CN103366355A - 增强深度图层次感的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种增强深度图层次感的方法及系统,所述方法包括:将深度图上的深度值范围等分为同样大小的N个深度值区间,生成所述深度图在同样大小的N个深度值区间上的第一分布直方图;根据所述第一分布直方图的深度值分布变化快慢将所述深度值范围重新划分为不同大小的N个深度值区间;生成所述深度图在所述重新划分的不同大小的N个深度值区间上的第二分布直方图;根据所述第二分布直方图生成新的深度图,能够依据原始深度图的分布特点,生成层次感更强、分辨能力更强的新深度图。
Description
技术领域
本发明涉及一种增强深度图层次感的方法及系统。
背景技术
场景中各点相对于摄像机的距离可以用深度图(Depth Map)来表示,即深度图中的每一个像素点的像素值表示场景中某一点与摄像机之间的距离。深度信息可以使用灰度图像的明暗特征、纹理特征、运动特征进行间接地估算。
现有技术中,立体图像合成过程通常是先将获取到的图像生成对应的深度图,然后根据所述深度图合成立体图像,但是采用这种方法生成的深度图普遍存在分辨能力低即层次感不明显的问题,相应的,根据这些深度图合成的立体图像也会存在立体观感不够丰富的情况,因此,目前亟需一种增强深度图层次感的方法及系统,以生成层次感更强、分辨能力更强的深度图。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强深度图层次感的方法及系统,能够依据原始深度图的分布特点,生成层次感更强、分辨能力更强的新深度图。
为解决上述问题,本发明提供一种增强深度图层次感的方法,包括:
将深度图上的深度值范围等分为同样大小的N个深度值区间,生成所述深度图在同样大小的N个深度值区间上的第一分布直方图;
根据所述第一分布直方图的深度值分布变化快慢将所述深度值范围重新划分为不同大小的N个深度值区间;
生成所述深度图在所述重新划分的不同大小的N个深度值区间上的第二分布直方图;
根据所述第二分布直方图生成新的深度图。
进一步的,在上述方法中,所述第一分布直方图以所述同样大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴。
进一步的,在上述方法中,所述第二分布直方图以所述重新划分的不同大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴。
进一步的,在上述方法中,根据所述第一分布直方图的深度值分布变化快慢将所述深度值范围重新划分为不同大小的N个深度值区间的步骤中,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较快区域的深度值区间划分得较小,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较慢区域的深度值区间划分得较大。
进一步的,在上述方法中,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较快区域的深度值区间划分得较小,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较慢区域的深度值区间划分得较大的步骤包括:
统计所述第一分布直方图中每个同样大小的深度值区间内像素点个数;
逐一统计所述每个同样大小的深度值区间的像素点个数的累积和;
以同样大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴,生成所述累积和的曲线分布图;
统计所述第一分布直方图中所有像素点个数;
获取所述所有像素点个数的N等分平均值;
将所述曲线分布图的纵轴的像素点个数的范围按所述平均值等分为N个像素点个数区间,在所述曲线分布图的纵轴上重新划分对应于所述N个像素点个数区间的不同大小的N个深度值区间。
根据本发明的另一面,还提供一种界面显示方法,其特征在于,包括:
获取二维图像并转换为深度图;
使用上述增强深度图层次感的方法将所述深度图转换为新的深度图;
将所述新的深度图转换为三维图像并进行显示。
根据本发明的另一面,还提供一种游戏界面,使用上述增强深度图层次感的方法。
根据本发明的另一面,还提供一种视频,使用上述增强深度图层次感的方法。
根据本发明的另一面,还提供一种交互界面,使用上述增强深度图层次感的方法。
根据本发明的另一面,提供一种增强深度图层次感的系统,包括:
第一直方图模块,用于将深度图上的深度值范围等分为同样大小的N个深度值区间,生成所述深度图在同样大小的N个深度值区间上的第一分布直方图;
新区间划分模块,用于根据所述第一分布直方图的深度值分布变化快慢将所述深度值范围重新划分为不同大小的N个深度值区间;
第二直方图模块,用于生成所述深度图在所述重新划分的不同大小的N个深度值区间上的第二分布直方图;
新深度图模块,用于根据所述第二分布直方图生成新的深度图。
