CN104574487B - 数据处理装置以及数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种数据处理装置以及数据处理方法。数据处理装置根据原始图像数据生成包含高度信息的立体图像数据，具备：第一分群处理部，其根据亮度将原始图像数据分割为第一多个群；以及立体数据生成部，其将预定的方向设定为高低方向，在通过第一分群处理部分割后的多个群中的第一群的亮度比相对于第一群与高低方向的起始点侧相邻配置的第二群暗的情况下，生成将第一群的高度设定为比第二群低的信息来作为第一高度信息。
Description
相关技术的交叉引用
本申请基于先前在2013年10月11日递交的日本专利申请No.2013－213266，并享受其优先权的好处；其全部内容被收容于本申请中，以资参考。
技术领域
本发明涉及一种数据处理装置以及数据处理方法。
背景技术
在使用粉末石膏、起泡剂制作立体物的立体成形技术中，在只有在二维方向上扩展的非立体图像数据的情况下，需要自动生成具有高低差的立体图像数据。因此，以前存在通过双镜头照相机从多个方向同时拍摄对象物，通过运算推定其深度方向的数据(高低差)的方法、或者错开聚焦位置进行连续拍摄，通过运算推定其深度方向的数据的方法。
另外，例如在日本特开2005-229189号公报中，公开了以下的技术，其能够容易地形成具有与原始图像所具有的色相等特征量对应的高低差的立体表现效果高的立体图像。根据该文献，该立体图像数据包含与各像素对应的高度信息，与原始图像的数据的色相对应地设定该高度信息。
但是，根据现有技术，对于立体成形处理的方法对能够表现的高度有限制，有时无法以与实物相同的高度进行造型。另外，根据该文献所公开的技术，单纯地使高度和色相对应起来，因此例如暗的颜色相当于后退色，因此必然表现得位置比较远，有时成为与人的视觉识别不同的表现。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种数据处理装置以及数据处理方法，其用于在高度表现受限的情况下生成符合人的视觉识别的立体数据。
本发明的数据处理装置根据原始图像数据生成包含高度信息的立体图像数据，其特征为具备：第一分群处理部，其根据亮度将上述原始图像数据分割为第一多个群；以及立体数据生成部，其将预定的方向设定为高低方向，在通过上述第一分群处理部分割后的多个群中的第一群的亮度比相对于上述第一群与上述高低方向的起始点侧相邻配置的第二群暗的情况下，生成将上述第一群的高度设定为比上述第二群低的信息来作为第一高度信息。
本发明的数据处理方法根据原始图像数据生成包含高度信息的立体图像数据，其特征为包括：根据亮度将上述原始图像数据分割为第一多个群的步骤；将预定的方向设定为高低方向的步骤；在通过分割为上述第一多个群的工序分割后的多个群中的第一群的亮度比相对于上述第一群与一定的方向上的起始点侧相邻配置的第二群暗的情况下，生成将上述第一群的高度设定为比上述第二群低的信息来作为第一高度信息。
根据本发明，能够提供一种数据处理装置以及数据处理方法，其用于在高度表现受限的情况下生成符合人的视觉识别的立体数据。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的数据处理装置的结构的框图。
图2是表示实施例1的动作的流程图。
图3是示意地表示实施例1的立体数据生成的图像的图。
图4是为了说明阴影和色相对摄影图像的影响而引用的图。
图5是为了说明实施例1的立体数据生成的例外图形而引用的图。
图6是表示实施例2的动作的流程图。
图7是为了说明实施例2的阴影对摄影图像的影响而引用的图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明用于实施本发明的形式(以下称为实施方式)。此外，在本实施方式的全部说明中对相同的要素附加相同的编号。
(实施方式的结构)
根据图1，本实施方式的数据处理装置20与从摄像装置、记录介质等取得摄影图像的图像输入装置10、根据由数据处理装置20生成的立体图像数据输出处理图像的图像形成装置30连接。
