CN107483915A - 三维图像的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种三维图像的控制方法及装置，其中，三维图像的控制方法包括：获取三维图像在空间中的显示位置，并在显示位置上显示三维图像；基于超声波技术检测在显示位置上，针对三维图像的手势控制信息；根据手势控制信息对三维图像进行相应的操作。本发明实施例的三维图像的控制方法及装置，能够实现通过人手的动作对三维图像进行控制，从而使得用户可以从其他角度观看到三维图像，符合用户的需求。

Description

三维图像的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及设备制造技术领域，尤其涉及一种三维图像的控制方法及装置。

背景技术

随着科技的不断进步，3D显示技术已被广泛应用到各个领域中，如3d电影。3D显示技术可以使画面变得立体逼真，图像不再局限于屏幕平面，让观众有身临其境的感觉。但是，目前在进行3D显示时，只能以固定的角度进行显示，用户只能观察到正面的3D图像的信息，而无法观察到其他角度的3D图像的信息。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种三维图像的控制方法，能够实现通过人手的动作对三维图像进行控制，从而使得用户可以从其他角度观看到三维图像，符合用户的需求。

本发明的第二个目的在于提出一种三维图像的控制装置。

本发明的第三个目的在于提出一种计算机程序产品，当计算机程序产品中的指令由处理器执行时，执行如第一方面实施例所述的三维图像的控制方法。

本发明的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例所述的三维图像的控制方法。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出的三维图像的控制方法，包括：获取三维图像在空间中的显示位置，并在所述显示位置上显示所述三维图像；基于超声波技术检测在所述显示位置上，针对所述三维图像的手势控制信息；根据所述手势控制信息对所述三维图像进行相应的操作。

本发明实施例的三维图像的控制方法，通过获取三维图像在空间中的显示位置，并在所述显示位置上显示所述三维图像，以及基于超声波技术检测在所述显示位置上，针对所述三维图像的手势控制信息，最后根据所述手势控制信息对所述三维图像进行相应的操作，能够实现通过人手的动作对三维图像进行控制，从而使得用户可以从其他角度观看到三维图像，符合用户的需求。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出的三维图像的控制装置，包括：获取模块，用于获取三维图像在空间中的显示位置，并在所述显示位置上显示所述三维图像；检测模块，用于基于超声波技术检测在所述显示位置上，针对所述三维图像的手势控制信息；控制模块，用于根据所述手势控制信息对所述三维图像进行相应的操作。

本发明实施例的三维图像的控制装置，通过获取三维图像在空间中的显示位置，并在所述显示位置上显示所述三维图像，以及基于超声波技术检测在所述显示位置上，针对所述三维图像的手势控制信息，最后根据所述手势控制信息对所述三维图像进行相应的操作，能够实现通过人手的动作对三维图像进行控制，从而使得用户可以从其他角度观看到三维图像，符合用户的需求。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的三维图像的控制方法的流程图；

图2是本发明一个实施例的三维图像采集的效果示意图；

图3是本发明一个实施例的三维图像显示的效果示意图；

图4是本发明一个实施例的显示环境和采集环境一致时的效果示意图；

图5是本发明一个实施例的成像位置靠近显示屏幕时的效果示意图；

图6是本发明一个实施例的摄像头镜距大于双眼距离时的效果示意图；

图7是本发明一个实施例的检测手势控制信息的流程图；

图8是本发明一个实施例的检测人手位置的效果示意图一；

图9是本发明一个实施例的检测人手位置的效果示意图二；

图10是本发明一个实施例的检测人手位置的效果示意图三；

图11是本发明一个实施例的三维图像的动作矢量的效果示意图；

图12是本发明一个实施例的三维图像的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的三维图像的控制方法及装置。

如图1所示，本发明实施例的三维图像的控制方法，包括以下步骤：

S101，获取三维图像在空间中的显示位置，并在显示位置上显示三维图像。

在本发明的一个实施例中，可以利用模拟人眼立体成像原理确定三维图像在空间中的显示位置。

为了使得本领域的技术人员更加清楚的了解，如何利用模拟人眼立体成像原理确定三维图像在空间中的显示位置，下面以单像素点为例来阐述其具体原理。

在显示三维图像技术中，主要分为两个环节，三维图像采集和三维图像显示。首先简单介绍一下三维图像采集。在该环节中，如图2所示，可同时使用两台摄像机进行渲染场景。左边的摄像机为LC，右边的摄像机为RC。这两台摄像机水平设置，与人双眼的相对位置保持一致。这两台摄像机的间距为镜矩CW。物体A经LC渲染后，生成的像素位于渲染平面AL处；物体A经RC渲染后，生成的像素位于渲染平面AR处。由图2可知，由于两台摄像机的位置不同，它们采集的两幅图片包含着不同的透视信息，因此分别渲染出的场景会有少许差别，这是形成立体视觉的关键元素。

