CN108269232A - 一种裸眼3d图片的转化方法及裸眼3d全景图片的转换方法 - Google Patents
一种裸眼3d图片的转化方法及裸眼3d全景图片的转换方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种裸眼3D图片的转化方法，包括以下步骤：S1：获取二维图片及其包含的参数信息；S2：建立空间0‑xyz，根据S1包含的参数信息求得二维图片空间平面方程、投影面空间平面方程以及视点空间坐标；S3：求得视点过二维图片在投影面的投影关系；S4：根据S3得到的投影关系绘制裸眼3D图片。本发明中采用先人为创建空间，再建立单视点视差与消除双眼视差，诱导视觉中枢形成立体，对硬件要求较低，相对现有的裸眼3D技术，不需要在显示器上增加偏振膜等装置，节约了成本；本发明不仅可以在电子设备上显示，同样适用于传统的印刷品，适用范围更广。
Description
技术领域
本发明属于图像处理领域，特别是一种裸眼3D图片的转化方法。
背景技术
随着科技的进步，虚拟与现实的界限越来越模糊，很多3D技术跟我们的生活带来了更好的体验，常见的有：VR技术，能够较好的模拟出身临其境的感觉，但需要再头部佩带沉重的设备，长时间使用有晕眩感；AR技术，需要通过特定的标志物，如二维码等进行空间定位进而成像，且AR图像事先制作复杂，成本较高难度较大；激光投射技术，其所需设备及其昂贵，难以普及化。基于上述技术存在的缺陷，裸眼3D技术开始逐渐走入人们的视野，其有望实现价格低廉、使用方便、普及型强的目标。
发明内容
本申请针对上述现有技术所存在的缺陷，提供了一种裸眼3D图片的转化方法。
一种裸眼3D图片的转化方法，包括以下步骤：
S1：获取二维图片及其包含的参数信息；
S2：建立空间0-xyz，根据S1包含的参数信息求得二维图片空间平面方程、投影面空间平面方程以及视点空间坐标；
S3：求得视点过二维图片在投影面的投影关系；
S4：根据S3得到的投影关系绘制裸眼3D图片。
进一步的，参数信息包括：
视点相关信息：视点P、视点P与投影面的垂直距离Z和垂足β、β到中心点物像的垂直距离Y；
参考物相关信息：二维图片中心位置的投影面水平方向的参照物两端点之间的距离λ、所述的两端点在二维图片中对应的像素点P1、P2，位于图片的中心点的P0，P0为P1、P2的中点。
进一步的，若二维图片为软件绘制，则S1中参数信息通过所述的软件直接提取；若二维图片为照片，则S1参数信息通过拍摄不同角度的另一张或几张照片并由软件结合与所述的二维图片计算得出；若二维图片为照片，则S1参数信息通过在拍摄是现场测量得出。
进一步的，步骤S2中，当投影面过x轴时，投影面空间平面方程为：y＝(Y/Z)*z，其中，Y/Z为y,z方向斜率。
进一步的，步骤S2中，所述的像素尺寸为_w*_h的二维图片空间平面方程y＝0，并且二维图片四个角的约束点分别为P1、P2，P33，P44，像素尺寸_w*_h表示二维图片的。
进一步的，步骤S2中，所述的二维图片格式为bmp24。
进一步的，步骤S2中，求得视点坐标的方法为：根据二维图片中心点坐标、x，y方向斜率求得由二维图片中心点和视点构成的直线方程，再根据参照物两端点距离λ以及Y，Z，求得视点空间坐标。
进一步的，步骤S3中，还包括步骤S3-1：验证投影面，求直线P-P33与与二维图片的交点P3，再求直线P-P44与二维图片的交点P4，判断视点方向上有无交点；
若无交点，则二维图片无效失败；如有交点，则P3到x轴的垂直距离h，P1-P2-P3-P4构成的面即为图片投影面。
进一步的，步骤S3中，还包括步骤S3-2：对S3-1得到的投影面划分若干等距网格，根据网格的尺寸求得每个网格点的坐标Q。
进一步的，网格点与图片像素的个数相同，即转换后的裸眼3D图片的像素个数与二维图片相同。
进一步的，步骤S3中，还包括步骤S3-3：
3.3.1：求PQ与PHT的交点p(x，0，z)；
3.3.2：求px、pz的整数int(px)、int(pz)，求得的数值分别为所要输出图片对应像素点的宽与高。
3.3.3：对小数部分进行差值处理。
进一步的，还包括步骤S4：效果增强，包括以下方法的一种或几种：图片裁剪、添加阴影、亮度调节、饱和度调节、对比度调节。
本发明还公开了一种裸眼3D全景图片的转换方法，其特征在于，在闭合的曲面或拼合的平面对应显示如上述方法转化的裸眼3D全景图片。
本发明具有以下有益效果：
