CN103748872A - 立体图像的接收器侧调整 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有与其关联的立体显示器的视频设备，该视频设备设置成：接收至少一个图像和与所述图像关联的至少一个参考参数；计算用于合成视图的基线距离，该计算基于所接收的至少一个参考参数和立体显示器的至少一个参数；使用基线距离和所接收的至少一个图像来合成至少一个视图；以及向立体显示器发送所接收的至少一个图像和所合成的至少一个图像以用于显示。

Description

立体图像的接收器侧调整
技术领域
本申请涉及视频设备、通信系统、视频设备中的方法以及计算机可读媒体。
背景技术
包括三维电视(3DTV)的三维(3D)视频在消费电子产品、移动装置、计算机和电影院中变得越来越重要。用于显示3D视频的不同技术已经存在多年。这类技术的一个要求是向观者或者装置用户的每个眼睛传递不同的透视图。
用于对视频添加深度维的第一批解决方案之一是立体视频。在立体视频中，向观者的左眼和右眼显示略有不同的图片。通过使用视差图、快门或偏振眼镜(其过滤显示并且向观者的左眼和右眼显示不同图像)，并且按照这种方式创建深度感，来这样做。在这种情况下，图像中所感知的点深度通过其在左视图与右视图之间的相对位移来确定。
新一代的自动立体显示器允许观者无需眼镜来体验深度感。这些显示器沿不同方向投射略有不同的图片，一种原理在图1中示出。因此，如果观者位于显示器前面的适当观看位置中，则他的左眼和右眼看到同一画面的略有不同的图片，其使得有可能创建深度感。当用户在屏幕前面移动他的头部时，为了实现视点的平滑视差和变化，生成多个视图(通常为7-28个)。
图1中，示出八个视图，各以三个不同视角重复。加阴影区域是观看区，其中3D效果将不起作用，因为一个眼睛将不会接收视图(在视角的两个极端)或者因为观者的两个眼睛接收不对应以创建3D效果的视图(如在重复视图序列汇合的部分将会发生)。
3DTV的自动立体屏幕的使用在3DTV信号的传送中造成问题。在显示器中使用7至28个视图意味着，所有这些视图必须传送给装置。这会要求极高的比特率或者至少比对于类似2DTV频道的传送所需的要高许多的比特率。
可能通过传送少量关键视图(例如1至3个)，并且经由视图合成过程、从所传送关键视图开始生成其它视图，来解决这个问题。这些合成视图能够位于关键视图之间(内插)或者由关键视图所覆盖的范围外部(外插)。
在立体视频中，和右视图可单独地或者联合地编码。从另一视图得到一个视图的另一种方式是通过使用视图合成。一种视图合成技术是基于深度图像的呈现(DIBR)的技术。为了促进视图合成，DIBR使用(一个或多个)关键视图的至少一个深度图。深度图能够通过具有与视图(视频帧)相同分辨率的灰度图像来表示。因而，深度图的各像素对于2D图像/视频帧中的对应像素表示从摄像机（camera）到对象的距离。
为了促进在接收器的DIBR视图合成，多个参数被要求并且因此必须结合2D图像和深度图向接收器发信号告知。在那些参数之中的是“z近”和“z远”，其表示所考虑的图像的深度图中的最接近和最远深度值。需要这些值，以便将量化深度图样本映射到它们表示的实际深度值。对于视图合成所需要的另一组参数是摄像机参数。
3D视频的摄像机参数通常分为两个部分。第一部分是内在(内部)摄像机参数，其表示对所拍摄图像的摄像机的光学特性，例如焦距、图像主点的坐标和径向失真。第二部分是外在(外部)摄像机参数，其表示摄像机位置以及它在所选现实世界坐标中的光轴的方向(这里的重要方面是摄像机相互之间以及相对于画面中的对象的位置)。在基于深度信息的使用的视图合成(例如DIBR)中要求内部和外部摄像机参数。
发送关键摄像机的一种备选解决方案是分层深度视频(LDV)，其将多层用于画面表示。这些层可包括：前景纹理、背景深度、背景纹理和背景深度。
视图合成的优点之一在于，有可能从(一个或多个)所传送视图生成附加视图(这些可与立体或多视图显示器配合使用)。这些附加视图能够在特定虚拟观看位置(其有时称作虚拟摄像机)来生成。这些虚拟摄像机是3D空间中具有与所传送摄像机的参数相似的参数(外在和内在的)、但是位于不同空间位置的点。下文中，本文档针对一维(1D)线性摄像机布置的情况，其中摄像机指向相互平行并且与z轴平行的方向。摄像机中心具有相同的z和y坐标，其中只有x坐标从摄像机到摄像机进行改变。这是立体和“3D多视图”视频的常见摄像机设置。所谓的“内八字”摄像机设置能够通过矫正过程来转换成1D线性摄像机设置。
立体/3D设置中的两个摄像机之间的距离通常称作基线(或者基线距离)。在立体摄像机设置中，基线通常近似等于肉眼之间的距离(通常大约为6厘米)。但是，基线距离能够根据画面和其它因素而改变，例如期望实现的3D效果的类型或样式。
下文中，对于左和右视图的摄像机之间的距离通过外部(外在)摄像机坐标的单位来表示。在立体屏幕的情况下，基线是用来得到立体对的视图的虚拟(或实际)摄像机之间的距离。在多视图屏幕的情况下，基线是观者的左眼和右眼在适当观看位置处观看自动立体显示器上的视频时看到的两个摄像机(或者虚拟摄像机)之间的距离。应当注意，在自动立体显示器的情况下，由观者的左眼和右眼所看到的视图不一定是有角度的连续视图。但是，这种信息是显示器制造商已知的，并且能够用于视图合成过程中。还应当注意，在这种示例中，两个最接近的所生成视图之间的距离不一定是基线距离(有可能的是，附加视图将投射到观者眼睛之间的空间。)。
