CN110798609A - 影像显示方法、影像显示系统以及虚拟窗户 - Google Patents

影像显示方法、影像显示系统以及虚拟窗户 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种影像显示系统，包括显示器、定位装置、影像捕获设备以及处理器。定位装置根据显示器与参考物之间的位置关系决定视线方向，影像捕获设备根据视线方向以及位置参数取得影像，而显示器显示上述影像。此外，一种影像显示方法与一种虚拟窗户亦被提出。

Description

影像显示方法、影像显示系统以及虚拟窗户
【技术领域】
本发明是有关于一种影像显示技术，且特别是有关于一种影像显示方法、影像显示系统以及虚拟窗户。
【背景技术】
一般而言，建商在贩卖预售屋时常会设立展售中心或接待中心来向客户展示房屋的环境、建造方式或内外空间等等。然而，在许多情况下展售中心或接待中心的地点并不一定位在预售屋的基地位置，因此即使能够在接待中心打造豪华的内部环境，也无法让客户在接待中心了解预售屋在建成后的实际外在环境。
此外，即使接待中心的地点就坐落在预售屋的基地位置，但由于接待中心通常是临时搭建且高度不高，因此客户仍然无法得知预售屋在建成后各个楼层所能欣赏的窗外风景。
【发明内容】
有鉴于此，本发明实施例提供一种影像显示方法、影像显示系统以及虚拟窗户，能够模拟出指定观察点所看到的窗外影像。
本发明的实施例提出一种影像显示系统，包括显示器、定位装置、影像捕获设备以及处理器。显示器、定位装置以及影像捕获设备皆耦接于处理器。定位装置根据显示器与参考物之间的位置关系决定视线方向，影像捕获设备根据视线方向以及位置参数捕获影像，而显示器显示上述影像。
本发明的实施例提出一种影像显示方法，适用于包括显示器、定位装置以及影像捕获设备的影像显示系统。所述影像显示方法包括：藉由定位装置根据显示器与参考物之间的位置关系决定视线方向；藉由影像捕获设备根据视线方向以及位置参数捕获影像；以及藉由显示器显示所述影像。
本发明的实施例提出一种虚拟窗户，用于模拟对应观察点的窗外影像。所述虚拟窗户包括显示器、定位装置、影像捕获设备以及处理器，其中显示器、定位装置以及影像捕获设备皆耦接于处理器。定位装置根据显示器与参考物之间的位置关系决定视线方向，影像捕获设备在观察点根据视线方向捕获影像，而显示器显示所述影像以模拟窗外影像。
基于上述，本发明实施例所提出的影像显示方法、影像显示系统以及虚拟窗户，利用定位装置来决定用户观看显示器的视线方向，并利用位于观察点的影像捕获设备来取得对应于所述视线方向的影像，再将其显示于显示器上。据此，能够在显示器上模拟出用户位于观察点时，朝向窗外所看到的影像。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
【附图说明】
图1绘示本发明一实施例中影像显示系统的方块图。
图2A至图2C绘示本发明一实施例中影像显示系统的使用情境的示意图。
图3绘示本发明一实施例中影像显示方法的流程图。
图4A与图4B绘示本发明一实施例中显示器显示影像的示意图。
【符号说明】
100：影像显示系统(虚拟窗户)
110：显示器
120：影像捕获设备
130：定位装置
140：输入装置
150：处理器
BD_RSV：建筑预定地
F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10、F11、F12：楼层
IMG1：影像
IMG_sp：全视角影像
SC：展售中心
REF：观赏参考点
S110、S120、S130、S140：影像显示方法的步骤
u1、u2：用户的位置
θ1、θ2、θ3、θ4：天顶角
ψ1、ψ2、ψ3、ψ4：方位角
【具体实施方式】
图1绘示本发明一实施例中影像显示系统的方块图。