进一步的,在上述系统中,所述第一分布直方图以所述同样大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴。
进一步的,在上述系统中,所述第二分布直方图以所述重新划分的不同大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴。
进一步的,在上述系统中,所述新区间划分模块将所述第一分布直方图的深度值分布变化较快区域的深度值区间划分得较小,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较慢区域的深度值区间划分得较大。
进一步的,在上述系统中,所述新区间划分模块包括:
第一统计单元,用于统计所述第一分布直方图中每个同样大小的深度值区间内像素点个数;
第二统计单元,用于逐一统计所述每个同样大小的深度值区间的像素点个数的累积和;
曲线分布图单元,用于以同样大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴,生成所述累积和的曲线分布图;
第三统计单元,用于统计所述第一分布直方图中所有像素点个数;
平均值单元,用于获取所述所有像素点个数的N等分平均值;
划分单元,用于将所述曲线分布图的纵轴的像素点个数的范围按所述平均值等分为N个像素点个数区间,在所述曲线分布图的纵轴上重新划分对应于所述N个像素点个数区间的不同大小的N个深度值区间。
与现有技术相比,本发明通过将深度图上的深度值范围等分为同样大小的N个深度值区间,生成所述深度图在同样大小的N个深度值区间上的第一分布直方图,然后根据所述第一分布直方图的深度值分布变化快慢将所述深度值范围重新划分为不同大小的N个深度值区间,其中,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较快区域的深度值区间划分得较小,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较慢区域的深度值区间划分得较大,再生成所述深度图在所述重新划分的不同大小的N个深度值区间上的第二分布直方图,随后根据所述第二分布直方图生成新的深度图,能够在生成图像对应新深度图时,依据原始深度图的分布特点,在深度值区间的个数(N个)保持不变的前提下,增加深度信息分布变化密集的区域的采样密度,以加大这部分深度信息分布变化密集的区域的层次表示结果,使深度信息的采样差异更明显化,得到的整幅新深度图的深度信息分布更均匀,从而增加新深度图的层次感即分辨能力,根据所述新深度图合成后的立体图像具有更丰富的立体观感。
根据本发明的另一面,还提供一种界面显示系统,包括:
深度图模块,用于获取二维图像并转换为深度图;
上述增强深度图层次感的系统,用于将所述深度图转换为新的深度图;
显示模块,用于将所述新的深度图转换为三维图像并进行显示。
根据本发明的另一面,还提供一种游戏界面系统,包括上述增强深度图层次感的系统。
根据本发明的另一面,还提供一种视频系统,包括上述增强深度图层次感的系统。
根据本发明的另一面,还提供一种交互界面系统,包括上述增强深度图层次感的系统。
附图说明
图1是本发明实施例的增强深度图层次感的方法的流程图;
图2是本发明实施例的普通相机捕捉到的场景图像;
图3是对应于图2的深度图;
图4是对应于图3对应的原始深度信息分布图;
图5是本发明实施例的第一分布直方图;
图6是图5中中一深度值区间的上下节制点示意图;
图7是对应于图6中深度值区间的像素点示意图;
图8是对应于图5的累积和的曲线分布图;
图9是对应于图8的等分N个像素点个数区间的示意图;
图10是对应于图9的重新划分不同大小的N个深度值区间的示意图;
图11是将图5的第一分布直方图的横轴重新划分为不同大小的N个深度值区间的示意图;
图12是对应于图4新的深度信息分布图;
图13是对应于图12的新的深度图;
图14是本发明实施例的增强深度图层次感的系统的功能模块示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1~13所示,本发明提供一种增强深度图层次感的方法,包括:
步骤S1,将深度图上的深度值范围等分为同样大小的N个深度值区间,生成所述深度图在同样大小的N个深度值区间上的第一分布直方图,具体的,通常情况下,如图2所示的普通相机捕捉到的场景图像在图像处理中会转化成对应如图3所示的深度图,图4是与图3所示的深度图对应的原始深度信息分布图,所述深度图是以单色灰度图像保存的,因此可将深度图当做普通灰度图像,以深度图像中灰度信息为参考,首先做普通直方图分析,即统计每个深度值区间在整幅深度图中所占的面积,其中,如图5所示,所述第一分布直方图以所述同样大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴,灰度信息保存范围是[0,255],在某些图像处理中,需要将灰度信息变化种类从256阶,降到N阶(N<256),本实施中初始方式是将深度值范围[0,255]平均划分为N个同样大小的深度值区间,图中竖线表示划分的N个深度值区间的边界线,Di表示每个同样大小的深度值区间,即每个深度值区间的采样密度相同,sMax是图像像素总数,所述深度图在每个同样大小的深度值区间上的像素点个数的统计结果如图5的第一分布直方图中的曲线分布所示;
