CN104639935A - 一种3d画面的制作拼接方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D画面的制作拼接方法及装置，所述3D画面的制作拼接方法通过实时获取需要显示的左眼图像和右眼图像，实现了2D到3D的转化；将左眼图像和右眼图像拆分成预定数量的图像块，在计算各个图像块的重合区域的大小之后，对各个图像块的重合区域进行融合处理，使外部投影机投影各个图像块的图像时，能实现无缝拼接，增大了最终显示的画面的尺寸和完整性，增大了画面的分辨率，缩短了投影机的投影距离，从而增加了画面的亮度。

Description

一种3D画面的制作拼接方法及装置

技术领域

本发明涉及3D图像制作和显示领域，特别涉及一种3D画面的制作拼接方法及装置。

背景技术

现有的3D互动游戏的制作一般采用实时渲染的方式，在游戏制作时获取游戏画面的左右眼图像，并将游戏画面使用左右眼错位2路显示，使用2台投影机分别投影左右眼画面，通过偏振镜片和偏振眼镜，左右眼画面分别投射到观众左右眼球，从而产生立体的游戏效果。现有的3D互动游戏，银幕尺寸都较小，左右眼画面分别使用1台投影机就能够把游戏画面投影到整个银幕上。而对于大尺寸银幕，由于投影机分辨率的限制，导致投影出来的3D互动游戏的画面较小，无法铺满整个银幕。

即便采用多台投影机拼接投影来提高投影面积，由于投影出来的画面很难做到没有间隙或者不重合，因此，会存在重叠区域，重叠区域的图像往往亮度较高，颜色异常，因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种3D画面的制作拼接方法及装置，通过在3D图像获取和制作过程中，将各个图像块的重合区域进行融合处理，解决的了3D图像使用多台投影机，在大尺寸银幕进行投影时投影画面重合区域的画面拼接问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种3D画面的制作拼接方法，包括：

A、实时获取需要显示的左眼图像和右眼图像；

B、根据所述左眼图像和右眼图像的分辨率，分别将左眼图像和右眼图像拆分成预定数量的图像块；

C、计算各个图像块的重合区域的大小；

D、对各个图像块的重合区域进行融合处理。

所述的3D画面的制作拼接方法中，所述步骤A具体包括：模拟人双眼之间的间距，间隔预定距离实时获取需要显示的左眼图像和右眼图像。

所述的3D画面的制作拼接方法中，所述步骤B具体包括：

B1、设置图像块的分辨率；

B2、将左眼图像和右眼图像的分辨率除以图像块的分辨率，并采用进一法将计算结果取整，得到预定数量的具体值；

B3、根据所述预定数量的具体值，分别将左眼图像和右眼图像拆分成预定数量的图像块。

所述的3D画面的制作拼接方法中，所述步骤D具体包括：使用边缘融合算法，对各个图像块的重合区域进行融合处理，使所述重合区域的亮度线性衰减。

所述的3D画面的制作拼接方法中，所述融合处理，是将图像块重合区域的像素的参数值都乘以对应的期望值，使像素被叠加到另一个图像块中对应的像素上时，能得到预期的参数值。

一种3D画面的制作拼接装置，包括：

左眼图像获取模块，用于实时获取需要显示的左眼图像；

右眼图像获取模块，用于实时获取需要显示的右眼图像；

图像拆分模块，用于根据所述左眼图像和右眼图像的分辨率，分别将左眼图像和右眼图像拆分成预定数量的图像块；

图像融合模块，用于计算各个图像块的重合区域的大小，对各个图像块的重合区域进行融合处理。

所述的3D画面的制作拼接装置中，所述左眼图像获取模块和右眼图像获取模块模拟人双眼之间的间距，间隔预定距离设置。

所述的3D画面的制作拼接装置中，所述图像拆分模块具体用于根据设置的图像块的分辨率，将左眼图像和右眼图像的分辨率除以图像块的分辨率，并采用进一法将计算结果取整，得到预定数量的具体值；根据所述预定数量的具体值，分别将左眼图像和右眼图像拆分成预定数量的图像块。