合成一个(或多个)视图的优点之一是与发送所有视图相比的改进编码效率。视图合成的另一个重要优点在于，视图能够在虚拟摄像机的任何特定位置来生成，因而使得有可能改变或调整观者的深度感，并且调整对屏幕尺寸的深度感。
立体和3D系统中的屏幕上的点的主观深度感取决于左与右图片之间的点对视距以及对观者眼睛之间的距离的视位移。但是，物理测量单位(例如厘米)的视差也取决于屏幕尺寸。因此，简单地改变物理屏幕尺寸(在显示相同3D视频序列时)以及因此视差或者甚至与屏幕的视距并且将因此改变深度感。由此得出，从一种物理屏幕尺寸改变到另一种或者对不适当视距呈现图像可改变空间尺寸与立体图片的深度之间的物理关系，因而使立体图片看起来不自然。
发明内容
使用具有不同物理特性（例如屏幕尺寸）的3D显示器可要求在接收器侧调整视图合成参数。按照本文所公开的方法，提供一种发信号告知大量屏幕尺寸的最佳视图合成参数的方式，因为其上将显示序列的屏幕的尺寸通常不是已知的或者在接收装置的整个集合上改变。
这通过使用本文所推导的公式确定所选屏幕尺寸的最佳基线来进行。这个基线距离基于向接收器发信号告知的参考基线和参考屏幕尺寸来确定。该方法还描述：用于向接收器发信号告知参考基线和参考屏幕尺寸的语法；以及用于发信号告知大范围的可能屏幕尺寸的这类参数的若干集合的语法。在后一种情况下，参数的各集合涵盖对应屏幕尺寸的集合。
相应地，提供一种具有与其关联的立体显示器的视频设备，该视频设备设置成：接收至少一个图像和与所述图像关联的至少一个参考参数；计算用于合成视图的基线距离，该计算基于所接收的至少一个参考参数和立体显示器的至少一个参数；使用基线距离和所接收的至少一个图像来合成至少一个视图；以及向立体显示器发送所接收的至少一个图像和所合成的至少一个图像以用于显示。
该视频设备还可设置成计算用于合成视图的至少一个另一参数，以及该视频设备还设置成使用基线距离、所述至少一个另一参数和所接收的至少一个图像来合成所述至少一个视图。所述至少一个另一图像可包括内在或者外在的摄像机参数。所述至少一个另一参数可包括传感器移位（shift）、摄像机焦距和摄像机的z坐标中的至少一个。
还提供一种在具有与其关联的立体显示器的视频设备中的方法，该方法包括：接收至少一个图像和与所述图像关联的至少一个参考参数；计算用于合成视图的基线距离，该计算基于所接收的至少一个参考参数和立体显示器的至少一个参数；使用基线距离和所接收的至少一个图像来合成至少一个视图；以及向立体显示器发送所接收的至少一个图像和所合成的至少一个图像以用于显示。
还提供一种携带指令的计算机可读媒体，所述指令在由计算机逻辑运行时使所述计算机逻辑执行本文所述方法的任一种。
附图说明
现在将通过仅示例的方式、参照附图来描述用于立体图像的接收器侧调整的方法和设备，其中：
图1示出多视图显示方案；
图2示出注视屏幕上显示的远点的一对眼睛的几何结构；
图3示出具有宽度W1的第一屏幕和具有宽度W2的第二屏幕；
图4示出对于图3的第一和第二屏幕（重叠的）的所感知深度、屏幕视差、视距和肉眼间的距离之间的关系；
图5示出摄像机基线距离的变化与差距的变化之间的相关性；
图6a和图6b示出视距和屏幕宽度各缩放相应缩放因子；
图7示出本文所公开的方法；以及
图8示出用于执行上述方法的设备。
具体实施方式
制订了技术标准来定义向解码器发送摄像机参数的方式，摄像机参数与传送给解码器的关联视图相关。这些标准之一是多视图视频编码(MVC)标准，其在高级视频编码(AVC)标准的附录H中定义，又称作H.264[发表为：信息技术—音频视觉对象的编码—第10部分：高级视频编码，ISO/IEC FDIS 14496-10:201X(E)，第6版，2010年]。MVC的范围涵盖从若干视点来表示画面的立体或多个视图的联合编码。该过程利用同一画面的视图之间的相关性，以便取得比单独压缩视图更好的压缩效率。MVC标准还涵盖向解码器发送摄像机参数信息。将摄像机参数作为补充增强信息(SEI)来发送。这个SEI消息的语法在表1中示出。
为了明了表1所列语法元素的含意，读者可参考高级视频编码标准(以上所述)，其通过引用被结合到本文中。进一步的信息能够见于S.Yea、A.Vetro、A.Smolic和H.Brust的“Revised syntax for SEI message on multiview acquisition information”(Joint Video Team(JVT) of ISO/IEC MPEG & ITU-T VCEG，JVT-Z038r1，Antalya，2008年1月)，它们都通过引用也被结合到本文中。
Figure 2011800731942100002DEST_PATH_IMAGE002
表1  多视图获取信息SEI消息语法。