步骤S2,根据所述第一分布直方图的深度值分布变化快慢将所述深度值范围重新划分为不同大小的N个深度值区间,具体的,本步骤中将所述第一分布直方图的深度值分布变化较快(密集)区域的深度值区间划分得较小,即在深度值分布变化较快(密集)区域加大采样密度,以使深度值分布变化较快(密集)区域的深度值分布变化变慢,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较慢(稀疏)区域的深度值区间划分得较大,即在深度值分布变化较慢(稀疏)区域减小采样密度,以使深度值分布变化较慢(稀疏)区域的深度值分布变化变快,本步骤具体包括:
步骤S21,统计所述第一分布直方图中每个同样大小的深度值区间内像素点个数di,其中,
di=∑p p∈[ai,bi]
di是属于这个区间的所有像素个数,如图6所示,ai、bi分别是横轴上一个深度值区间的上节制点和下节制点,ai、bi都是属于[0,255]之间的值,如图7所示,p是深度图上属于图6中ai~bi这个深度值区间的像素点;
步骤S22,逐一统计所述每个同样大小的深度值区间的像素点个数的累积和,按照从零开始累加的方式,计算di的累积和si,其中,
步骤S23,以同样大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴,生成如图8所述累积和si的曲线分布图;
步骤S24,统计所述第一分布直方图中所有像素点个数,即计算图像所有像素个数sN,其中,
步骤S26,如图9所示,将所述曲线分布图的纵轴的像素点个数的范围按所述平均值等分为N个像素点个数区间,即沿纵轴方向将[0,sN]区间N等分,如图10所示,然后,在所述曲线分布图的纵轴上重新划分对应于所述N个像素点个数区间的不同大小的N个深度值区间,即计算第i个深度值区间的上节制点ai和下节制点bi,其中,ai,bi的计算方法为:
首先,令ai=bi-1,
然后,从上一个深度值区间的下节制点bi-1开始,沿横轴方向,以深度值+1为步长依次遍历判断各个深度值竖直方向与曲线的焦点对应的si值,记录下时得到的最大深度值作为bi,以新的[ai,bi )作为每个深度值区间的上节制点和下节制点,将图5中第一分布直方图的横轴重新划分为不同大小的N个深度值区间的结果如图11所示;
步骤S3,生成所述深度图在所述重新划分的不同大小的N个深度值区间上的第二分布直方图,具体的,所述第二分布直方图以所述重新划分的不同大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴,纵轴是整幅图像所有像素在深度值区间的分布比例,本步骤使用更新后的不同大小的N个深度值区间重新对本深度图做直方图分析,重新生成深度分布曲线,对应于图5的第一分布直方图的新的深度信息分布图如图12所示,由图12可见,本发明在N保持不变的前提下,使用相同的信息量(存储数据量不变),可以使深度信息的采样差异更明显化,在第一分布直方图曲线变化梯度大的地方,新划分的深度值区间小,在分布直方图曲线变化梯度小的地方,新划分的深度值区间大,即在深度信息分布密集的部分增加采样密度,加大这部分的层次表示结果,以增加深度图的层次感,从而可利用更多的信息体现深度值分布变化密集的区域,更充分的利用保存数据的信息有效性,使深度信息分布更均匀;
步骤S4,根据所述第二分布直方图生成新的深度图,如图13所示,由于人们对立体合成图的深度感觉依赖于靠深度图的层次丰富性,合成后立体图像的部分立体感来自于整幅图像的景深差异性,本发明更新后的深度图可以使深度信息的分布更均匀(类似于对深度图做直方图均衡化),使整幅图像的深度信息在各个深度层次上都有分布,所以使用该深度图合成后的立体图像会具有更丰富的立体观感。
本发明还提供一种界面显示方法,包括:
获取二维图像并转换为深度图;
使用上述增强深度图层次感的方法将所述深度图转换为新的深度图;
将所述新的深度图转换为三维图像并进行显示。
本发明还提供一种游戏界面,使用上述增强深度图层次感的方法。
本发明还提供一种视频,使用上述增强深度图层次感的方法。
本发明还提供一种交互界面,使用上述增强深度图层次感的方法。
如图14所示,本发明还提供另一种增强深度图层次感的系统,包括第一直方图模块1、新区间划分模块2、第二直方图模块3及新深度图模块4。
第一直方图模块1用于将深度图上的深度值范围等分为同样大小的N个深度值区间,生成所述深度图在同样大小的N个深度值区间上的第一分布直方图,具体的,所述第一分布直方图以所述同样大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴。