请参照图1，影像显示系统100包括显示器110、影像捕获设备120(亦称作第一影像捕获设备120)、定位装置130、输入装置140以及有线或无线地耦接于上述各元件的处理器150(亦称作第一处理器150)。藉由上述各元件的协作，在一些实施例中，显示器110可做为虚拟窗户，系统将依据用户与显示器110之间的位置关系及一位置参数定义指定观察点与视线方向，再藉由显示器110呈现当用户位于指定观察点时沿上述视线方向所能看到的窗外景象。在本实施例中，位置参数例如是代表一高度信息。
显示器110包括多个显示像素，其例如是液晶显示器(Liquid-Crystal Display，LCD)、发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)显示器或其他合适种类的显示器，用以显示二维或三维的影像，本发明不在此限。在一些实施例中，显示器110例如是实作成窗户的外观，并且用以显示模拟的窗外影像。
影像捕获设备120例如是各式相机、摄影机或全视角相机等，用以取得其视野范围内的影像，本发明不在此限。在一些实施例中，影像捕获设备120例如是实作成无人机，受第一处理器150藉由无线收发模块(未绘示)的遥控而可移动到指定的观察点以在该处取得影像。在另一些实施例中，影像捕获设备120亦可例如是做为安全监控之用的监视摄影机。
定位装置130是用以根据显示器110的位置，来决定显示器110被观看的视线方向。具体来说，当用户从不同的位置观看显示器110时，显示器110被用户观看的视线方向不相同。因此，定位装置130会根据用户与显示器110之间相对的位置关系来判断用户观看显示器110时的视线方向。
在一些实施例中，定位装置130例如是以多个影像捕获设备(亦称作第二影像捕获设备)来实作，并且此些第二影像捕获设备皆耦接于一个处理器(亦称作第二处理器)。多个第二影像捕获设备例如但不限于是各式相机、摄影机或全视角相机等，设置在不同的位置以分别取得不同视野范围内的多张影像。倘若第二影像捕获设备所取得的不同视野范围的多张影像中包括用户，且显示器110的设置位置已知，则第二处理器便能够根据第二影像捕获设备的设置位置计算出用户的位置，然后再根据用户的位置以及显示器110的设置位置计算出显示器110被用户观看时的视线方向。另一方面，倘若第二影像捕获设备所取得的不同视野范围的多张影像中同时包括用户以及显示器110，则无论显示器110的设置位置是否已知，第二处理器也能够从此些影像中计算出显示器110被用户观看时的视线方向。值得一提的，所属技术人员当可依据几何数学的知识来得知第二处理器计算所述视线方向的方式，本发明并不在此赘述亦不对计算细节加以限制。
在另一些实施例中，定位装置130亦可例如是仅以单一个第二影像捕获设备、方向传感器以及耦接于第二影像捕获设备、方向传感器的第二处理器来实作。方向传感器例如但不限于是九轴传感器或陀螺仪等，用以取得第二影像捕获设备的当前方向(例如，镜头的朝向)。如此一来，倘若第二影像捕获设备是配戴于用户身上，只要第二影像捕获设备所捕获的影像中包括显示器110，第二处理器便能够从显示器110在影像中的位置，搭配第二影像捕获设备的当前方向，得知用户与显示器110之间的位置关系以及计算出显示器110被用户观看时的视线方向。值得一提的，所属技术人员当可依据几何数学的知识来得知第二处理器计算所述视线方向的方式，本发明并不在此赘述亦不对计算细节加以限制。
值得一提的是，上述定位装置130的第二处理器可以是独立于第一处理器的定位装置130的专用处理器。另一方面，第二处理器也可以与第一处理器150是实作为同一个处理器，本发明并不在此限制。
输入装置140例如是键盘、鼠标、麦克风或触控装置等，用以接收对应于位置参数的输入讯号，但本发明并不在此限。在一些实施例中，输入装置140例如是实作为遥控器的型式，用户能够使用遥控器藉由输入位置参数，以无线的方式选择其希望在显示器110中看到的景象所对应的观察点。在另一些实施例中，输入装置140例如是与显示器110整合为触控屏幕的型式，让用户能够以触控的方式输入位置参数，来选择其希望在显示器110中看到的景象所对应的观察点。举例来说，当用户希望从实作为窗户外观的显示器110中看到位于21楼的景观，则用户可以透过输入装置140来输入对应于21楼的位置参数，以选择21楼为观察点。