表1的摄像机参数按照浮点表示来发送。浮点表示提供对参数的较高动态范围的支持，并且促进以较高精度来发送摄像机参数。
如上所述，不同屏幕尺寸在对特定尺寸的屏幕呈现立体或3D视频时要求使用不同视图合成参数。证明不同屏幕尺寸的问题的一种简易方式是考虑创建立体/3D屏幕上的无穷大的效果。为了产生在3D屏幕上的无穷大所感知的点，屏幕上的点的位移(视差)应当等于肉眼之间的距离。
这从图2显而易见，图2示出注视屏幕100上显示的远点150的一对眼睛120。远点150具有深度值z以及屏幕100上的视差间隔p。随着z趋向于无穷大，所以p的值将接近眼睛120之间的距离s。相反，为了创建某个点位于屏幕的距离的效果，该点应当没有位移(零视差，p=0)地放置在屏幕上的左和右视图中。位于屏幕距离与无穷大之间的点应当位于那两个距离之间。相似观察能够应用于感知为位于屏幕前面的点。
为了创建某个点位于无穷大的印象，左与右视图之间的视差应当等于肉眼之间的距离。无论什么屏幕尺寸，这均适用。对于位于屏幕距离的点，视差应当为零。但是，如果同一立体视图对使用具有不同尺寸的屏幕的显示器来显示，则所观察视差(左与右视图之间的点的位移)是不同的。因此，在不同尺寸的屏幕显示视频时，如果期望保持3D画面中的对象的比例(即，使深度z与空间维x和y的比率保持恒定)，则需要视图合成参数的调整。
有可能使p的值为负，使得右眼看到屏幕上在向左眼显示的对应图像点左边显示的图像点。这给予图像点在屏幕前面显示的感觉。
本文中提供用于确定特定尺寸的屏幕的适当基线距离(其可由接收器用来适当呈现3D画面)的方法和设备。在一些实施例中，方法和设备还可包括确定其它参数以及基线距离。这类参数可包括传感器移位或者摄像机焦距。
假定要求采用缩放因子b来缩放屏幕宽度(W)。假定视距(d)然后也采用相同缩放因子b发生变化。这是适当的，只要显示器的最佳视距通常确定为物理吸声器的某个维的倍数(例如在HD分辨率显示器的情况下的屏幕高度的3倍)。相对于屏幕尺寸的所感知深度又必须相对于屏幕宽度(尺寸)来调整，以便避免改变画面中的空间与深度维之间的比率。
这种布置在图3中示出，其示出具有宽度W1的第一屏幕301和具有宽度W2的第二屏幕302。与屏幕301关联的原始参数是W1(屏幕宽度)、z1(所感知深度)、d1(视距)。与第二屏幕302关联的缩放参数是W2(新屏幕宽度)、z2(新的所感知宽度)、d2(新的视距)。由于屏幕的高度和屏幕对角线与相同显示器格式的屏幕宽度具有恒定比率，所以它们能够与屏幕宽度可互换地用于等式中。观者眼睛的间隔从第一屏幕301到第二屏幕302保持相同。
图4示出对于重叠的第一屏幕301和第二屏幕302的所感知深度、屏幕视差、视距和肉眼间的距离之间的关系。眼睛之间的距离不随缩放而发生变化。图4示出，如果物理屏幕视差没有发生变化，则将视距改变某个缩放因子使所感知的点深度改变相同缩放因子。但是，在将屏幕尺寸改变某个缩放因子时，在屏幕的视差距离会改变相同缩放因子，其会生成所感知点中的过多深度。
可以得出，要求按照像素单位的屏幕视差的缩放因子是屏幕宽度的缩放因子的倒数(按照像素单位的屏幕视差相当于差距。)。
从摄像机设置能够表明，差距d(等于按照像素单位的视差p)能够按照下式来查找：
d=tc*F*(1/zconv – 1/z)，
其中F是焦距，zconv是会聚点(平面)的z坐标，以及z是深度坐标。在关于从摄像机和会聚平面的深度是恒定的假设下，视差(按照像素单位)与基线距离成比例。
从图5能够进行类似观察，图5示出摄像机基线距离的变化与差距的变化之间的相关性。C0、C1和C2是虚拟摄像机位置。tc1和tc2分别是虚拟摄像机C1和虚拟摄像机C2的基线距离。d1和d2是如分别从摄像机C1和摄像机C2(两者相对于摄像机C0)所看到的点O的差距值。在将基线距离从tc1改变成tc2时，与点O相关的差距从p1改变成p2，其中比率p1/p2等于比率tc1/tc2。
回到关于屏幕视差必须以对屏幕宽度缩放的倒数进行缩放的要求，得出基线距离应当采用用以缩放屏幕宽度的系数的倒数来调整，以便保持3D画面中的对象的相同感知比例。通常，将视距缩放与屏幕宽度相同的因子，但是情况不一定始终是这样。
因此，本文档提出向接收器发送参考屏幕宽度(Wd ref)。参考基线(tCref)可被预先确定，从摄像机参数被推导，可发送给接收器。可假定参考基线对于所发送图像和视频数据等于某个值。此后，接收器按照下式对所选屏幕宽度(Wd)来调整基线(tc)：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
      (等式1)
在关于屏幕宽度与屏幕高度之间的比率对于所有屏幕尺寸保持为恒定的假设下，参考屏幕宽度和实际屏幕宽度能够改变成参考屏幕对角线和实际屏幕对角线。备选的是，能够使用屏幕高度和参考屏幕高度。下文中，屏幕对角线和屏幕高度尺寸能够与屏幕宽度可互换地使用。在讨论屏幕高度和屏幕对角线时，表示屏幕上显示的图像(视频)的实际高度和对角线，而不是包括没有用于显示所传送3D图片(或视频)的区域的物理屏幕的尺寸的尺寸。
选择视距和屏幕宽度的摄像机参数