新区间划分模块2用于根据所述第一分布直方图的深度值分布变化快慢将所述深度值范围重新划分为不同大小的N个深度值区间,具体的,所述新区间划分模块将所述第一分布直方图的深度值分布变化较快区域的深度值区间划分得较小,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较慢区域的深度值区间划分得较大,所述新区间划分模块2包括第一统计单元21、第二统计单元22、曲线分布图单元23、第三统计单元24、平均值单元25及划分单元26,其中,第一统计单元21用于统计所述第一分布直方图中每个同样大小的深度值区间内像素点个数;第二统计单元22用于逐一统计所述每个同样大小的深度值区间的像素点个数的累积和;曲线分布图单元23用于以同样大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴,生成所述累积和的曲线分布图;第三统计单元24用于统计所述第一分布直方图中所有像素点个数;平均值单元25用于获取所述所有像素点个数的N等分平均值;划分单元26用于将所述曲线分布图的纵轴的像素点个数的范围按所述平均值等分为N个像素点个数区间,在所述曲线分布图的纵轴上重新划分对应于所述N个像素点个数区间的不同大小的N个深度值区间。
第二直方图模块3用于生成所述深度图在所述重新划分的不同大小的N个深度值区间上的第二分布直方图,具体的,所述第二分布直方图以所述重新划分的不同大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴,本发明在N保持不变的前提下,使用相同的信息量(存储数据量不变),可以使深度信息的采样差异更明显化,在第一分布直方图曲线变化梯度大的地方,新划分的深度值区间小,在分布直方图曲线变化梯度小的地方,新划分的深度值区间大,即在深度信息分布密集的部分增加采样密度,加大这部分的层次表示结果,以增加深度图的层次感,从而可利用更多的信息体现深度值分布变化密集的区域,更充分的利用保存数据的信息有效性,使深度信息分布更均匀。
新深度图模块4用于根据所述第二分布直方图生成新的深度图,由于人们对立体合成图的深度感觉依赖于靠深度图的层次丰富性,合成后立体图像的部分立体感来自于整幅图像的景深差异性,本发明更新后的深度图可以使深度信息的分布更均匀(类似于对深度图做直方图均衡化),使整幅图像的深度信息在各个深度层次上都有分布,所以使用该深度图合成后的立体图像会具有更丰富的立体观感。
本发明还提供一种界面显示系统,包括:
深度图模块,用于获取二维图像并转换为深度图;
上述增强深度图层次感的系统,用于将所述深度图转换为新的深度图;
显示模块,用于将所述新的深度图转换为三维图像并进行显示。
本发明还提供一种游戏界面系统,包括上述增强深度图层次感的系统。
本发明还提供一种视频系统,包括如上述增强深度图层次感的系统。
本发明还提供一种交互界面系统,包括上述增强深度图层次感的系统。
综上所述,本发明通过将深度图上的深度值范围等分为同样大小的N个深度值区间,生成所述深度图在同样大小的N个深度值区间上的第一分布直方图,然后根据所述第一分布直方图的深度值分布变化快慢将所述深度值范围重新划分为不同大小的N个深度值区间,其中,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较快区域的深度值区间划分得较小,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较慢区域的深度值区间划分得较大,再生成所述深度图在所述重新划分的不同大小的N个深度值区间上的第二分布直方图,随后根据所述第二分布直方图生成新的深度图,能够在生成图像对应新深度图时,依据原始深度图的分布特点,在深度值区间的个数(N个)保持不变的前提下,增加深度信息分布变化密集的区域的采样密度,以加大这部分深度信息分布变化密集的区域的层次表示结果,使深度信息的采样差异更明显化,得到的整幅新深度图的深度信息分布更均匀,从而增加新深度图的层次感即分辨能力,根据所述新深度图合成后的立体图像具有更丰富的立体观感。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然,本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (18)
1.一种增强深度图层次感的方法,其特征在于,包括:
将深度图上的深度值范围等分为同样大小的N个深度值区间,生成所述深度图在同样大小的N个深度值区间上的第一分布直方图;
根据所述第一分布直方图的深度值分布变化快慢将所述深度值范围重新划分为不同大小的N个深度值区间;
生成所述深度图在所述重新划分的不同大小的N个深度值区间上的第二分布直方图;
根据所述第二分布直方图生成新的深度图。
2.如权利要求1所述增强深度图层次感的方法,其特征在于,所述第一分布直方图以所述同样大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴。