处理器150例如是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程序化之一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuits，ASIC)、可程序化逻辑装置(Programmable Logic Device，PLD)或其他类似装置或这些装置的组合，用以负责影像显示系统100的整体运作，以完成本发明实施例的影像显示方法。
图2A至图2C绘示本发明一实施例中影像显示系统的使用情境的示意图。
在本发明的一实施例中，如图2A所示，影像显示系统100例如是应用于预售屋的展售中心SC当中。展售中心SC例如包括预售屋的室内样品模型，其中在窗户位置设置有显示器110，其模拟并显示窗外影像供用户观赏。此外，输入装置140亦提供给用户操作。
详细来说，当用户与窗户之间的相对位置不同，用户所会看到的风景也会不同。如图2B所示，虽然窗外的景物不会改变，但位于位置u1的用户与位于位置u2的用户观看中央窗户时所看到的内容并不会相同。例如，位于位置u1的用户所看到的是窗户外东北面的风景，而位于位置u2的用户所看到的是窗户外西北面的风景。此外，由于展售中心SC一般是临时搭建的展售处，而预售屋的实际建筑并未完成。因此，在展售中心SC往往无法看到位于建筑预定地BD_RSV的预售屋的窗外风景。
基于此，如图2C所示，本发明一实施例的影像显示系统100例如可将影像捕获设备120实作为无人机，使其到达指定的观察点的位置(例如，建筑预定地BD_RSV的指定楼层F1至F12的其中之一)来拍摄观察点的景象，并且将显示器110实作为展售中心SC内的样品窗户，根据用户观看窗户的视线方向显示其所指定的观察点(例如，指定楼层F1至F12的其中之一)所对应的窗外影像。
值得一提的是，本发明所提出的影像显示系统并不限于图2A至图2C实施例的应用。所属技术领域具备通常知识者当可依其需求来应用本发明的影像显示系统。以下将举实施例介绍影像显示系统所使用的影像显示方法的步骤流程。
图3绘示本发明一实施例的影像显示方法的流程图。
图3实施例中的影像显示方法可藉由图1实施例中的影像显示系统100的各项元件来协作完成，故以下将引用影像显示系统100的各项元件来说明本实施例的影像显示方法。
请参照图3，在步骤S110中，输入装置140接收对应于位置参数的输入讯号，而处理器150会根据输入讯号来选择观察点。
以图2A至图2C的实施例来说，用户例如在预售屋的展售中心SC透过输入装置140来输入其希望看到哪一个楼层的窗外影像，其中输入讯号例如对应于楼层信息等位置参数。处理器150会根据输入讯号来选择观察点，也就是建筑预定地BD_RSV上对应于上述楼层信息的楼层高度。
在步骤S120中，影像显示系统100会藉由定位装置130来根据显示器110与参考物之间的位置关系决定视线方向。在一些实施例中，参考物例如为观看显示器110的用户，或者是用户配戴或持有的物品。
如前段落所述，在一些实施例中，定位装置130例如会藉由多个第二影像捕获设备来取得不同视野范围的多张影像，当此些影像中包括用户且显示器110的设置位置已知时，第二处理器便能够根据此些影像计算用户的位置，再搭配显示器110的位置，便能计算出用户观看显示器110的视线方向；另一方面，当此些影像中同时包括用户与显示器110，则无论显示器110的设置位置是否已知，第二处理器都能够根据此些影像以及显示器110的位置来计算用户观看显示器110的视线方向。
在另一些实施例中，定位装置130例如是藉由穿戴于用户身上的一个第二影像捕获设备来取得包括显示器110的第二影像，并且藉由方向传感器来取得第二影像捕获设备的当前方向，如此一来，第二处理器能够根据显示器110在第二影像中的位置以及第二影像捕获设备的当前方向得知用户与显示器110之间的位置关系以及计算出用户观看显示器110的视线方向。