所述的3D画面的制作拼接装置中，所述图像融合模块具体用于计算各个图像块的重合区域的大小，使用边缘融合算法，对各个图像块的重合区域进行融合处理，使所述重合区域的亮度线性衰减。

所述的3D画面的制作拼接装置中，所述融合处理，是将图像块重合区域的像素的参数值都乘以对应的期望值，使像素被叠加到另一个图像块中对应的像素上时，能得到预期的参数值。

相较于现有技术，本发明提供的3D画面的制作拼接方法及装置，根据获取的左眼图像和右眼图像的分辨率以及图像块的分辨率，精确的计算出需要拆分的图像块数量和图像块之间重合区域的大小，进而对重合区域进行融合处理，最后将各个图像块组合成一个总的图像输出，使各个投影仪只需将各个图像块的图像投影出来即可，投影出来的重合区域的图像由于采用了融合处理，不存在与原图像颜色和亮度不一致的情况。

附图说明

图1为本发明提供的3D画面的制作拼接方法的流程图。

图2为本发明提供的3D画面的制作拼接方法的步骤S20的具体步骤流程图。

图3为本发明提供的两个相邻图像块的重合区域像素的期望值函数曲线图。

图4为本发明提供的3D画面的制作拼接装置的结构框图。

具体实施方式

本发明提供一种3D画面的制作拼接方法及装置，通过将获取的左眼图像和右眼图像拆分成预定数量的图像块，对图像块之间的重合区域进行融合处理，使投影仪只需输出图像块的图像即可，无需担心重合区域的亮度和颜色偏差的问题。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的3D画面的制作拼接方法，包括：

S10、将需要显示的画面呈现出来，实时获取需要显示的左眼图像和右眼图像，即实时获取需要显示的画面的左眼图像和右眼图像，该需要显示的画面可以是2D的图片或视频，也可以是制作好的游戏场景，只要是能显示的画面即可本发明不作限定；具体的，模拟人双眼之间的间距，间隔预定距离实时获取需要显示的左眼图像和右眼图像，该预定距离为大部分人双眼间距的平均值，优选的，所述预定距离为6cm。

S20、根据所述左眼图像和右眼图像的分辨率，分别将左眼图像和右眼图像拆分成预定数量的图像块；请参阅图2，所述步骤S20具体包括：

S210、设置图像块的分辨率a×b，所述图像块的分辨率a×b根据投影机的分辨率或需投影的大小进行设置，优选的，所述图像块的分辨率a×b为普通投影仪的最大分辨率。本实施例中，所述图像块的分辨率为1280×800。

S220、将左眼图像和右眼图像的分辨率m×n除以图像块的分辨率a×b[即，（m/a）×（n/b）]，并采用进一法将计算结果取整，得到预定数量的具体值k。所述进一法是去掉多余部分的数字后，在保留部分的最后一个数字上加1，即当结果包含小数时，不论小数的大小，一律舍弃小数并在个位上加1，从而得到预定数量的具体值。由于分辨率由画面长边方向的像素数和画面短边方向的像素数相乘而得，故长边和短边需分别计算，以像素的数量表示图像的大小。本实施例中，所述左眼图像的分辨率为2400×800，则左眼图像在长边方向需拆分的图像块的数量k1为：2400÷1280=1.875，对计算结果1.875采用进一法取整后为2，即左眼图像在长边方向上有两个图像块。在短边方向需拆分的图像块的数量k2为：800÷800=1，即在短边方向上有一个图像块，由此，左眼图像拆分的图像块的数量，即预定数量k为k1×k2=2×1=2。同理，右眼图像的分辨率与左眼图像相同，故右眼图像拆分的图像块的数量也为2个。

S230、根据所述预定数量的具体值k，分别将左眼图像和右眼图像拆分成预定数量的图像块。本实施例中，将左眼图像拆分成2个1280×800的图像块，将右眼图像拆分成2个1280×800的图像块。