在推导等式1时，假设视距改变与屏幕宽度(或高度)的变化相同的比例。这个假设有时可能不是有效的，因为不同立体/3D屏幕技术可要求与屏幕的不同视距并且还由于在最终用户侧的其它条件。例如，高清晰度电视机可在显示器高度三倍的距离来观看，而智能电话屏幕可能以显示器高度的明显更高的倍数来观看。另一个示例是具有不同屏幕尺寸的两个智能电话，其从近似相同的距离来观看。
能够表明，如果将所感知深度缩放与屏幕宽度不同的因子，则对象的相对感知深度能够通过同时缩放基线距离和摄像机距离来保持。
设a表示视距的缩放因子，以及b表示屏幕宽度的缩放因子。这种缩放在图6a和图6b中示出。图6a示出具有宽度Wd ref的显示器601，以及图6b示出具有宽度b×Wd ref的显示器602。
在这种情况下，能够表明(参见附录A的公式推导)，如果应用下列缩放因子，则特定对象的水平尺寸与其所感知深度的比率能够保持恒定：会聚距离(Zconv)的因子c以及基线距离tc的因子g。在这里，当改变会聚距离时，意味着虚拟摄像机移动到更接近或者更远离画面，同时摄像机的“会聚平面”停留在与以前相同的位置。因此，位于会聚平面的对象将仍然被感知为处于显示距离。另外，缩放因子c应当应用于焦距(F)，即，F=c×Fref。要求焦距F的缩放，以将在会聚距离的对象的尺寸保持为相同。以上所述已经表明适用于水平缩放，同样的情况对于虚拟缩放成立。等式2(如附图A中推导)如下：
     (等式2)
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中，tCref是参考基线距离，WD ref是参考显示器宽度，Ws ref是传感器宽度，href是参考传感器移位，te ref是观者眼睛之间的参考距离，以及Fref是参考设置中的摄像机的焦距。在这个等式中，a=D/Dref，以及b=Wd/Wd ref。
摄像机坐标的Z坐标的移位计算为：
Figure 2011800731942100002DEST_PATH_IMAGE010
新基线则应当缩放为：
以及新传感器移位h应当设置为
Figure DEST_PATH_IMAGE014
因此，等式1是等式2的特殊情况，特殊情况是在视距的缩放因子等于屏幕宽度的缩放因子(a=b)时。
为了将等式2用于视距和屏幕宽度的适应，必须使用发送给解码器的参数之一。可能的这类参数是传感器移位h和传感器宽度Ws(单位为像素)。这些可从外在和内在的摄像机参数来得到，因为它们例如在MVC规范的SEI消息中被发信号告知。
但是，以下参数的至少一个也必须被发信号告知，以便使用等式2：参考显示器宽度Wd ref、参考视距Dref。其中之一可从另一个来推导，其中可确定视距与显示器尺寸的最佳比率。备选的是，两种参数均可被发信号告知。
还可向解码器发信号告知观者眼睛之间的参考距离，因为观者眼睛间隔距离也包含在等式2中。但是，观者眼睛的参考距离而是也可设置为恒定值(例如6 cm)。在那种情况下，这个值无需被发信号告知，而是可由传送器和接收器来协商或者使其成为标准。
所感知深度可适合于具有与标准不同的眼睛间隔的人(例如儿童)。为了相对另一个观者的眼睛间隔调整摄像机参数，必须将基线缩放与实际和参考眼睛间隔之间相同的缩放因子，之后接着传感器移位h调整，以便将会聚平面持有与以前相同的位置。
在向解码器仅发送两个立体视图时，可省略采取显式形式发送参考基线距离(tCref)的一个，因为而是可假定参考基线是所传送视图的实际基线(其能够从发信号告知的摄像机参数或者按照另外某种方式被推导)。在这种情况下，按照实际屏幕宽度与参考屏幕宽度之间的关系，参考基线可采用比例因子(其是从参考屏幕宽度到实际屏幕宽度的缩放因子的倒数)来修改。
由于可能屏幕尺寸的范围可能极为不同(范围从移动电话屏幕尺寸到电影院屏幕尺寸)，参考屏幕尺寸与参考基线距离之间的一种关系可能没有涵盖全部可能范围的屏幕尺寸。因此，作为对该方法的扩展，我们提出，除了参考屏幕尺寸和参考基线之外，还发送最大和最小屏幕尺寸。这样，发信号告知的参考参数可适用于最小与最大屏幕尺寸之间的范围中的屏幕尺寸的基线距离的计算。对于可能屏幕尺寸的范围之外的屏幕尺寸，应当使用其它参考参数。可向接收器发送具有对应基线的一组参考屏幕尺寸。每组参考基线和对应参考屏幕尺寸包括最大和最小屏幕尺寸，对于其，等式1可用来从对于屏幕尺寸的特定范围发信号告知的参考基线来推导基线。不同参考屏幕尺寸的最小与最大实际屏幕尺寸之间的间隔可重叠。
查找与接收器关联的显示器的尺寸的最适当基线还可用于除了视图合成之外的情形中。例如，具有适当基线的视图可从传送给接收器的视图来选择，或者具有适当基线的视图可被选择用于下载或流播。
另外，在一些情形中，例如在立体/3D视频的实时捕获和传送的情况下，摄像机基线(和其它捕获参数)可经过调整，以便在接收端匹配显示器尺寸和/或视距。
一些参考参数(参考基线)可在传送器侧从摄像机设置和/或在算法上从所得视图(序列)来确定。其它参考参数、例如参考屏幕尺寸和参考视距可通过使用摄像机捕获参数与立体显示器的参数之间的几何关系、在得到3D/立体资料之前或之后来确定，或者可通过在观看所得3D/立体视频时研究主观观看体验主观地查找。