3.如权利要求2所述增强深度图层次感的方法,其特征在于,所述第二分布直方图以所述重新划分的不同大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴。
4.如权利要求3所述增强深度图层次感的方法,其特征在于,根据所述第一分布直方图的深度值分布变化快慢将所述深度值范围重新划分为不同大小的N个深度值区间的步骤中,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较快区域的深度值区间划分得较小,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较慢区域的深度值区间划分得较大。
5.如权利要求4所述增强深度图层次感的方法,其特征在于,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较快区域的深度值区间划分得较小,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较慢区域的深度值区间划分得较大的步骤包括:
统计所述第一分布直方图中每个同样大小的深度值区间内像素点个数;
逐一统计所述每个同样大小的深度值区间的像素点个数的累积和;
以同样大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴,生成所述累积和的曲线分布图;
统计所述第一分布直方图中所有像素点个数;
获取所述所有像素点个数的N等分平均值;
将所述曲线分布图的纵轴的像素点个数的范围按所述平均值等分为N个像素点个数区间,在所述曲线分布图的纵轴上重新划分对应于所述N个像素点个数区间的不同大小的N个深度值区间。
6.一种界面显示方法,其特征在于,包括:
获取二维图像并转换为深度图;
使用如权利要求1至5任一项所述的增强深度图层次感的方法将所述深度图转换为新的深度图;
将所述新的深度图转换为三维图像并进行显示。
7.一种游戏界面,其特征在于,使用如权利要求1至5任一项所述的增强深度图层次感的方法。
8.一种视频,其特征在于,使用如权利要求1至5任一项所述的增强深度图层次感的方法。
9.一种交互界面,其特征在于,使用如权利要求1至5任一项所述的增强深度图层次感的方法。
10.一种增强深度图层次感的系统,其特征在于,包括:
第一直方图模块,用于将深度图上的深度值范围等分为同样大小的N个深度值区间,生成所述深度图在同样大小的N个深度值区间上的第一分布直方图;
新区间划分模块,用于根据所述第一分布直方图的深度值分布变化快慢将所述深度值范围重新划分为不同大小的N个深度值区间;
第二直方图模块,用于生成所述深度图在所述重新划分的不同大小的N个深度值区间上的第二分布直方图;
新深度图模块,用于根据所述第二分布直方图生成新的深度图。
11.如权利要求10所述的增强深度图层次感的系统,其特征在于,所述第一分布直方图以所述同样大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴。
12.如权利要求11所述的增强深度图层次感的系统,其特征在于,所述第二分布直方图以所述重新划分的不同大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴。
13.如权利要求12所述的增强深度图层次感的系统,其特征在于,所述新区间划分模块将所述第一分布直方图的深度值分布变化较快区域的深度值区间划分得较小,将所述第一分布直方图的深度值分布变化较慢区域的深度值区间划分得较大。
14.如权利要求13所述的增强深度图层次感的系统,其特征在于,所述新区间划分模块包括:
第一统计单元,用于统计所述第一分布直方图中每个同样大小的深度值区间内像素点个数;
第二统计单元,用于逐一统计所述每个同样大小的深度值区间的像素点个数的累积和;
曲线分布图单元,用于以同样大小的N个深度值区间为横轴,并以像素点个数为纵轴,生成所述累积和的曲线分布图;
第三统计单元,用于统计所述第一分布直方图中所有像素点个数;
平均值单元,用于获取所述所有像素点个数的N等分平均值;
划分单元,用于将所述曲线分布图的纵轴的像素点个数的范围按所述平均值等分为N个像素点个数区间,在所述曲线分布图的纵轴上重新划分对应于所述N个像素点个数区间的不同大小的N个深度值区间。
15.一种界面显示系统,其特征在于,包括:
深度图模块,用于获取二维图像并转换为深度图;
如权利要求10至14任一项所述的增强深度图层次感的系统,用于将所述深度图转换为新的深度图;
显示模块,用于将所述新的深度图转换为三维图像并进行显示。
16.一种游戏界面系统,其特征在于,包括如权利要求10至14任一项所述的增强深度图层次感的系统。
17.一种视频系统,其特征在于,包括如权利要求10至14任一项所述的增强深度图层次感的系统。
18.一种交互界面系统,其特征在于,包括如权利要求10至14任一项所述的增强深度图层次感的系统。
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131023 |