本实施方式的数据处理装置20根据摄影图像等原始图像生成具有高低差的立体图像数据，并将其输入给图像形成装置30。本实施方式的数据处理装置20为了在受限的高度下再现立体感，例如根据明暗或色相对摄影图像进行区域分割，将位于明亮区域下方的暗区域(阴影)的高度信息设定得低，或将后退色的区域的高度信息设定得低，由此生成具有高低差的立体数据。
因此，本实施方式的数据处理装置20包含图像变换部21、分群处理部A(22)、立体数据生成部23、存储部24。另外，也可以包括分群处理部B(25)。
图像变换部21将从图像输入装置10取入的摄影图像等原始图像变换为灰度等级，然后向分群处理部A(22)输出。分群处理部A(22)针对从图像变换部21输出的灰度等级图像，执行基于亮度的分群处理，然后向立体数据生成部23输出。在此，基于亮度的分群处理是指根据亮度值将分类对象的图像(像素的集合)分割为部分集合。在此，将分割后的部分集合称为群。即，将亮度值可取的值的全部范围分为多个范围(亮度组)，根据各像素的亮度值，判定各像素所属的亮度组。在相邻的像素属于相同的亮度组的情况下，这些像素的集合成为具有平面扩展的一个相连的群。在此，亮度组的数量例如可以为数个(10个以下)，但并不限于该个数。
立体数据生成部23针对由分群处理部A(22)分割后的每个群，在一定方向上比较亮度，确定从亮变为暗的群，生成将所确定的群的高度设定得比作为比较基础的群低的阴影高度图24a(高度信息)，并向图像形成装置30输出。即，在关注的某个群的亮度比相对于该关注群与上述一定方向上的起始点侧相邻配置的群的亮度暗的情况下，在阴影高度图24a中，将该关注群的高度设定得比周围的群低。
分群处理部B(25)针对原始图像执行基于色相的群处理，向立体数据生成部23输出。这时，立体数据生成部23针对通过群处理分割出的每个群生成周边群的颜色表24b，根据与周围的颜色的关系确定从前进色变为后退色的群，生成将所确定的群的高度设定得比作为比较基础的群低的颜色高度图24c(高度信息)，并向图像形成装置30输出。即，在关注的某个群的周围的群的颜色是前进色，而该关注群的颜色是后退色的情况下，在颜色高度图24c中，将该关注群的高度设定得比周围的群低。
立体数据生成部23对阴影高度图24a(第一高度信息)和颜色高度图24c(第二高度信息)进行重叠处理(合成)，生成合成高度图24d，将根据该合成高度图24d得到的高度信息标准化为能够通过图像形成装置30再现的灰度等级而输出，或者将阴影高度图24a(第一高度信息)和颜色高度图24c(第二高度信息)所示的高度信息分别标准化为能够通过图像形成装置30再现的灰度等级，并且将其合成然后进行输出。这时，立体数据生成部23也可以通过比颜色高度图24c(第二高度信息)高的权重比(比例)合成阴影高度图24a(第一高度信息)。
此外，说明了上述图像变换部21、分群处理部A(22)、立体数据生成部23、分群处理部B(25)分别作为不同模块独立地存在，但是，例如也可以通过逐次读出存储在存储部24中的程序来执行程序的处理器来实现这些各模块21、22、23、25所具有的功能。
在该情况下，在存储部24中，除了存储上述程序的程序区域以外，还分配用于存储在程序的执行过程中生成的各种数据的作业数据区域来进行存储。在该作业数据区域中，存储生成立体数据所需要的例如阴影高度图24a、颜色表24b、颜色高度图24c、合成高度图24d等。将在后面详细说明这些图和表。
(实施例1)
以下，参照图2的流程图以及图3～图5的示意图，详细说明实施例1的数据处理装置20的动作。
在实施例1的数据处理装置20中，首先图像变换部21将从图像输入装置10取入的摄影图像等二维的原始图像变换为灰度等级，然后向分群处理部A(22)输出。在此，摄影图像例如如图3所示那样，假设为对放置在展示架上的插入了花的花瓶进行拍摄得到的图像。这样，拍摄物实际上如作为侧视图所示那样，在深度方向上具有厚度。分群处理部A(22)针对从图像变换部21输出的正面的灰度等级图像，执行基于亮度的分群处理，然后向立体数据生成部23输出(步骤S101：亮度分群)。
立体数据生成部23针对通过分群处理部A(22)分割出的每个群，在一定方向上，在此从上向下对亮度进行比较，确定从亮变为暗的群(步骤S102：取得亮度群间上下关系)。然后，生成将所确定的群的高度设定得比作为比较对象的群低的阴影高度图24a(步骤S103：阴影高度图变换)。在图3所示的例子中，花瓶、花、还有其背景都没有明暗差(不满足预先确定的阈值)，因此在阴影高度图24a中，不出现高度的差。在展示架的顶板和底板产生影子而有明暗差(超过上述阈值)，因此某种程度地出现高度的差。