S240、获取每个图像块的图像。即获取4个分辨率为1280×800的图像块的图像。

请参阅图1，在获取图像块的图像之后，本发明提供的3D画面的制作拼接方法，还包括：

S30、计算各个图像块的重合区域的大小；为使最终拼接投影出来的3D画面完整、清晰，各个图像块的图像均有一重合区域，该重合区域为相邻两个图像块的图像的重叠区域。各个图像块的图像输出给投影机后，各投影机的投影只需按该重合区域重合即可显示完整的无缝拼接画面。本发明在3D画面的制作过程中就将该重合区域的大小计算出来，并做相应的处理，使3D画面输出给投影机时，只需架设好投影机投影即可。左右眼图像拆分出来的各个图像块，其重合区域的大小是相同的，可根据左右眼图像的分辨率、图像块的数量和图像块的分辨率计算出重合区域的大小。若左右眼图像拆分的图像块过多，则图像块的长边和短边均会与其他图像块重合，即重合区域有两个。先计算图像块长边方向的重合区域：左眼图像在长边方向上的各个图像块的长边像素之和（k1×a）减去左眼图像的长边像素m，其差值（k1×a-m）再除以左眼图像在长边方向上的重合区域的个数（k1-1），即可得到图像块长边方向的重合区域的分辨率为[（k1×a-m）÷（k1-1）] ×b，本实施例中，图像块长边方向的重合区域的分辨率为：[（2×1280-2400）÷（2-1）] ×800=160×800。同理可计算得出图像块短边方向的重合区域的分辨率为a×[（k2×b-n）÷（k2-1）]。本实施例中，图像块短边方向无重合区域。

S40、对各个图像块的重合区域进行融合处理；具体的，使用边缘融合算法，对各个图像块的重合区域进行融合处理，使所述重合区域的亮度线性衰减。所述融合处理，是将图像块重合区域的像素的参数值都乘以对应的期望值，使像素被叠加到另一个图像块中对应的像素上时，能得到预期的参数值，即，将重合区域进行几何矫正、色彩和亮度处理，使得输出给多台投影机后，多台投影机投射出的画面只需进行边缘重叠，即可显示出一个没有物理缝隙，并更加明亮、超大、高分辨率的整幅画面。所述参数值为像素的红（R）、绿（G）、蓝（B）、透明通道（A）四个颜色参数，所述红（R）、绿（G）、蓝（B）、透明通道（A）四个颜色参数可组成像素的颜色、透明度和亮度等。所述边缘融合算法，是计算所述期望值的一种算法，该期望值用函数f(x)表示，其值介于0到1之间，即单个图像块重合区域的参数值均较预期的参数值低，以便两个图像块的重合区域重合时，得到预期的参数值。所述期望值f(x)的计算公式为：

f（x）= (cosx + 1)×0.5；其中，x∈[0，π]，即重合区域的参数值按余弦曲线线性衰减，重合区域的参数值从靠近图像块中心的一侧开始按余弦曲线线性衰减，直到衰减到重合区域的边缘时为0。

如图3所示，设两个相邻的图像块的重合区域的一列像素的期望值分别为f1（x）和f2（x），即图像块1的重合区域的期望值为f1（x），图像块2的重合区域的期望值为f2（x），在同一坐标系内，f1（x）+ f2（x）= 1，说明将两个图像块的重合区域重合后，重合区域的亮度、颜色和透明度等与需要显示的画面相同，不会出现过亮的情况。所述像素的期望值f1（x）和f2（x）的具体公式为：

f1（x）= (cosx + 1)×0.5；

f2（x） = 1 - (cosx + 1)×0.5；

其中f1（x）和f2（x）的曲线如图3所示，x∈[0,π]，即x介于0到π之间，x可等于0或π。在曲线f1（x）中，当x=0时，所对应的期望值f1（0）为图像块1开始出现重合区域的一列像素的期望值；当x=π时，所对应的期望值f1（0）为图像块1的重合区域的另一侧（即图像块1的边缘）的一列像素的期望值。

