DE10046786A1 - Verfahren zur Anpassung von Perspektivansichten an eine räumliche Darstellung und 3D-Kamera - Google Patents

Verfahren zur Anpassung von Perspektivansichten an eine räumliche Darstellung und 3D-Kamera

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DE10046786A1
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Markus Klippstein
Maik Zimmermann
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anpassung von Perspektivansichten an eine räumliche Darstellung. Unter anderem ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Veränderung des Drehpunktes einer virtuellen oder reellen Kamera, nachdem die Perspektivansichten ein und derselben Szenerie bzw. ein und desselben Gegenstandes von besagter Kamera z. B. um besagten Drehpunkt herum aufgezeichnet worden sind. Hierzu geeignete Verfahrensschritte umfassen insbesondere das Festlegen eines neuen Kameradrehpunktes in einer Referenzansicht, das Ermitteln eines äquivalenten Punktes in anderen gegebenen Perspektivansichten und das Verschieben der anderen Perspektivansichten bis zur rasterbezogenen Kongruenz des äquivalenten Punktes mit dem festgelegten Rasterpunkt. Ergänzende Verfahrensschritte beziehen sich auf eine Durchführungsvariante des Verfahrens ohne notwendige Objekterkennung bzw. auf die Ermittlung des Nahpunktes in einem vorgegebenen 3-D-Bild. DOLLAR A Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die die gestellte Aufgabe löst sowie auf eine 3-D-Kamera.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anpassung von Perspektivansichten an eine räumliche Darstellung. Insbesondere ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Veränderung des Drehpunktes einer virtuellen oder reellen Kamera, nachdem die Perspektivansichten ein und derselben Szenerie bzw. ein und desselben Gegenstandes von besagter Kamera z. B. um besagten Drehpunkt herum aufgezeichnet worden sind. (Mit einer virtuellen Kamera sei in diesem Zusammenhang ein Verfahren bzw. eine Anordnung gemeint, die nicht-optisch eine bzw. mehrere Perspektivansichten aufzeichnet oder generiert, also beispielsweise eine Recheneinrichtung, die aus einem dreidimensionalen Datensatz eine bzw. mehrere Perspektivansichten zu generieren in der Lage ist.)
Ergänzende Verfahrensschritte beziehen sich auf eine Durchführungsvariante des Verfahrens ohne notwendige Objekterkennung bzw. auf die Ermittlung des Nahpunktes in einem 3D- Bild. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung, die die gestellte Aufgabe löst sowie auf eine 3D-Kamera.
Zur räumlichen Darstellung bestimmter Objekte liegen oftmals verschiedene Perspektivansichten ein- und derselben Szenerie vor. Hierbei kann der Fall eintreten, daß zur räumlichen Darstellung unter Zuhilfenahme entsprechender Verfahren und Anordnungen ein Kombinationsbild der gegebenen Perspektivansichten gebildet werden muß. Ein einfaches Beispiel sind z. B. die periodisch streifenweise ineinander verschachtelten Bilder, die einem Lentikular unterliegen können. Für den räumlichen Eindruck ist ganz entscheidend, wie der Kameradrehpunkt zur Aufnahme bzw. Erzeugung der Perspektivansichten gewählt wurde. Mit Kameradrehpunkt sei in diesem Zusammenhang der Punkt auf dem Objekt bzw. in der Szenerie gemeint, auf den die Kamera zur Aufnahme aller Perspektivansichten ausgerichtet worden ist. Dies ist im wesentlichen gleichwertig damit, daß die Kamera um besagten Punkt um einen bestimmten Winkel (z. B. 1 DEG) gedreht worden ist, daher der Name "Kameradrehpunkt".