参照图4(a)以及图5(a)、(b)详细说明步骤S102的“取得亮度群间上下关系”处理。在图4(a)中表示出阴影对人的立体识别的影响，在图5(a)、(b)中表示出阴影的影响的例外图形。在现实的世界中，通常是光源(太阳)位于正上方的状况，因此人容易产生暗区域在亮的地方的下方，该暗区域阴暗的错觉。即，产生是亮的地方向前面突出的形状的错觉。因此，立体数据生成部23从上向下地对亮度进行比较。在此，在展示架的顶板和底板部分产生影子，因此在该部分产生明暗的差。另外，在展示架的背景、花、花瓶之间没有特别的明暗差。因此在立体数据生成部23生成的阴影高度图24a中设定的高度信息将具有明暗的变化的群的高度设定得比作为比较基础的群低。
此外，如在图5(a)的摄影图像中作为A所示的那样，判定位于亮的群的上方的暗的群没有高低差，因此不看作影子，另外即使是位于亮的群的下方的区域的暗的群，在亮的群将暗的群的周围包围的情况下，也判定为没有高低差，因此不看作影子。另外，如在图5(b)的摄影图像中作为D所示的那样，即使在亮的群的下方有暗的群，在上方的群的宽度与下方的群不同(在D的情况下，上方的群的宽度比下方的群小)的情况下，也判定为没有高低差，因此不看作影子。在该情况下，在阴影高度图24a中，上方的群的高度与下方的群相同。此外，如在图5(a)、(b)中作为C所示的那样，对于展示架的顶板的下方的区域，亮度群没有将周围包围，相同宽度的暗区域位于亮的群的下方，因此看作影子，因此在阴影高度图24a中将高度信息设定得低。
将说明返回到图2的流程图。在上述步骤S103的立体数据生成部23的阴影高度图变换处理后，分群处理部B(25)对原始图像执行基于色相的分群处理，然后向立体数据生成部23输出(步骤S104)。在此，根据与周围的颜色的暖色或冷色的程度的差来决定是前进色还是后退色，因此立体数据生成部23通过生成周边群相对于分割出的群(关注群)的颜色表24b来进行判定(步骤S105)。即，立体数据生成部23针对每个关注群，参照颜色表24b根据与周围颜色的关系来进行前进色和后退色的判定(步骤S106)。变换为将与周边群的暖色冷色的差作为高低差的颜色高度图24c(步骤S107)。
参照图4(b)、(c)详细说明步骤S107的“颜色高度图变换处理”。在图4(b)、(c)中，表示出色相对人的立体识别的影响。即，表示出颜色的错觉、彩色立体观察的影响根据周围的颜色而变化的情况。例如，在图4(b)中，如果背景是水色而花瓶是红色，则红色的花瓶成为立体观察中的前进色，因此在轮廓中产生高低差。另外，在图4(c)中，在背景是橙色而花瓶是水色的情况下，由于彩色立体观察的影响在深处看到花瓶，因此在轮廓中产生高低差。因此，通过立体数据生成部23生成的颜色高度图24c在深度方向上将在深处看到的地方设定得低，例如如图3所示，通过立体数据生成部23生成的颜色高度图24c在从前进色变为后退色的地方，将作为后退色的群的高度信息设定得低。
最后，立体数据生成部23对阴影高度图24a和颜色高度图24c进行重叠处理，由此生成合成高度图24d，将作为结果所得到的合成高度信息(亮的地方高，暗的地方低)标准化为能够通过图像形成装置30再现的灰度等级(例如0～255)，然后结束上述一连串的立体数据的生成处理(步骤S108)。阴影高度图24a、颜色高度图24c都用大的数值(接近白色)表现高的地方，因此立体数据生成部23通过简单地进行加法运算、或在变换为将阴影和颜色各自的高度乘以增益所得到的数值后进行相加的重叠处理来生成合成高度图24d。
另外，立体数据生成部23也可以在将阴影高度图24a和颜色高度图24c标准化为能够通过图像形成装置30再现的灰度等级(例如0～255)后，进行上述的重叠处理。另外，立体数据生成部23也可以在将阴影高度图24a和颜色高度图24c重叠时，使阴影高度图24a优先，例如通过比颜色高度图24c的高度信息高的比例(权重比)对阴影高度图24a所示的高度信息进行重叠。
(实施例2)
接着，参照图6的流程图以及图7的示意图，详细说明实施例2的数据处理装置20的动作。