图7示出本文所公开的方法。该方法可在具有与其关联的立体显示器的视频设备中执行。立体显示器设置成显示它从视频设备所接收的图像。在710，视频设备接收与表示3D画面的信号关联的参考参数。在720，接收作为3D画面的一部分的图像。在730，接收器计算用于合成视图的基线距离。该计算基于与信号关联的所接收的至少一个参考参数以及立体显示器的至少一个参数。在740，接收器使用基线距离和所接收的至少一个图像来合成至少一个视图。在750，接收器向立体显示器发送所接收的至少一个图像和所合成的至少一个视图以用于显示。
图8示出用于执行上述方法的设备。该设备包括接收器800和立体显示器880。接收器800包括参数接收器810、图像接收器820、基线距离计算器830、视图合成器840和呈现模块850。
接收器800接收信号，其由参数接收器810和图像接收器820来处理。参数接收器810从信号来推导参考参数。图像接收器820从信号来推导图像。基线距离计算器830接收来自参数接收器810的参数以及来自图像接收器820的图像。基线距离计算器830计算基线距离。基线距离被发送给视图合成器840，并且用来合成至少一个视图。将所合成的视图和所接收的图像发送给呈现模块850，以便传递到立体显示器880以用于显示。
在一个备选实施例中，在830，计算基线距离，并且还计算至少一个附加参数。所计算的基线距离以及所计算的附加参数均由视图合成器840来使用。附加参数可以是传感器移位和摄像机焦距中的至少一个。
以下实施例给出可如何采用上述方法的不同示例。
实施例1
这个实施例使用浮点表示(按照在发送MVC的multiview_acquisition_info消息中的摄像机参数中使用的相同格式)来发送参考基线和参考屏幕(显示器)宽度参数。
Figure DEST_PATH_IMAGE016
在接收器的显示器尺寸的基线基于下式来计算
Figure DEST_PATH_IMAGE018
Wref的单位可与基线的单位相同。但是，按照厘米或英寸的单位来发送Wref的值是更实际的。应当相对Wref信令固定的唯一方面是按照与Wref相同的单位来测量W(实际宽度)。
实施例2
这个实施例针对在一个SEI消息中发信号告知参考显示器(屏幕)宽度的若干值以及各用于不同的显示器尺寸类的视距。那会确保基线尺寸与特定屏幕尺寸(对于屏幕尺寸类)的更好适应。
这个实施例还发信号告知各屏幕尺寸类的最小和最大屏幕尺寸，其可用于从提出的公式来推导基线。
* 如果当视距不是与屏幕宽度成比例地发生变化时将要使用等式2或者期望调整特定眼睛距离的呈现，则发信号告知标记有“*”的字段。
实施例3
这个实施例使用浮点表示(按照在发送MVC的multiview_acquisition_info消息中的摄像机参数中使用的相同格式)来发送参考屏幕(显示器)宽度参数。但是，通过发送与构成参考对的相应摄像机对应的view_id，隐式地发送参考基线。然后作为这些摄像机的中心之间的距离来查找基线。
Figure DEST_PATH_IMAGE022
例如，在1D摄像机布置的情况下，能够作为与两个摄像机(发信号告知了其视图编号(ref_view_num2和ref_view_num2))对应的平移参数向量的x分量之间的差来查找参考基线距离。
在接收器的显示器尺寸的基线基于下式来计算
Figure DEST_PATH_IMAGE024
Wdref的单位可与基线的单位相同。但是，按照厘米或英寸的单位来发送Wdref的值会是更实际的。应当相对Wd ref信令固定的唯一方面是按照与Wd ref相同的单位来测量Wd(实际宽度)。
这个实施例还可按照如下方式与本发明所提出的任何其它实施例相结合：参考基线距离不是被发信号告知，而是从摄像机(或视图)的摄像机参数来推导。这些视图编号可被显式发送(如同这个实施例中一样)，或者在只有两个视图发送给接收器时被假定。在摄像机参数没有发送给接收器的情况下，基线距离的某个值可假定为对应于通过view_num所指示的视图对，并且然后这个假设值可用于计算中。
实施例4
这个实施例发送作为浮点表示的基线以及作为无符号整数表示的参考宽度参数。
Figure DEST_PATH_IMAGE026
参考图像的基线基于下式来计算。
Figure DEST_PATH_IMAGE028
实施例5
在这个实施例中，基线按照浮点表示来发送，以及参考屏幕的对角线尺寸按照无符号整数表示来发送。
Figure DEST_PATH_IMAGE030
立体对的基线基于下式来计算
Figure DEST_PATH_IMAGE032
scr_diag_ref的测量单位可与基线的单位相同。但是，按照厘米或英寸的单位来发送scr_diag_ref会是更实际的。应当相对scr_diag_ref信令固定的一个方面在于，按照与scr_diag_ref相同的单位来测量实际屏幕对角线尺寸(diag)。
实施例6
参考基线的信令也可包含在multiview_aquisition_info消息中。
Figure DEST_PATH_IMAGE036
实施例7
这个实施例还发信号告知最小和最大屏幕尺寸，其可使用等式1从发信号告知的参考基线和参考屏幕宽度来推导基线。