Fällt nun beispielsweise der Kameradrehpunkt mit dem der Kamera nächsten Punkt zusammen, liegt in einer räumlichen Darstellung i. d. R. der zuvorderst wahrgenommene in etwa in der Ebene der tatsächlichen physischen Bildgebung. Liegt der Kameradrehpunkt hingegen hinter dem Nahpunkt des Objektes bzw. der Szenerie, wird in der räumlichen Darstellung oftmals ein Herausragen der Objekt aus der bildgebenden Anordnung beobachtet. Diese Eigenschaften des räumlich wahrgenommenen Bildes können im Stand der Technik nach der abgeschlossenen Aufnahme zw. Generation der zu Grunde gelegten Perspektivansichten i. d. R. nicht oder nur schwerlich verändert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Anpassung von Perspektivansichten an eine räumliche Darstellung zu beschreiben. Das Verfahren soll insbesondere die nachträgliche Veränderung des Drehpunktes einer virtuellen oder reellen Kamera gewährleisten, nachdem die Perspektivansichten ein und derselben Szenerie bzw. ein und desselben Objektes von besagter Kamera aufgezeichnet worden sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Anpassung von Perspektivansichten an eine räumliche Darstellung, wobei k = 1. .n Perspektivansichten im gleichen Format eines zweidimensionalen Rasters gegeben sind, umfassend folgende Schritte:
  • - Festlegen eines Kameradrehpunktes in der Perspektivansicht k = 1,
  • - Erkennen des durch den Kameradrehpunkt repräsentierten Objektes in den Perspektivansichten k = 1 und k = 2 und Festlegen eines dem in Perspektivansicht k = 1 festgelegten Kameradrehpunktes äquivalenten Rasterpunktes in Perspektivansicht k = 2,
  • - Horizontales Verschieben des Bildinhaltes der Perspektivansicht k = 2 um so viele horizontale Rasterpunkte, bis der in der Perspektivansicht k = 2 festgelegte äquivalente Rasterpunkt auf der gleichen Rasterstelle angeordnet ist, wie der in der Perspektivansicht k = 1 festgelegte Kameradrehpunkt, sowie
  • - ggf. Wiederholen der Schritte 2 und 3 für alle weiteren Perspektivansichten k = 3. .n an Stelle der Perspektivansicht k = 2, wobei als Bezugspunkt stets der im ersten Schritt festgelegte Kameradrehpunkt in der Perspektivansicht k = 1 gilt.
Es ist klar, daß der verschobene Bildinhalt der Perspektivansicht k = 2 aus Schritt 3 in dieser verschobenen Form dann die neue, veränderte Perspektivansicht k = 2 bildet. Entsprechendes gilt für die in Schritt 4 bezogenen Ansichten k = 3. .n.
Der Schritt des Erkennens des durch den Kameradrehpunkt repräsentierten Objektes kann vorzugsweise über Objekterkennungsmechanismen erfolgen. Geeignete, insbesondere automatisch ausführbare Verfahren sind hierzu im Stand der Technik bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.
Das daraus resultierende Festlegen eines dem in Perspektivansicht k = 1 festgelegten Kameradrehpunktes äquivalenten Rasterpunktes in den entsprechenden Ansichten kann über einen geometrischen Vergleich bzw. eine Wichtung der als identisch erkannten Objekte in den zwei gerade in Bearbeitung befindlichen Ansichten (eine davon ist immer die Ansicht 1) durchgeführt werden.
Die für die Verfahrensschritte zu Grunde gelegten Perspektivansichten können beispielsweise mit einer optischen Vorrichtung aufgezeichnet oder in einer Recheneinrichtung generiert werden.
Vorzugsweise werden die zu Grunde gelegten k = 1. .n Perspektivansichten um ein denselben Kameradrehpunkt aufgenommen bzw. generiert, wobei der entsprechende Kameradrehwinkel, der von einer ersten Kameraposition, dem Kameradrehpunkt und einer benachbarten Kameraposition eingeschlossen wird, vorzugsweise immer derselbe ist.
Es ist außerdem denkbar, daß die Perspektivansichten mit Kameras aufgenommen werden, die alle zueinander parallele optische Aufnahmeachsen aufweisen, d. h. die Kameras werden einfach senkrecht zur Aufnahmeachse versetzt. Dies ist beispielsweise auch der Fall, wenn man acht Kameras auf einer Geraden nebeneinander derart anordnet, daß die optischen Achsen parallel zueinander sind.
Es liegt überdies auch im Rahmen der Erfindung, das Verfahren sequentiell auf komplette Bildsätze anzuwenden, um beispielsweise ganze Filme nachzubearbeiten.
Der festgelegte Kameradrehpunkt kann bevorzugt der Nahpunkt des Objektes bzw. der Szenerie sein, d. h. der Kameradrehpunkt ist der der ersten Kameraposition nächstgelegene Punkt des Objektes bzw. der Szenerie bezogen auf das jeweils betrachtete Teilvolumen. Bei diesen Voraussetzungen wird dann das räumliche Bild unter Zugrundelegung der verfahrensgemäß bearbeiteten Perspektivansichten vorzugsweise in die Anordnung hineinragen und der zuvorderst wahrgenommene Punkt liegt i. d. R. etwa in der Bildgeberebene. Diese gilt insbesondere für Lentikularverfahren oder Barriereverfahren, kann jedoch auch für vielerlei andersartige Anordnungen gelten.