1.对呈现的介质无特殊要求，既可以是传统媒介，如报纸、书籍等，也可以是电子媒介，如电脑、手机等，适配性好，其具有较为低廉的价格，利用推广。
2.上述方法可以通过软件程序实现，无需制作人具有很强的专业功底，只需要输入参数并掌握一些基本调试操作即可，可操作性强，入门门槛低。
3.素材来源简单易得，无需特意3D建模，使用普通相机拍摄的照片也可以完成。
4. 3D成像效果好，视点在8米左右以内相机拍摄与单眼观看呈3D，视点较远双眼观看与像机拍摄呈3D，是深洞双眼观看与相机拍摄呈3D。
5.本发明中采用先人为创建空间(由曲面投影构造的形变空间)，再建立单视点视差与消除双眼视差，诱导视觉中枢形成立体，对硬件要求较低，相对现有的裸眼3D技术，不需要在显示器上增加偏振膜等装置，节约了成本；本发明不仅可以在电子设备上显示，同样适用于传统的印刷品，适用范围更广。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为可应用于本发明实施例的用户终端的方框示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例一
如图1所示一种裸眼3D图片的转化方法，包括以下步骤：
S1：获取二维图片及其包含的参数信息；
S2：建立空间0-xyz，根据S1包含的参数信息求得二维图片空间平面方程、投影面空间平面方程以及视点空间坐标；
S3：求得视点过二维图片在投影面的投影关系；
S4：根据S3得到的投影关系绘制裸眼3D图片。
实施例二
本实施例基于实施例一做进一步说明。
前期准备一或多份二维图片存盘，图片具备以下要素：
可确定视点P与地平线(投影面)PH的垂直距离Z、垂足β，β到中心点物像的垂直距离Y。
图片中心位置地平面(投影面)水平方向有一参照物两端点之间的距离λ与两端点在图片中对应的像素点P1、P2，中点P0在图片的中心点(如知主物像所在的距形框四边实际距离与四个角点在图片中像素点的位置.则在软件中可实现裁剪功能)。
如制作双面如呈直角双面，则具备可确定直角面与地平线(投影面)的相交线在图片中对应的像素点。如制作三面成直角面、曲面同理。
以上参数的获取方法：图片出自三维建模软件，建模时提取以上参数；图片出自相机，有条件的在不同位置拍摄两张图，由软件计算出以上参数；图片出自相机，只有一张图片，相机拍摄时现场测量以上参数；图片出自相机，只有一张图片，由个人经验试错方式调试以上参数。
实施例三
本实施例是基于实施例一和实施例二做进一步说明。
目的在于实现图片在参考面上投影，以一个地平线(投影面)PH为例，定PH空间平面方程，设PH过x轴则空间平面方程为y＝(Y/Z)*z，定图片空间平面方程。读取图片，把图片转为bmp24格式名为PHT。PHT像素尺寸_w*_h，PHT与xoy面平行，PHT约术点：左下角点坐标为P1(0，0，0)，右下角点坐标为P2(_w，0，0)，左上角坐标为P33(0，0，_h)，P44(_w，0，_h)，空间平面方程y＝0。
定视点P(x，y，z)空间坐标。已知视点P所在的直线过PHT中心点P0(_w/2，0，_h/2)，平行于yoz平面，已知x，y方向斜率Y/Z，可求出PP0直线方程。又已知参照物两端点之间的距离λ，Y，Z。可求出P(x，y，z)空间坐标。
求视点P过PHT在PH的投影。直线PP33与平面PHT交点P3(x，y，z)，求直线PP44与平面PHT交点P4，如视点方向上无交点，则图片无效失败返回；或者，增加参考面，其中，第一种方式是在视点正前方，主物像后设一平行于x轴与地平面/参考面垂直，即y,z方向斜率-Y/Z；第二种方式是在视点正前方，设一呈一定夹角或曲面，以现实需要确定参考面，测量计算空间方程。这种最后呈现方式是下文中双或三互垂直面、成一定角度、曲面的呈现形式。
如有交点，P3到x轴的垂直距离h，P1-P2-P3-P4即为图片投影面，即方程上的矩形面积。
在图片投影面划分网格(网格个数可自由设定，实际是最终出图的像素个数)，这里设定网格宽a＝|P3P4|/_w，网格高b＝h/_h.可求每个网格点坐标Q(x，y，z)。可得网格点与图片像素个数相同，即最终出图的像素个数与原图相同。
求PQ与PHT的交点p(x，0，z)，px、pz的整数int(px)、int(pz)数值即为bmp图片对应像素点的宽与高，又可得小数部分即可进行4*4双三次插值或用其它插值方式。通过程序可以对p点的x、z坐标点取整数，即取坐标点参数的整数部分，对应的就是图片像素的横纵向坐标点。80m像素bmp24图片家用电脑i3运算时间约15秒左右(运算时间取决于图片像素的大小、cpu性能、最终出图的质量)。到这一步在特定视点裸眼3D已呈现。