Figure DEST_PATH_IMAGE038
实施例8
这个实施例针对在一个SEI消息中发信号告知参考显示器(屏幕)宽度的若干值以及各用于不同的显示器尺寸类的视距时的情形。那会确保基线尺寸与特定屏幕尺寸(对于屏幕尺寸类)的更好适应。
这个实施例还发信号告知各屏幕尺寸类的最小和最大屏幕尺寸，其可用于从提出的公式来推导基线。
* 如果应该使用等式2或者期望调整特定眼睛距离的呈现，则应当发信号告知标记有“*”的字段。
还对于每一个屏幕尺寸发送最小和最大视距。
实施例9
在这个实施例中，编码器没有发送最小和最大屏幕宽度，而是仅发送具有相应基线的多个参考屏幕宽度。接收器可选择更接近(最接近)实际屏幕宽度的参考屏幕宽度。
屏幕对角线可用来代替屏幕宽度，例如其它实施例中那样。
Figure DEST_PATH_IMAGE042
实施例10
如果立体/3D视频内容通过使用视频编解码器的可缩放扩展来编码，则有可能通过使用与特定分辨率对应的dependency_id，发信号告知什么分辨率应当应用于什么屏幕尺寸。
Figure DEST_PATH_IMAGE044
实施例11
这个实施例使用浮点表示(按照在发送MVC的multiview_acquisition_info消息中的摄像机参数时使用的相同格式)来发送参考基线和参考视距参数。
Figure DEST_PATH_IMAGE046
视距Dref和屏幕宽度Wd ref的单位可与基线的单位相同。但是，按照厘米或英寸的单位来发送Dref和Wd ref的值会是更实际的。应当相对Dref和Wd ref信令固定的唯一方面在于，按照与Dref相同的单位来测量D(实际视距)，以及按照相同单位来测量观者的眼睛距离te。
等式2则用来调整摄像机参数。
实施例12
这个实施例使用浮点表示(按照在发送MVC的multiview_acquisition_info消息中的摄像机参数时使用的相同格式)来发送参考基线和参考视距参数。
例如，在1D摄像机布置的情况下，可作为与两个摄像机(发信号告知了其视图编号(ref_view_num2和ref_view_num2))对应的平移参数向量的x分量之间的差来查找参考基线距离。
视距Dref和屏幕宽度Wd ref的单位可与基线的单位相同。按照厘米或英寸的单位来发送Dref和Wd ref的值会是实际的。应当相对Dref信令固定的唯一方面是按照与Dref和眼睛距离相同的单位来测量D(实际视距宽度)。
等式2则用来调整摄像机参数。
实施例13
在这个实施例中，编码器(传送的)发送具有相应视距和参考基线的多个参考屏幕宽度。接收器可选择更接近(最接近)实际屏幕宽度(和/或视距)的参考屏幕宽度(或者视距)。
屏幕对角线可用来代替屏幕宽度，例如使用等式1的情况的其它实施例中那样。如果使用等式2，则应当发送屏幕宽度。否则，如果屏幕对角线被使用并且在等式2中发送，则传感器对角线应当用来代替等式2中的传感器宽度Ws。
实施例14
在这个实施例中，编码器(传送器)发送具有相应视距和参考基线的多个参考屏幕宽度。接收器可选择更接近(最接近)实际屏幕宽度(和/或视距)的参考屏幕宽度(或者视距)。还发送参考观者眼睛距离。
屏幕对角线可用来代替屏幕宽度，例如使用等式1的情况的其它实施例中那样。如果使用等式2，则应当发送屏幕宽度。否则，如果屏幕对角线被使用并且在等式2中发送，则传感器对角线应当用来代替等式2中的传感器宽度Ws。
Figure DEST_PATH_IMAGE052
实施例15
这个实施例使用浮点表示来发送参考基线、参考屏幕(显示器)宽度以及视距与屏幕宽度之间的参考比率。
Figure DEST_PATH_IMAGE054
可使用等式4，以便调整特定屏幕宽度/视距的基线。
实施例16
这个实施例使用浮点表示(按照在发送MVC的multiview_acquisition_info消息中的摄像机参数中使用的相同格式)来发送参考基线和参考屏幕(显示器)宽度参数。
Figure DEST_PATH_IMAGE056
在这种情况下，为发送给接收器的视频/图像数据假定基线距离。在接收器的显示器尺寸的基线(相对于假定参考基线)基于下式来计算。
Figure DEST_PATH_IMAGE058
Wref的单位可与基线的单位相同。但是，按照厘米或英寸的单位来发送Wref的值是更实际的。按照与Wref相同的单位来测量变量W(实际宽度)。
实施例17
这个实施例使用浮点表示(按照在发送MVC的multiview_acquisition_info消息中的摄像机参数中使用的相同格式)来发送参考屏幕(显示器)宽度参数。但是，不是发送而是假定参考基线，作为图像/视频立体对的基线。
Figure DEST_PATH_IMAGE060
在接收器的显示器尺寸的基线基于下式来计算
Figure DEST_PATH_IMAGE062
Wref的单位可按照与基线相同的单位来表示。但是，按照厘米或英寸的单位来发送Wd ref和Wd ref的值会是更实际的。按照与用以发信号告知Wref的那些单位相同的单位来测量变量W(实际宽度)。
就可以不发信号告知而是假定参考基线距离来说，这个实施例也可与本文档所提出的任何其它实施例相结合。