图6所示的实施例2与图2所示的实施例1的差异在于，在实施例1中，立体数据生成部23取得亮度群间的上下关系，变换为阴影高度图24a来表现高度信息(步骤S102、S103)，与此相对，在实施例2中，取得亮度群的亮度高低方向(步骤S202)，并且取得亮度群间的最多亮度高低方向(步骤S203)，变换为阴影高度图24a(步骤S204)。然后，进行颜色分群处理，生成周边的颜色表24b来进行前进色后退色的判定，生成颜色高度图24c，并进行重叠，由此生成合成高度图，该处理与实施例1相同(步骤S205～S209)。
在图7中，表示出光源位于斜方向(影子的方向为上下以外的阴影)的情况下的摄影图像和阴影高度图24a的内容。在图7中，如在摄影图像中作为E所示的那样，在光源位于斜方向的情况下，在步骤S202和S203中，多次检测出亮的群和暗的群的位置关系为相同的方向(在图7的情况下，为从左上向右下的方向)。在这样的情况下，即使影子的方向为上下关系也看作影子，反映在阴影高度图24a中。这时，在检测出的明暗方向上修正上下的群的宽度。即，将沿着与检测出的方向垂直的方向的长度看作群的宽度。因此，立体数据生成部23当从分群处理部A(22)取得根据亮度进行区域分割后的群时，取得亮度的高度方向，进而在亮度群之间取得最多亮度的高低方向，变换为阴影高度图24a(步骤S204)。即，将关注的某群和与之相邻的群的亮度进行比较，在关注群比相邻群暗的情况下，设为光源存在于从相邻群向关注群的方向的起始点侧，将该方向作为上述亮度的高低方向。另外，针对关注群和相邻群的多个组进行同样的判定，在亮度的高低方向相同的情况下，针对该方向进行递增计数，取得合计最大的亮度的高低方向(最多亮度的高低方向)，变换为阴影高度图24a。以后的动作与实施例1相同。
(实施方式的效果)
根据本实施方式的数据处理装置20，针对通过分群处理分割出的每个群，在一定的方向上比较亮度，确定从明变为暗的群，生成将所确定的群的高度设定得比作为比较基础的群低的第一高度信息(阴影高度图24a)，由此能够生成与人的视觉识别相符的立体信息，另外，针对通过分群处理分割出的每个群，进行与周边的群的色相的比较，确定从前进色变为后退色的群，生成将所确定的群的高度设定得比作为比较基础的群低的第二高度信息(颜色高度图24c)，由此能够强调轮廓地进行表现。由此，能够在受限的高度下再现立体感，能够补充不足的立体量。另外，能够进行与从一张图像能够取得的单镜头立体信息一致的立体造型。
另外，根据本实施方式的数据处理装置20，将第一高度信息(阴影高度图24a)和第二高度信息(颜色高度图24c)重叠，将合成得到的高度信息(合成高度图34d)标准化为能够通过图像形成装置30再现的灰度等级而输出，或者将第一高度信息和第二高度信息分别标准化为能够通过图像形成装置30再现的灰度等级，将其进行合成然后输出，由此能够生成更加与人的视觉识别相符的立体信息。这时，通过比第二高度信息高的比例合成第一高度信息，由此能够强调立体感。
此外，根据本实施方式的数据处理装置20，除了取得亮度群的上下关系生成阴影高度图24a以外，还能够取得亮度群的亮度高低方向来生成阴影高度图24a，由此不仅是光源位于上方的情况，即使位于斜方向也同样能够生成立体数据。
(变形例)
在上述各实施例中，在关注的某群的周围的群的颜色是前进色，该关注群的颜色是后退色的情况下，在颜色高度图24c中，将该关注群的高度设定得比周围的群低，但相反也可以在关注的某群的周围的群的颜色是后退色，该关注群的颜色是前进色的情况下，在颜色高度图24c中，将该关注群的高度设定得比周围的群高。
以上，详细说明了本发明的优选的实施方式，但本发明的技术范围当然并不限于上述实施方式所记载的范围。本技术领域的技术人员了解能够对上述实施方式施加各种变更或改进。另外，根据权利要求的记载可以知晓施加了这样的变更或改进的形式也包含在本发明的技术范围内。
Claims (11)
1.一种数据处理装置，其根据二维的原始图像数据生成包含高度信息的立体图像数据，其特征在于，具备：
第一分群处理部，其根据亮度将上述原始图像数据分割为第一多个群；
立体数据生成部，其将预定的方向设定为高低方向，在通过上述第一分群处理部分割后的多个群中的第一群的亮度比相对于上述第一群与上述高低方向的起始点侧相邻配置的第二群暗的情况下，生成将上述第一群的高度设定为比上述第二群低的信息来作为第一高度信息；以及
第二分群处理部，其根据色相将上述原始图像数据分割为第二多个群，