接下来，介绍下三维图像显示。在该环节中，将两台摄像机所渲染的画面同步投放到同一屏幕上，并采取偏振成像或液晶光阀成像等画面分离技术，使用户的左眼只看到LC渲染的画面，而右眼只看到RC渲染的画面。如图3所示，用户的左眼Leye看到AL’，右眼Reye看到AR’，两眼之间的距离为eyeWide，两眼视线交叉于A’，形成一个有距离信息的立体像A’，使得用户看到的A’已不在显示屏幕上，最终达到立体的出屏效果。

在此之后，便是如何精准地控制显示的三维图像的显示位置(出屏距离)。如图4所示，当用户眼睛面对显示屏幕的张角y与摄像机镜头的水平张角x相等，且两台摄像机的镜距CW与用户双眼的距离eyeWide相等时，物体A到摄像机镜头的距离D等于立体像A’到用户的距离D’。即y＝x，且eyeWide＝CW时，则D’＝D。也就是说，显示环境与采集环境的一致，可通过确定D，来对D’进行控制，精确地控制A’的显示位置。

但是，在现实环境中，显示环境和采集环境很难达到一致，例如显示屏幕大小、用户观看距离的远近、观看的位置是否偏离中心位置等。当观看的位置偏离中心位置时，会产生串扰，其影响不大，不易被用户感知；当用户观看距离发生变化时，张角y随之变化，导致A’的显示位置也会发生变化。

假设用户与显示屏幕的距离过远，或显示屏幕不够大，都会产生A’的显示位置靠后的情况，导致立体感不够。如图5所示，由于显示屏幕变小，使AL’与AR’之间的距离等比例缩小，导致张角y<x，立体像A’的成像位置更加靠近显示屏幕，使得D’>D。为避免上述情况的发生，获得合适的A’的显示位置，可通过减小用户与显示屏幕的距离，或增大显示屏幕的尺寸的方式实现。

此外，还可以在三维图像采集时，通过增加两台摄像机的镜距CW来实现。如图6所示，由于CW>eyeWide，AL与AR间的距离等于AL’与AR’间的距离，因此立体像A’相对于物体A，更接近用户。也就是说，在y<x的情况下，增大CW会产生A’前移，即D’<D，从而增强立体效果。

而如果用户与显示屏幕的距离过近，或显示屏幕过大，则会产生相反的效果，用户可能会感觉到聚焦困难、胀眼等。因此，可以通过减小CW、减小显示屏幕、用户远离显示屏幕来解决上述问题。

从上述分析可以看出，若要对A’的显示位置进行精确地控制，最好的方法就是将三维图像的采集环境与显示环境，在尺寸和比例上保持一致。即，保证β＝α及eyeWide＝CW，使得D’＝D，保证用户的观看效果。在实际使用过程中，显示环境可能会减弱立体效果，可适当增大镜距CW，使CW>eyeWide，从而增强立体效果。或者，利用公式D’＝n*F(D，CW)对D’进行控制。其中，F(D，CW)为D、CW的函数，n为比例参数。

S102，基于超声波技术检测在显示位置上，针对三维图像的手势控制信息。

在本发明的一个实施例中，可基于超声波技术检测在显示位置上，针对三维图像的手势控制信息。其中，用于检测三维图像的手势控制信息的超声波发生装置可设置在显示屏幕的四条边的中点位置。

具体地检测过程，可如图7所示，分为以下步骤：

S701，获取人手在空间中的初始状态向量。

具体地，可分别获取人手到显示屏幕的四条边的中点的第一距离、第二距离、第三距离和第四距离，然后根据第一距离和第二距离确定人手在垂直方向上到显示屏幕的第一高度和第一夹角。再根据第三距离和第四距离确定人手在水平方向上到显示屏幕的第二高度和第二夹角。在此之后，可根据第一高度和第二高度确定人手到显示屏幕的距离，再根据距离、第一夹角和第二夹角确定初始状态向量。

举例来说，显示屏幕的高为a，宽为b，显示屏幕上下两条边的中点分别为A1和A2，显示屏幕左右两条边的中点分别为B1和B2。如图8所示，假设人手位置为O，则利用超声波发生装置可检测到从O到A1的距离为a1，从O到A2的距离为a2，从O到B1的距离为b1，从O到B2的距离为b2。