在一些实施例中，显示器110可包括多个像素，若以用户的头部或质心来作为观赏参考点REF，则用户观看显示器110的视线方向可例如以观赏参考点REF与显示器110的各个像素之间的连线方向来表示。举例来说，上述的连线方向可利用习知球坐标中的天顶角(θ)与方位角(ψ)两个参数来表示。
在步骤S130中，影像显示系统100会藉由第一影像捕获设备120会根据视线方向以及位置参数在观察点捕获影像，并且在步骤S140中，显示器110会显示所取得的上述影像。
以图2C实施例来说，处理器150首先会控制实作为无人机的第一影像捕获设备120移动到观察点，也就是建筑预定地BD_RSV上对应于输入讯号的楼层高度。随后，第一影像捕获设备120会在观察点取得对应于视线方向的影像。
详细来说，第一影像捕获设备120会在观察点取得观赏参考点REF与显示器110的各个像素之间的连线方向的影像。例如，观赏参考点REF与显示器110的第一像素之间的连线方向指向正东方且平行于水平面，则第一影像捕获设备120会在观察点取得朝向正东方且平行于水平面的像素影像。又例如，观赏参考点REF与显示器110的第二像素之间的连线方向指向正东方往南1度且平行于水平面，则第一影像捕获设备120会在观察点取得朝向正东方往南1度且平行于水平面的像素影像，以此类推。如此一来，将第一影像捕获设备120所取得的影像显示于显示器110将能够模拟出用户位于观察点时，朝向窗外所看到的影像。
在一些实施例中，第一影像捕获设备120并非是全视角相机，因此在移动到观察点后，处理器150还会根据视线方向来旋转第一影像捕获设备120，才能使得第一影像捕获设备120取得到对应于视线方向的影像。
图4A与图4B绘示本发明一实施例中显示器显示影像的示意图。
在一些实施例中，第一影像捕获设备120为全视角相机，因此在观察点例如能够拍摄到如图4A所示的全视角影像IMG_sp。全视角影像IMG_sp为二维的球面影像，其中球面坐标例如可以天顶角θ与方位角ψ来表示，其中0≦θ≦π，并且0≦ψ≦2π。处理器150随后会从全视角影像IMG_sp中选择出对应于视线方向的影像，并且将其显示于显示器110上。
详细来说，处理器150会取得全视角影像IMG_sp中对应于观赏参考点REF与显示器110的各个像素之间的连线方向的像素影像，并且其显示于显示器110。
请参照图4B，观赏参考点REF与显示器110最左上角的像素之间的连线方向例如可表示为(θ1,ψ1)；观赏参考点REF与显示器110最右上角的像素之间的连线方向例如可表示为(θ2,ψ2)；观赏参考点REF与显示器110最右下角的像素之间的连线方向例如可表示为(θ3,ψ3)；观赏参考点REF与显示器110最左下角的像素之间的连线方向例如可表示为(θ4,ψ4)。因此，处理器150会从全视角影像IMG_sp中选择球面坐标(θ1,ψ1)、(θ2,ψ2)、(θ3,ψ3)、(θ4,ψ4)所围出的影像IMG1来显示于显示器110中。
综上所述，本发明实施例所提出的影像显示方法、影像显示系统以及虚拟窗户，利用定位装置来决定用户观看显示器的视线方向，并利用位于观察点的影像捕获设备来取得对应于所述视线方向的影像，再将其显示于显示器上。据此，能够在显示器上模拟出用户位于观察点时，朝向窗外所看到的影像。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (18)

1.一种影像显示系统，其特征在于，包括：
一第一处理器；
一显示器，耦接该第一处理器，并显示一第一影像；
一定位装置，耦接该第一处理器，并根据该显示器与一参考物之间的一位置关系决定一视线方向；以及
一第一影像捕获设备，耦接该第一处理器，并根据该视线方向及一位置参数捕获该第一影像。
2.如权利要求1所述的影像显示系统，其特征在于，该第一处理器根据该位置关系及该位置参数控制该第一影像捕获设备移动至一观察点。