上述方法和设备实现最佳基线的确定，以用于从3D视频信号来合成(一个或多个)视图或者用于选择具有适当基线的摄像机视图以用作立体对，以便保持屏幕上显示的画面中的空间(2D)距离与所感知深度之间的适当纵横比。基线距离从发送给接收器的至少一个参考参数来推导。
上述方法和设备允许用于大量屏幕尺寸的适当基线距离的确定，而无需单独发信号告知各屏幕尺寸的基线距离。由于向接收器仅传送参考屏幕参数，所以更有效地使用带宽(因为存在比特率节省)。此外，甚至对于在传送器侧没有考虑的屏幕尺寸，也有可能推导适当基线距离。
提出用于发送(实现在接收器侧的适当基线的选择的)信息的语法连同对应语法元素。给出对应SEI消息的示例。该方法可应用于立体和多视图3D屏幕以及传送3D/立体视频的大量方式。
本领域的技术人员将明白，在本文所述方法中执行的动作的准确顺序和内容可按照特定执行参数集合的要求来改变。相应地，描述和/或要求保护动作的顺序不是要被理解为对于执行动作的顺序的严格限制。
此外，虽然在特定通信标准的上下文中给出示例，但是这些示例并非旨在作为对所公开方法和设备可适用的通信标准的限制。例如，虽然在MVC和SEI消息的上下文中给出具体示例，但是本文所公开的原理也可适用于任何视频压缩和传送系统以及实际上适用于传送多个视图以用于在能够显示3D图像的装置上显示的任何系统。
 
附录A
等式2的推导
保持对象的比例(任务公式化表述)
为了保持使用不同尺寸的显示器并且从不同距离观看它们的用户的相同(或相似)观看体验，重要的是保持与其水平和垂直屏幕尺寸成比例的对象的所感知深度。那就意味着，如果屏幕宽度采用因子b来缩放，则所感知深度应当采用相同因子b来缩放，以便保持视频画面中的对象的相同宽度/深度关系。应当在任何视距(屏幕与观者之间的距离)保持这些比例。
因此，该任务能够被公式化表述如下(对于参考设置参见图6a以及对于目标设置参见图6b)。使与显示器D1的参考距离采用因子a来缩放，即，新值D2=a D1，以及参考显示宽度Wd 1采用因子b来缩放，即，Wd 2=b Wd 1，相对于屏幕尺寸的对象的所感知深度应当采用相同因子(b)来缩放，即，Zd 2 = b Zd 1。这允许保持对象的宽度与它们在原始(参考)视频中的深度之间的相同关系。
我们研究的问题是应当如何改变视图呈现参数，以便使上述等式成立。
公式推导
由于我们想要保持屏幕宽度与相对于显示器位置的所感测深度之间的相同比率，所以以下等式应当成立。
Figure DEST_PATH_IMAGE064
从图1能够看到，会产生相对于显示器Zd的视差P1在参考屏幕能够按下式来找到
Figure DEST_PATH_IMAGE066
同时会产生的视差P2按下式来找到
Figure DEST_PATH_IMAGE068
相对视差Pref 1(对于屏幕宽度Wd进行归一化)按下式来找到
同时会产生的视差P2按下式来找到
Figure DEST_PATH_IMAGE072
从最后两个公式，在从等式中取出Zd时，以下等式应当成立(以便使N值相应地缩放)。
Figure DEST_PATH_IMAGE074
在这里应当注意，视差的相对值等于与摄像机空间中的相同点对应的相对差距。
能够从摄像机参数和所接收的深度信息、按下式来找到差距值
Figure DEST_PATH_IMAGE076
其中tc是基线距离，Zconv是会聚距离，F是焦距，d是差距，以及Z是对象离摄像机的深度。
当改变Zconv时，还应当改变摄像机的焦距F，以便避免对象尺寸的缩放。在显示时，我们想要定位在会聚距离的对象的图像相对于传感器宽度和屏幕尺寸具有相同尺寸(换言之，保持摄像机空间中的相同“虚拟屏幕”)。这要求采用与会聚距离相同的缩放因子(即，F2 = c F1)来改变焦距。
由此，能够按下式查找参考摄像机和第二摄像机设置的相对差距。
Figure DEST_PATH_IMAGE078
为了适应屏幕宽度的视距的变化，允许对z坐标改变基线距离和虚拟摄像机移位。改变摄像机的z坐标因此会改变Zconv和Z。为了考虑这些改变，令设置Zconv 2 = c Zconv1和基线距离tc2 = g tc1。还令将相对于会聚平面的深度表示为Zr = Z1 – Zconv1。由此得出
Figure DEST_PATH_IMAGE080
在将上述表达式代入等式4和等式5时，得到相对差距的以下表达式。
Figure DEST_PATH_IMAGE082
通过考虑Pref=dref，并且将等式6和等式6代入等式3，得到以下表达式。
为了使等式(8)对于所有相对深度值Zr(其能够取范围(Znear, Zfar)中的任何值)均成立，则必须
Figure DEST_PATH_IMAGE086
求解方程组，得出以下缩放因子c和g应当分别用于Zconv和tc，
Figure DEST_PATH_IMAGE088
其中，h是传感器移位，以及SM=WD/WS是所谓的放大因子(从传感器宽度到屏幕宽度)。
从所得缩放参数，虚拟摄像机的z坐标的移位按来得到
传感器移位则设置为值h2
Figure DEST_PATH_IMAGE092