如图9所示，O A1A2组成一个三角形，OB1B2组成另一个三角形。O到三角形O A1A2中心A的距离为h1，O到三角形OB1B2中心B的距离为h2。根据三角形相似原理，可知a2/a1＝h1/A1A＝AA2/h1，其中A1A+AA2＝A1A2＝a。从而计算得到O到三角形O A1A2中心A的距离h1＝(a1*a2*a)/((a1)²+(a2)²)。同理，可计算得到O到三角形OB1B2中心B的距离h2＝(b1*b2*b)/((b1)²+(b2)²)。

如图10所示，O’为O在显示屏幕上的投影，那么OA与O’A之间的夹角就是OA与显示屏幕在水平方向上的夹角，即θ1。同理，OB与O’B之间的夹角就是OB与显示屏幕在垂直方向上的夹角，即θ2。设O到显示屏幕的距离为h，根据直角三角形公式，可知h＝h1*sin(θ1)＝h2*sin(θ2)。由此，可计算出θ1和θ2。最终，可得到初始状态向量(h，θ1，θ2)。

S702，获取人手在空间中的当前状态向量。

当人手发生动作时，状态向量会随着人手的动作而改变，因此可获取人手的当前状态向量。其中，获取当前状态向量的方法与上一步骤获取初始状态向量的方法一致，此处不再赘述。例如：当前状态向量为(h’，θ1’，θ2’)。

S703，计算初始状态向量和当前状态向量的状态向量差值。

继续上例进行描述，状态向量差值为(h，θ1，θ2)-(h’，θ1’，θ2’)，即(Δh，Δθ1，Δθ2)。

S704，根据状态向量差值确定手势控制信息。

由于人手在三维空间中的位置均可以用状态向量来表示，因此可以通过状态向量的变化来表示手势动作的变化，即可以根据状态向量差值确定手势控制信息。

S103，根据手势控制信息对三维图像进行相应的操作。

在确定手势控制信息之后，可根据手势控制信息对三维图像进行相应的操作。

具体地，可将手势控制信息转换为三维图像的动作矢量，再根据动作矢量获得其对应的量化值，然后根据量化值查询预设的三维空间索引。在此之后，可从三维空间索引中，获取与量化值对应的三维图像的位置变化信息，再根据位置变化信息显示三维图像。

举例来说，可以将手势控制信息转换为三维图像的方位和动作值，从而实现基于人手的手势动作的变化，来控制三维图像的变化。如图11所示，将显示屏幕的中心点作为坐标原点，以此建立空间坐标系，可将将人手的状态向量(h，θ1，θ2)转换为三维图像的动作矢量(ρ，α，β)。其中，ρ为物体到坐标原点的距离，α为物体与显示屏幕的水平夹角，β为物体与显示屏幕的垂直夹角，α和β的取值范围为(0，П)。利用公式AO’＝h*cotθ1，BO’＝h*cotθ2，可得到ρ²＝h²((cotθ1)²+(cotθ2)²+1)，tanα＝cotθ2/cotθ1，sinβ＝h/ρ。最终得到三维图像的动作矢量(ρ，α，β)。

当手势发生变化时，可得到最新的动作矢量(ρ’，α’，β’)，从而得到动作矢量的差值(Δρ，Δα，Δβ)。然后对动作矢量的差值进行量化。可以通过8位的二进制数来表示量化值。也就是说，(Δρ，Δα，Δβ)对应的量化值为((11110000)，(00111100)，(10001000))。而量化值均保存在三维空间索引中，因此，在获取量化值之后，可基于量化值，查询出三维图像在三维空间中的位置变化信息，并以此进行显示，如：量化值为((11110000)，(00111100)，(10001000))，其对应的可以是向右旋转90度。

本发明实施例的三维图像的控制方法，通过获取三维图像在空间中的显示位置，并在显示位置上显示三维图像，以及基于超声波技术检测在显示位置上，针对三维图像的手势控制信息，最后根据手势控制信息对三维图像进行相应的操作，能够实现通过人手的动作对三维图像进行控制，从而使得用户可以从其他角度观看到三维图像，符合用户的需求。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种三维图像的控制装置。

图12是根据本发明一个实施例的三维图像的控制装置的结构示意图。

如图12所示，该三维图像的控制装置包括获取模块100、检测模块200和控制模块300。

获取模块100，用于获取三维图像在空间中的显示位置，并在显示位置上显示三维图像。

可选的，获取模块100可利用模拟人眼立体成像原理确定三维图像在空间中的显示位置。

检测模块200，用于基于超声波技术检测在显示位置上，针对三维图像的手势控制信息。

可选的，检测模块200，用于获取人手在空间中的初始状态向量；获取人手在空间中的当前状态向量；计算初始状态向量和当前状态向量的状态向量差值；根据状态向量差值确定手势控制信息。