由图3和所述f1（x）和f2（x）的公式可知，两个图像块重叠后，重叠区域像素的期望值为f1（x）+f2（x）=1，其参数值与需要显示的画面的参数值相同，实现了图像的无缝拼接。故各个图像块的图像可单独输出给各个投影机，各个投影机的投影只需按重合区域的大小简单叠加即可。

S50、将重合区域融合后的各个图像块组合成一个总的图像输出。该总的图像的分辨率为（k1×a）×（k2×b），本实施例中，为5120×800。得到总的图像后，可将总的图像输出给外部各个投影机，使各个投影机将其对应的图像块的图像投影出来，从而形成一个无缝拼接的大屏幕、高分辨率的3D画面。

由此可知，本发明提供的3D画面的制作拼接方法，通过实时获取需要显示的画面的左右眼图像，实现了2D向3D的转化；通过将左右眼图像拆分成若干图像块，并对图像块的重合区域进行融合处理，使外部投影机投影时，实现无缝拼接，增大了最终显示的画面的尺寸和完整性，增大了画面的分辨率，缩短了投影机的投影距离，从而增加了画面的亮度。

请参阅图4，对应上述3D画面的制作拼接方法，本发明还提供一种3D画面的制作拼接装置，包括图像呈现模块10、左眼图像获取模块20、右眼图像获取模块30、图像拆分模块40、图像块获取模块50、图像融合模块60和图像输出模块70，所述图像呈现模块10呈现的画面通过左眼图像获取模块20和右眼图像获取模块30实时获取后，经过图像拆分模块40和图像融合模块60的处理，最后由图像输出模块70输出。

所述图像呈现模块10用于呈现需要显示的画面，该需要显示的画面可以是2D的图片或视频，也可以是制作好的游戏场景，只要是能显示的画面即可本发明不作限定。

所述左眼图像获取模块20，用于实时获取需要显示的左眼图像，即实时获取需要显示的画面的左眼图像；所述右眼图像获取模块30，用于实时获取需要显示的右眼图像，即实时获取需要显示的画面的右眼图像；左眼图像获取模块20和右眼图像获取模块30模拟人双眼之间的间距，间隔预定距离设置，该预定距离为大部分人双眼间距的平均值，优选的，所述预定距离为6cm。

所述图像拆分模块40，用于根据所述左眼图像和右眼图像的分辨率，分别将左眼图像和右眼图像拆分成预定数量的图像块。其中，所述图像块的分辨率a×b根据投影机的分辨率或需投影的大小进行设置，优选的，所述图像块的分辨率a×b为普通投影仪的最大分辨率。本实施例中，所述图像块的分辨率为1280×800。

所述图像拆分模块40具体用于根据设置的图像块的分辨率a×b，将左眼图像和右眼图像的分辨率m×n除以图像块的分辨率，并采用进一法将计算结果取整，得到预定数量的具体值k；根据所述预定数量的具体值k，分别将左眼图像和右眼图像拆分成预定数量的图像块。本实施例中，所述左眼图像的分辨率为2400×800，则左眼图像在长边方向需拆分的图像块的数量k1为：2400÷1280=1.875，采用进一法将1.875取整后为2，即左眼图像在长边方向上有两个图像块。在短边方向需拆分的图像块的数量k2为：800÷800=1，即在短边方向上有一个图像块，由此，左眼图像拆分的图像块的数量，即预定数量k为k1×k2=2×1=2。同理，右眼图像的分辨率与左眼图像相同，故右眼图像拆分的图像块的数量也为2个。

所述图像块获取模块50用于获取图像拆分模块40拆分的图像块的图像。

所述图像融合模块60，用于计算各个图像块的重合区域的大小，对各个图像块的重合区域进行融合处理。所述图像融合模块60具体用于计算各个图像块的重合区域的大小，使用边缘融合算法，对各个图像块的重合区域进行融合处理，使所述重合区域的亮度线性衰减。