实施例四
本实施例是基于实施例一至三做进一步说明。
本发明的效果增强包括：
(1)裁剪所需部分。在插值的图中生成主体图片PZ，在原图中生成阴影部分PY(也可用第三方扣图软件)。
(2)PZ亮度降低20％～30％。在纵向由下至上亮度，对比度，边缘遂行像素呈对数(或用三角函数sin(φ)，0<φ<π/2，近似处理)渐强25％～35％，(编程中还需注意饱和失真)。
(3)添加阴影。
(4)生成bmp文件或jpg其它格式文件PHO。
(5)根据显示幕、打印纸等介质的实际尺寸缩进比例，计算出实际视点位置。
(6)在显示幕上显示或打印喷绘出来。
(7)如视点在8米左右以内相机拍摄与单眼观看呈3D，如视点较远双眼观看与像机拍摄呈3D，如是深洞双眼观看与像机拍摄呈3D。
本发明依据人视觉的视错觉现象，即人大脑视觉处理中的漏洞，在某种特殊环境中不能如实描述客观事物，如视频是不连续的，而人看到是连续运动的，此为视觉暂留现象，可理解为大脑视觉处理中对时间处理的漏洞，也可称为视错觉中的时间错觉。本发明中利用了上述的空间视错觉，基于斜平面、夹角、曲面等，创造一伪空间，投影远的亮度、对比度、饱和度等加强，造成视错觉，形成立体图像，并且本发明采用软件实现对图像的处理，利用CPU数据处理能力代替具有绘画技能专业人员，任何人都可以根据本发明所提供的的方法实现普通图像到裸眼3D图像的转换。
实施例五
本实施例公开了一种裸眼3D全景图片的转换方法，具体为：在闭合的曲面或拼合的平面对应显示如实施例一至四所述方法转化的裸眼3D全景图片。
实施例六
实施例一至五仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参照图2，本发明实施例所提供的一种裸眼3D图片的转化方可应用于如图2所示的用户终端100中。在本实施例中，用户终端100可以是，但不限于，个人电脑(personalcomputer，PC)、智能手机、平板电脑、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、移动上网设备(mobile Internet device，MID)等。用户终端100包括存储器110、存储控制器120、处理器130、外设接口140、射频单元150、显示单元160及通信单元170。
存储器110、存储控制器120、处理器130、外设接口140、射频单元150、显示单元160及通信单元170，各元件之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或者交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。在本实施例中，多目标跟踪系统400包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器110中或固化在用户终端100的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。处理器130用于执行存储器110中存储的可执行模块，例如该多目标跟踪系统400所包括的软件功能模块及计算机程序等。
其中，所述存储器110可以是但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。存储器110可用于存储软件程序以及模块，处理器130用于在接收到执行指令后，执行该程序。处理器130以及其他可能的组件对存储器110的访问可在存储控制器120的控制下进行。
处理器130可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器130可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP))、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
外设接口140将各种输入/输出装置(例如射频单元150、显示单元160)耦合至处理器130以及存储器110。在一些实施例中，外设接口140、处理器130以及存储控制器120可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，它们可以分别由独立的芯片实现。