控制模块300，用于根据手势控制信息对三维图像进行相应的操作。

可选的，控制模块300，用于将手势控制信息转换为三维图像的动作矢量；根据动作矢量获得其对应的量化值；根据量化值查询预设的三维空间索引；从三维空间索引中，获取与量化值对应的三维图像的位置变化信息；根据位置变化信息显示三维图像。

应当理解的是，关于上述实施例中的三维图像的控制装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该三维图像的控制方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本实施例的三维图像的控制装置，通过获取三维图像在空间中的显示位置，并在显示位置上显示三维图像，以及基于超声波技术检测在显示位置上，针对三维图像的手势控制信息，最后根据手势控制信息对三维图像进行相应的操作，能够实现通过人手的动作对三维图像进行控制，从而使得用户可以从其他角度观看到三维图像，符合用户的需求。

为实现上述实施例，本发明还提出一种计算机程序产品，当计算机程序产品中的指令由处理器执行时，执行如第一方面实施例的三维图像的控制方法。

为实现上述实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例的三维图像的控制方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种三维图像的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取三维图像在空间中的显示位置，并在所述显示位置上显示所述三维图像；

基于超声波技术检测在所述显示位置上，针对所述三维图像的手势控制信息；

根据所述手势控制信息对所述三维图像进行相应的操作。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取三维图像在空间中的显示位置，包括：

利用模拟人眼立体成像原理确定所述三维图像在空间中的显示位置。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，超声波发生装置设置在显示屏幕的四条边的中点位置，基于超声波技术检测在所述显示位置上，针对所述三维图像的手势控制信息，包括：

获取人手在空间中的初始状态向量；

获取所述人手在空间中的当前状态向量；

计算所述初始状态向量和所述当前状态向量的状态向量差值；

根据所述状态向量差值确定所述手势控制信息。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述手势控制信息对所述三维图像进行相应的操作，包括：

将所述手势控制信息转换为所述三维图像的动作矢量；

根据所述动作矢量获得其对应的量化值；

根据所述量化值查询预设的三维空间索引；

从所述三维空间索引中，获取与所述量化值对应的三维图像的位置变化信息；

根据所述位置变化信息显示所述三维图像。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，获取人手在空间中的初始状态向量，包括：

分别获取所述人手到所述显示屏幕的四条边的中点的第一距离、第二距离、第三距离和第四距离；

根据所述第一距离和所述第二距离确定所述人手在垂直方向上到所述显示屏幕的第一高度和第一夹角；

根据所述第三距离和所述第四距离确定所述人手在水平方向上到所述显示屏幕的第二高度和第二夹角；

根据所述第一高度和所述第二高度确定所述人手到所述显示屏幕的距离；

根据所述距离、所述第一夹角和所述第二夹角确定所述初始状态向量。

6.一种三维图像的控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取三维图像在空间中的显示位置，并在所述显示位置上显示所述三维图像；

检测模块，用于基于超声波技术检测在所述显示位置上，针对所述三维图像的手势控制信息；

控制模块，用于根据所述手势控制信息对所述三维图像进行相应的操作。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块，用于：

利用模拟人眼立体成像原理确定所述三维图像在空间中的显示位置。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，超声波发生装置设置在显示屏幕的四条边的中点位置，所述检测模块，用于：

获取人手在空间中的初始状态向量；

获取所述人手在空间中的当前状态向量；

计算所述初始状态向量和所述当前状态向量的状态向量差值；

根据所述状态向量差值确定所述手势控制信息。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块，用于：

将所述手势控制信息转换为所述三维图像的动作矢量；

根据所述动作矢量获得其对应的量化值；

根据所述量化值查询预设的三维空间索引；

从所述三维空间索引中，获取与所述量化值对应的三维图像的位置变化信息；

根据所述位置变化信息显示所述三维图像。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述检测模块，具体用于：

分别获取所述人手到所述显示屏幕的四条边的中点的第一距离、第二距离、第三距离和第四距离；

根据所述第一距离和所述第二距离确定所述人手在垂直方向上到所述显示屏幕的第一高度和第一夹角；

根据所述第三距离和所述第四距离确定所述人手在水平方向上到所述显示屏幕的第二高度和第二夹角；

根据所述第一高度和所述第二高度确定所述人手到所述显示屏幕的距离；

根据所述距离、所述第一夹角和所述第二夹角确定所述初始状态向量。