在具体实施时，为使最终拼接投影出来的3D画面完整、清晰，各个图像块的图像均有一重合区域，该重合区域为相邻两个图像块的图像的重叠区域。各个图像块的图像输出给投影机后，各投影机的投影只需按该重合区域重合即可显示完整的无缝拼接画面。本发明在3D画面的制作过程中就通过图像融合模块60将该重合区域的大小计算出来，并做相应的处理，使3D画面输出给投影机时，只需架设好投影机投影即可。图像拆分模块40拆分出来的各个图像块，其重合区域的大小是相同的，故所述图像融合模块60根据左右眼图像的分辨率、图像块的数量和图像块的分辨率计算出重合区域的大小。若左右眼图像拆分的图像块过多，则图像块的长边和短边均会与其他图像块重合，即重合区域有两个。所述图像融合模块60先计算图像块长边方向的重合区域：左眼图像在长边方向上的各个图像块的长边像素之和（k1×a）减去左眼图像的长边像素m，其差值（k1×a-m）再除以左眼图像在长边方向上的重合区域的个数（k1-1），即可得到图像块长边方向的重合区域的分辨率为[（k1×a-m）÷（k1-1）] ×b，本实施例中，图像块长边方向的重合区域的分辨率为：[（2×1280-2400）÷（2-1）] ×800=160×800。同理可计算得出图像块短边方向的重合区域的分辨率为a×[（k2×b-n）÷（k2-1）]。本实施例中，图像块短边方向无重合区域。

在计算出重合区域的大小后，所述图像融合模块60使用边缘融合算法，对各个图像块的重合区域进行融合处理，使所述重合区域的亮度线性衰减。具体的，所述融合处理，是将图像块重合区域的像素的参数值都乘以对应的期望值，使像素被叠加到另一个图像块中对应的像素上时，能得到预期的参数值，即，将重合区域进行几何矫正、色彩和亮度处理，使得输出给多台投影机后，多台投影机投射出的画面只需进行边缘重叠，即可显示出一个没有物理缝隙，并更加明亮、超大、高分辨率的整幅画面。所述参数值为像素的红（R）、绿（G）、蓝（B）、透明通道（A）四个颜色参数，所述红（R）、绿（G）、蓝（B）、透明通道（A）四个颜色参数可组成像素的颜色、透明度和亮度等。所述边缘融合算法，是计算所述期望值的一种算法，该期望值用函数f(x)表示，其值介于0到1之间，即单个图像块重合区域的参数值均较预期的参数值低，以便两个图像块的重合区域重合时，得到预期的参数值。所述期望值f(x)的计算公式为：

f（x）= (cosx + 1)×0.5；其中，x∈[0，π]，即重合区域的参数值按余弦曲线线性衰减，重合区域的参数值从靠近图像块中心的一侧开始按余弦曲线线性衰减，直到衰减到重合区域的边缘时为0。

如图3所示，设两个相邻的图像块的重合区域的一列像素的期望值分别为f1（x）和f2（x），即图像块1的重合区域的期望值为f1（x），图像块2的重合区域的期望值为f2（x），在同一坐标系内，f1（x）+ f2（x）= 1，说明将两个图像块的重合区域重合后，重合区域的亮度、颜色和透明度等与需要显示的画面相同，不会出现过亮的情况。所述像素的期望值f1（x）和f2（x）的具体公式为：

f1（x）= (cosx + 1)×0.5；

f2（x） = 1 - (cosx + 1)×0.5；

其中f1（x）和f2（x）的曲线如图3所示，x∈[0,π]，即x介于0到π之间，x可等于0或π。在曲线f1（x）中，当x=0时，所对应的期望值f1（0）为图像块1开始出现重合区域的一列像素的期望值；当x=π时，所对应的期望值f1（0）为图像块1的重合区域的另一侧（即图像块1的边缘）的一列像素的期望值。