上述立体数据生成部在通过上述第二分群处理部分割后的多个群中的第一群的颜色是后退色，与该第一群相邻的第四群是前进色的情况下，生成将上述第一群的高度设定为比上述第四群低的信息来作为第二高度信息。
2.根据权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，
上述立体数据生成部在上述第一群的亮度比相对于上述第一群与上述高低方向上的终点侧相邻配置的第三群暗的情况下，生成将上述第一群的高度设定为与上述第三群相同的信息来作为上述第一高度信息。
3.根据权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，
上述立体数据生成部在上述第一群和上述第二群的在与上述高低方向垂直的方向上的宽度不同的情况下，生成将上述第一群的高度设定为与上述第二群相同的信息来作为上述第一高度信息。
4.根据权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，
上述立体数据生成部在上述第二群将上述第一群的周围包围的情况下，生成将上述第一群的高度设定为与上述第二群相同的信息来作为上述第一高度信息。
5.一种数据处理装置，其根据二维的原始图像数据生成包含高度信息的立体图像数据，其特征在于，具备：
第一分群处理部，其根据亮度将上述原始图像数据分割为第一多个群；
立体数据生成部，其将预定的方向设定为高低方向，在通过上述第一分群处理部分割后的多个群中的第一群的亮度比相对于上述第一群与上述高低方向的起始点侧相邻配置的第二群暗的情况下，生成将上述第一群的高度设定为比上述第二群低的信息来作为第一高度信息；以及
第二分群处理部，其根据色相将上述原始图像数据分割为第二多个群，
上述立体数据生成部在通过上述第二分群处理部分割后的多个群中的第一群的颜色是前进色，与该第一群相邻的第四群是后退色的情况下，生成将上述第一群的高度设定为比上述第四群高的信息来作为第二高度信息。
6.根据权利要求1～5的任意一项所述的数据处理装置，其特征在于，
上述立体数据生成部针对上述第一群和上述第二群的多个组，将上述第一群的亮度与上述第二群的亮度进行比较，针对上述多个组，判别上述第一群和第二群中的从较亮的群向较暗的群的方向，在上述多个组中的某个组的通过上述判别得到的方向与其他组的通过上述判别得到的方向一致的情况下，针对该一致的方向进行递增计数，将通过上述递增计数得到的与上述一致的方向对应的上述计数值成为通过上述递增计数得到的与全部的上述一致的方向对应的全部的上述计数值中的最大的通过上述递增计数得到的方向设定为上述高低方向。
7.根据权利要求1或5所述的数据处理装置，其特征在于，
上述立体数据生成部将从原始图像的上侧向下侧的方向设定为上述高低方向。
8.根据权利要求1或5所述的数据处理装置，其特征在于，
上述立体数据生成部还将上述第一高度信息和上述第二高度信息进行合成而取得合成高度信息，将上述合成高度信息标准化。
9.根据权利要求1或5所述的数据处理装置，其特征在于，
上述立体数据生成部还分别将上述第一高度信息和上述第二高度信息标准化，取得第一标准化高度信息和第二标准化高度信息，对上述第一标准化高度信息和第二标准化高度信息进行合成。
10.根据权利要求9所述的数据处理装置，其特征在于，
上述立体数据生成部使上述第一高度信息的比例为比上述第二高度信息高的比例，将上述第一高度信息和上述第二高度信息合成。
11.一种数据处理方法，其用于根据二维的原始图像数据生成包含高度信息的立体图像数据，其特征在于，包括：
根据亮度将上述原始图像数据分割为第一多个群的步骤；
将预定的方向设定为高低方向的步骤；
在通过分割为上述第一多个群的工序分割后的多个群中的第一群的亮度比相对于上述第一群与一定的方向上的起始点侧相邻配置的第二群暗的情况下，生成将上述第一群的高度设定为比上述第二群低的信息来作为第一高度信息的步骤；以及
根据色相将上述原始图像数据分割为第二多个群的步骤，
在通过分割为上述第二多个群的工序分割后的多个群中的第一群的颜色是后退色，与该第一群相邻的第四群是前进色的情况下，生成将上述第一群的高度设定为比上述第四群低的信息来作为第二高度信息。
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