括该物件的一相关平面，该处理单元还依据所述触控指令在该相关平面上画线或着色。
16.如权利要求11所述的立体成像系统，其中该相关平面为该物件的一表面，或该物件与该触控立体屏幕之间的一交错区域。
17.一种立体成像方法，用于一立体成像系统，包括：
描绘包括至少一物件的一三维场景以及包括该物件的一相关平面的一调整区域；
产生包括该三维场景及该调整区域的至少一立体图像；
将该至少一立体图像显示于一触控立体屏幕；
接收来自该触控立体屏幕的多个触控指令；以及
依据所述触控指令，通过调整该三维场景相对于具有该调整区域的该触控立体屏幕的一位置，更新该立体图像。
18.如权利要求17所述的立体成像方法，其中该立体图像中的该调整区域具有零视差。
19.如权利要求17所述的立体成像方法，其中接收所述触控指令的步骤还包括：
利用该触控立体屏幕接收来自一触控笔或至少一指尖的所述触控指令。
20.如权利要求19所述的立体成像方法，还包括：
依据该触控笔的多个控制按钮所产生的一控制信号，调整该三维场景中的该物件的视差。
21.如权利要求17所述的立体成像方法，其中该调整区域包括该物件的一相关平面，且该方法还包括：
依据所述触控指令在该相关平面上画线或着色。
22.如权利要求17所述的立体成像方法，其中该相关平面为该物件的一表面，或该物件与该触控立体屏幕之间的一交错区域。
23.一种立体成像系统，包括：
一处理单元，用以描绘包括至少一物件的一三维场景，并产生包括该三维场景的至少一立体图像，其中该物件具有一相对位置至一观察者；以及
一触控立体屏幕，用以播放该至少一立体图像，
其中当该立体成像系统移动、转动和/或倾斜，该处理单元更通过维持该物件及该观察者之间的该相对位置，更新该立体图像。
24.如权利要求23所述的立体成像系统，还包括：
一加速感应器，用以检测该立体成像系统的一移动速度及一移动方向；以及
一陀螺仪，用以检测该立体成像系统的一角速度。
25.如权利要求24所述的立体成像系统，其中当该立体成像系统移动、转动和/或倾斜，该处理单元还依据所检测的该移动速度、该移动方向、该角速度或其组合，维持该物件及该观察者之间的该相对位置。
26.如权利要求23所述的立体成像系统，其中该触控立体屏幕更接收多个触控指令，且该处理单元还依据所述触控指令，调整该三维场景中的该物件的位置。
27.如权利要求26所述的立体成像系统，其中该处理单元还将具有零视差的一调整区域并入该立体图像，其中该调整区域包括该物件的一相关平面。
28.如权利要求27所述的立体成像系统，其中该处理单元还依据所述触控指令，调整该物件的该相关平面，并利用已调整的该相关平面更新该三维场景中的该物件。
29.一种立体成像方法，用于一立体成像系统，包括：
描绘包括至少一物件的一三维场景；
产生包括该三维场景的至少一立体图像，其中该物件具有一相对位置至一观察者；
播放该至少一立体图像；以及
当该立体成像系统移动、转动和/或倾斜，通过维持该物件及该观察者之间的该相对位置，更新该立体图像。
30.如权利要求29所述的立体成像方法，还包括：
检测该立体成像系统的一移动速度及一移动方向；以及
检测该立体成像系统的一角速度。
31.如权利要求30所述的立体成像方法，还包括：
当该立体成像系统移动、转动和/或倾斜，依据所检测的该移动速度、该移动方向、该角速度或其组合，维持该物件及该观察者之间的该相对位置。
32.如权利要求29所述的立体成像方法，还包括：
接收多个触控指令；以及
依据所述触控指令，调整该三维场景中的该物件的一位置。
33.如权利要求32所述的立体成像方法，还包括：
将具有零视差的一调整区域并入该立体图像，其中该调整区域包括该物件的一相关平面。
34.如权利要求33所述的立体成像方法，还包括：
依据所述触控指令，调整该物件的该相关平面；以及
利用已调整的该相关平面，更新该三维场景中的该物件。
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