由图3和所述f1（x）和f2（x）的公式可知，两个图像块重叠后，重叠区域像素的期望值为f1（x）+f2（x）=1，其参数值与需要显示的画面的参数值相同，实现了图像的无缝拼接。故各个图像块的图像可单独输出给各个投影机，各个投影机的投影只需按重合区域的大小简单叠加即可。

所述图像输出模块70，将重合区域融合后的各个图像块组合成一个总的图像输出。该总的图像的分辨率为（k1×a）×（k2×b），本实施例中，为5120×800。得到总的图像后，所述图像输出模块70将总的图像输出给外部各个投影机，使各个投影机将其对应的图像块的图像投影出来，从而形成一个无缝拼接的大屏幕、高分辨率的3D画面。

由此可知，本发明提供的3D画面的制作拼接装置，通过左眼图像获取模块20和右眼图像获取模块30实时获取需要显示的画面的左右眼图像，实现了2D向3D的转化；通过图像拆分模块40将左右眼图像拆分成若干图像块，并由图像融合模块60对图像块的重合区域进行融合处理，使外部投影机投影时，实现无缝拼接，增大了最终显示的画面的尺寸和完整性，增大了画面的分辨率，缩短了投影机的投影距离，从而增加了画面的亮度。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种3D画面的制作拼接方法，其特征在于，包括：

A、实时获取需要显示的左眼图像和右眼图像；

B、根据所述左眼图像和右眼图像的分辨率，分别将左眼图像和右眼图像拆分成预定数量的图像块；

C、计算各个图像块的重合区域的大小；

D、对各个图像块的重合区域进行融合处理。

2.根据权利要求1所述的3D画面的制作拼接方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：模拟人双眼之间的间距，间隔预定距离实时获取需要显示的左眼图像和右眼图像。

3.根据权利要求1所述的3D画面的制作拼接方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

B1、设置图像块的分辨率；

B2、将左眼图像和右眼图像的分辨率除以图像块的分辨率，并采用进一法将计算结果取整，得到预定数量的具体值；

B3、根据所述预定数量的具体值，分别将左眼图像和右眼图像拆分成预定数量的图像块。

4.根据权利要求1所述的3D画面的制作拼接方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：使用边缘融合算法，对各个图像块的重合区域进行融合处理，使所述重合区域的亮度线性衰减。

5.根据权利要求1所述的3D画面的制作拼接方法，其特征在于，所述融合处理，是将图像块重合区域的像素的参数值都乘以对应的期望值，使像素被叠加到另一个图像块中对应的像素上时，能得到预期的参数值。

6.一种3D画面的制作拼接装置，其特征在于，包括：

左眼图像获取模块，用于实时获取需要显示的左眼图像；

右眼图像获取模块，用于实时获取需要显示的右眼图像；

图像拆分模块，用于根据所述左眼图像和右眼图像的分辨率，分别将左眼图像和右眼图像拆分成预定数量的图像块；

图像融合模块，用于计算各个图像块的重合区域的大小，对各个图像块的重合区域进行融合处理。

7.根据权利要求6所述的3D画面的制作拼接装置，其特征在于，所述左眼图像获取模块和右眼图像获取模块模拟人双眼之间的间距，间隔预定距离设置。

8.根据权利要求6所述的3D画面的制作拼接装置，其特征在于，所述图像拆分模块具体用于根据设置的图像块的分辨率，将左眼图像和右眼图像的分辨率除以图像块的分辨率，并采用进一法将计算结果取整，得到预定数量的具体值；根据所述预定数量的具体值，分别将左眼图像和右眼图像拆分成预定数量的图像块。

9.根据权利要求6所述的3D画面的制作拼接装置，其特征在于，所述图像融合模块具体用于计算各个图像块的重合区域的大小，使用边缘融合算法，对各个图像块的重合区域进行融合处理，使所述重合区域的亮度线性衰减。

10.根据权利要求6所述的3D画面的制作拼接装置，其特征在于，所述融合处理，是将图像块重合区域的像素的参数值都乘以对应的期望值，使像素被叠加到另一个图像块中对应的像素上时，能得到预期的参数值。