3.如权利要求1所述的影像显示系统，其特征在于，更包括：
一输入装置，耦接于该第一处理器，用以接收该位置参数。
4.如权利要求1所述的影像显示系统，其特征在于，该第一处理器根据该视线方向旋转该第一影像捕获设备。
5.如权利要求1所述的影像显示系统，其特征在于，该第一影像捕获设备为一全视角相机，以取得该景象的一全视角影像，其中该第一处理器从该全视角影像中选择对应该视线方向的该第一影像。
6.如权利要求1所述的影像显示系统，其特征在于，该定位装置包括：
多个第二影像捕获设备，分别取得不同视野范围的多张第二影像；以及
一第二处理器，耦接于该些第二影像捕获设备，并根据该些第二影像分析该位置关系并且计算该视线方向。
7.如权利要求1所述的影像显示系统，其特征在于，该定位装置包括：
一第二影像捕获设备，用以取得包括该显示器的一第二影像；
一方向传感器，用以取得该第二影像捕获设备的一当前方向；以及
一第二处理器，耦接于该第二影像捕获设备以及该方向传感器，用以根据该第二影像以及该第二影像捕获设备的该当前方向，计算该视线方向。
8.如权利要求1所述的影像显示系统，其特征在于，该显示器包括多个像素，并且该视线方向为该参考物的一观赏参考点与各该像素之间的一连线方向。
9.一种影像显示方法，适用于包括一显示器、一定位装置以及
一第一影像捕获设备的一影像显示系统，其特征在于，所述影像显示方法包括：
藉由该定位装置，根据该显示器与一参考物之间的一位置关系决定一视线方向；
藉由该第一影像捕获设备，根据该视线方向以及一位置参数捕获一第一影像；以及
藉由该显示器显示该第一影像。
10.如权利要求9所述的影像显示方法，其特征在于，藉由该第一影像捕获设备，根据该视线方向以及该位置参数捕获该第一影像的步骤包括：
根据该位置关系以及该位置参数控制该第一影像捕获设备移动至一观察点。
11.如权利要求9所述的影像显示方法，其特征在于，更包括：
接收对应于该位置参数的一输入讯号。
12.如权利要求9所述的影像显示方法，其特征在于，藉由该第一影像捕获设备，根据该视线方向及该位置参数捕获该第一影像的步骤包括：
根据该视线方向旋转该第一影像捕获设备。
13.如权利要求9所述的影像显示方法，其特征在于，藉由该第一影像捕获设备，根据该视线方向及该位置参数捕获该第一影像的步骤包括：
藉由该第一影像捕获设备，取得该景象的一全视角影像；以及
从该全视角影像中选择对应该视线方向的该第一影像。
14.如权利要求9所述的影像显示方法，其特征在于，该定位装置包括多个第二影像捕获设备，并且藉由该定位装置，根据该显示器与该参考物之间的该位置关系决定该视线方向的步骤包括：
藉由该些第二影像捕获设备，取得不同视野范围的多张第二影像；以及
根据该些第二影像分析该位置关系，并且计算该视线方向。
15.如权利要求9所述的影像显示方法，其特征在于，该定位装置包括一第二影像捕获设备，并且藉由该定位装置，根据该显示器与该参考物之间的该位置关系决定该视线方向的步骤包括：
藉由该第二影像捕获设备，取得包括该显示器的一第二影像；
取得该第二影像捕获设备的一当前方向；以及
根据该第二影像以及该第二影像捕获设备的该当前方向，计算该视线方向。
16.如权利要求9所述的影像显示方法，其特征在于，该显示器包括多个像素，并且该视线方向为该参考物的一观赏参考点与各该像素之间的一连线方向。
17.一种虚拟窗户，用以模拟对应一观察点的一窗外影像，其特征在于，所述虚拟窗户包括：
一第一处理器；
一显示器，耦接该第一处理器，并显示一第一影像以模拟该窗外影像；
一定位装置，耦接该第一处理器，并根据该显示器与一参考物之间的一位置关系决定一视线方向；以及
一第一影像捕获设备，耦接该第一处理器，并且在该观察点根据该视线方向捕获该第一影像。
18.如权利要求17所述的虚拟窗户，其特征在于，该第一处理器控制该第一影像捕获设备移动至该观察点。
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