特殊情况
一个重要的特殊情况是当视距和屏幕尺寸采用相同因子来改变，即，a=b。
如果a=b，则
         
Figure DEST_PATH_IMAGE094
这意味着，摄像机应当保持在离屏幕(虚拟屏幕)相同的距离，并且所有Z值应当保持相同。基线将采用与屏幕缩放成反比且与传感器移位相同的因子进行改变。从这里能够看到，等式1是等式2的特殊情况。

Claims (25)

1. 一种具有与其关联的立体显示器的视频设备，所述视频设备设置成：
接收至少一个图像和与所述图像关联的至少一个参考参数；
计算用于合成视图的基线距离，所述计算基于所接收的至少一个参考参数和所述立体显示器的至少一个参数；
使用所述基线距离和所接收的至少一个图像来合成至少一个视图；以及
向所述立体显示器发送所接收的至少一个图像和所合成的至少一个视图以用于显示。
2. 如权利要求1所述的视频设备，其中，所述基线距离是两个摄像机位置之间的距离。
3. 如权利要求1所述的视频设备，其中，所述基线距离按照外部摄像机坐标的单位来给出。
4. 如任一前面权利要求所述的视频设备，其中，所述立体显示器是多视图显示器，以及其中所述基线距离是两个摄像机位置之间的距离，所述两个摄像机位置对应于在观看位置的用户的每个眼睛的视图。
5. 如任一前面权利要求所述的视频设备，所述视频设备还设置成计算用于合成视图的至少一个另一参数，以及所述视频设备还设置成使用所述基线距离、所述至少一个另一参数和所接收的至少一个图像来合成所述至少一个视图。
6. 如权利要求5所述的视频设备，其中，所述至少一个另一参数包括内在的摄像机参数。
7. 如任一前面权利要求所述的视频设备，其中，所述至少一个参考参数包括下列至少一个：参考基线距离、参考屏幕宽度、观者眼睛之间的参考距离以及参考视距。
8. 如任一前面权利要求所述的视频设备，其中，所述立体显示器的所述至少一个参数包括下列至少一个：基线距离、屏幕宽度、观者眼睛之间的参考距离以及视距。
9. 如任一前面权利要求所述的视频设备，其中，基线距离的所述计算还基于随所述至少一个图像所接收的最大和最小范围值。
10. 如任一前面权利要求所述的视频设备，其中，所述立体显示器是自动立体显示器。
11. 如任一前面权利要求所述的视频设备，其中，所述至少一个图像包括视频序列的帧。
12. 如任一前面权利要求所述的视频设备，其中，所述视频设备包括下列至少一个的组件：电视机接收器、电视机、机顶盒、立体显示器、自动立体显示器、电视会议系统、装置的图形处理器、无线通信装置以及媒体播放器(例如Blu-ray(TM)盘播放器)。
13. 一种在具有与其关联的立体显示器的视频设备中的方法，所述方法包括：
接收至少一个图像和与所述图像关联的至少一个参考参数；
计算用于合成视图的基线距离，所述计算基于所接收的至少一个参考参数和所述立体显示器的至少一个参数；
使用所述基线距离和所接收的至少一个图像来合成至少一个视图；以及
向所述立体显示器发送所接收的至少一个图像和所合成的至少一个视图以用于显示。
14. 如权利要求13所述的方法，其中，所述基线距离是两个摄像机位置之间的距离。
15. 如权利要求13或14所述的方法，其中，所述基线距离按照外部摄像机坐标的单位来给出。
16. 如权利要求13至15中的任一项所述的方法，其中，所述立体显示器是多视图显示器，以及其中所述基线距离是两个摄像机位置之间的距离，所述两个摄像机位置对应于在观看位置的用户的每个眼睛的视图。
17. 如权利要求13至16中的任一项所述的方法，所述方法还包括计算用于合成视图的至少一个另一参数，以及使用所述基线距离、所述至少一个另一参数和所接收的至少一个图像来合成所述至少一个视图。
18. 如权利要求17所述的方法，其中，所述至少一个另一参数包括内在的摄像机参数。
19. 如权利要求13至18中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个参考参数包括下列至少一个：参考基线距离、参考屏幕宽度、观者眼睛之间的参考距离以及参考视距。
20. 如权利要求13至19中的任一项所述的方法，其中，所述立体显示器的所述至少一个参数包括下列至少一个：基线距离、屏幕宽度、观者眼睛之间的参考距离以及视距。
21. 如权利要求13至20中的任一项所述的方法，其中，基线距离的所述计算还基于随所述至少一个图像所接收的最大和最小范围值。
22. 如权利要求13至21中的任一项所述的方法，其中，所述立体显示器是自动立体显示器。
23. 如权利要求13至22中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个图像包括视频序列的帧。
24. 如权利要求13至23中的任一项所述的方法，其中，所述视频设备包括下列至少一个的组件：机顶盒、电视机、立体显示器和自动立体显示器。
25. 一种携带指令的计算机可读媒体，所述指令在由计算机逻辑运行时使所述计算机逻辑执行权利要求13至24所定义的方法的任一方法。
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