射频单元150用于接收以及发送无线电波信号，实现无线电波与电信号的相互转换，从而实现用户终端100与其他设备(例如网络摄像机等)之间的无线通信。
所述显示单元160用于提供一个交互界面，以便于用户终端100的使用者观察视频图像。在本实施例中，所述显示单元160可以是液晶显示器或触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器130进行计算和处理。
通信单元170用于与其他设备建立连接，从而实现用户终端100与其他设备之间的通信连接。例如，该通信单元170可以利用射频单元150发送的射频信号连接到网络，进而与外部其他设备建立通信连接。
需要说明的是，该用户终端100也可以与其他设备进行有线连接，实现数据传输，对此不做限定。
可以理解，图2所示的结构仅为示意，所述用户终端100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图2所示不同的配置。图2中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
Claims (10)
1.一种裸眼3D图片的转化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取二维图片及其包含的参数信息；
S2：建立空间0-xyz，根据S1包含的参数信息求得二维图片空间平面方程、投影面空间平面方程以及视点空间坐标；
S3：求得视点过二维图片在投影面的投影关系；
S4：根据S3得到的投影关系绘制裸眼3D图片。
2.根据权利要求1所述的一种裸眼3D图片的转化方法，其特征在于，参数信息包括：
视点相关信息：视点P、视点P与投影面的垂直距离Z和垂足β、β到中心点物像的垂直距离Y；
参考物相关信息：二维图片中心位置的投影面水平方向的参照物两端点之间的距离λ、所述的两端点在二维图片中对应的像素点P1、P2，位于图片的中心点的P0，P0为P1、P2的中点。
3.根据权利要求1所述的一种裸眼3D图片的转化方法，其特征在于，若二维图片为软件绘制，则S1中参数信息通过所述的软件直接提取；若二维图片为照片，则S1参数信息通过拍摄不同角度的另一张或几张照片并由软件结合与所述的二维图片计算得出；若二维图片为照片，则S1参数信息通过在拍摄是现场测量得出。
4.根据权利要求1所述的一种裸眼3D图片的转化方法，其特征在于，步骤S2中，当投影面过x轴时，投影面空间平面方程为：y＝(Y/Z)*z，其中，Y/Z为y,z方向斜率。
5.根据权利要求1所述的一种裸眼3D图片的转化方法，其特征在于，步骤S2中，所述的像素尺寸为_w*_h的二维图片空间平面方程y＝0，并且二维图片四个角的约束点分别为P1、P2，P33，P44，像素尺寸_w*_h表示二维图片的。
6.根据权利要求1所述的一种裸眼3D图片的转化方法，其特征在于，步骤S2中，求得视点坐标的方法为：根据二维图片中心点坐标、x，y方向斜率求得由二维图片中心点和视点构成的直线方程，再根据参照物两端点距离λ以及Y，Z，求得视点空间坐标。
7.根据权利要求5所述的一种裸眼3D图片的转化方法，其特征在于，步骤S3中，还包括步骤S3-1：验证投影面，求直线P-P33与与二维图片的交点P3，再求直线P-P44与与二维图片的交点P4，判断视点方向上有无交点；
若无交点，则二维图片无效失败；如有交点，则P3到x轴的垂直距离h，P1-P2-P3-P4构成的面即为图片投影面。
8.根据权利要求7所述的一种裸眼3D图片的转化方法，其特征在于，步骤S3中，还包括步骤S3-2：对S3-1得到的投影面划分若干网格，根据网格的尺寸求得每个网格点的坐标Q。
9.根据权利要求8所述的一种裸眼3D图片的转化方法，其特征在于，步骤S3中，还包括步骤S3-3：
3.3.1：求PQ与PHT的交点p(x，0，z)；
3.3.2：求px、pz的整数int(px)、int(pz)，求得的数值分别为所要输出图片对应像素点的宽与高；
3.3.3：对小数部分进行差值处理。
10.一种裸眼3D全景图片的转换方法，其特征在于，在闭合的曲面或拼合的平面对应显示如权利要求1-9所述方法转化的裸眼3D全景图片。
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