Ist hingegen der festgelegte Kameradrehpunkt ungleich dem Nahpunkt und liegt er auf dem Objekt bzw. in der Szenerie in Kamerablickrichtung deutlich hinter dem Nahpunkt, so wird das räumlich wahrgenommene Bild auf Grundlage der verfahrensgemäß editierten Perspektivansichten i. d. R. zumindest teilweise aus dem Bild herausragen.
Die dem Verfahren zu Grunde gelegten vorgegebenen Perspektivansichten können demnach erfindungsgemäß derart verändert werden, daß der räumliche Eindruck, insbesondere die Tiefenverhältnisse, definiert beeinflußt werden, obwohl ihre Aufnahme bzw. Generation schon abgeschlossen ist und mitunter auch merklich zeitlich zurückliegen kann.
In einer abgewandelten und doch wesensverwandten Form kann das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt verändert ausgeführt werden:
Verfahren zur Anpassung von Perspektivansichten an eine räumliche Darstellung, wobei k = 1. .n Perspektivansichten im gleichen Format eines zweidimensionalen Rasters gegeben sind, umfassend folgende Schritte:
  • - Festlegen eines Verschiebungsoffsets xoffset in Einheiten des Rasterformates bzgl. der horizontalen Rasterrichtung,
  • - Verschieben des Bildinhaltes der Perspektivansichten k = 2. .n um jeweils (k - 1).xoffset horizontale Rasterpunkte.
Diese Abwandlung des Verfahrens resultiert daraus, daß erfahrungsgemäß bei der Durchführung des ursprünglichen Verfahrens die Verschiebung oftmals inhärent im wesentlichen wie in der Abwandlung beschrieben ausgeführt wird. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn der o. g. Kameradrehwinkel zwischen den Perspektivansichten stets der gleiche ist.
Lediglich die Eingangsparameter unterscheiden sich: Wird im ursprünglichen Verfahren der Kameradrehpunkt festgelegt, so wird bei der abgewandelten Form der xoffset Offset vorgegeben.
Dieses abgewandelte Verfahren eignet sich hervorragend, um hardwaremäßig in einer 3D- Kamera umgesetzt zu werden. Dazu werden - wie eingangs bereits beschrieben - z. B. n = 8 Kameras auf einer Geraden derart angeordnet, daß sie alle parallele optische Achsen bzgl. der Aufnahmerichtung aufweisen. Eine einfache Programmierung der Hardware der Kameras k' = 1. .n sorgt nun dafür, daß das jeweils von einer Kamera k' aufgenommene Bild sofort entsprechend dem genannten Verfahren um die Strecke (k' - 1).xoffset verschoben wird. Im Ergebnis werden von den n Kameras Bilder geliefert, die immediat zur Darstellung auf einer Anordnung zur räumlichen Darstellung weiterverarbeitet werden können.
Eine solche 3D-Kamera findet besonders zur Aufnahme von Bewegtbildern Verwendung.
Es soll noch angemerkt werden, daß an Stelle von tatsächlichen Perspektivansichten auch andere Bildinhalte erfindungsgemäß bearbeitet werden können, z. B. Orthogonalprojektionen auf 3D-Koordinatensysteme und ähnliches.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zur Anpassung von Perspektivansichten an eine räumliche Darstellung, worin k = 1. .n Perspektivansichten im gleichen Format eines zweidimensionalen Rasters abgespeichert sind. Die Vorrichtung umfaßt überdies:
  • - Mittel zum Festlegen eines Kameradrehpunktes in der Perspektivansicht k = 1,
  • - Mittel zum Erkennen des durch den Kameradrehpunkt repräsentierten Objektes in den Perspektivansichten k = 1 und k = 2 und Mittel zum Festlegen eines dem in Perspektivansicht k = 1 festgelegten Kameradrehpunktes äquivalenten Rasterpunktes in Perspektivansicht k = 2, und
  • - Mittel zum horizontalen Verschieben des Bildinhaltes der Perspektivansicht k = 2 um so viele horizontale Rasterpunkte, bis der in der Perspektivansicht k = 2 festgelegte äquivalente Rasterpunkt auf der gleichen Rasterstelle angeordnet ist, wie der in der Perspektivansicht k = 1 festgelegte Kameradrehpunkt und Mittel zum Abspeichern der derart verschobenen Perspektivansicht k = 2.
Die Mittel zum Mittel zum Erkennen des durch den Kameradrehpunkt repräsentierten Objektes in den Perspektivansichten k = 1 und k = 2, die Mittel zum Festlegen eines dem in Perspektivansicht k = 1 festgelegten Kameradrehpunktes äquivalenten Rasterpunktes in Perspektivansicht k = 2, die Mittel zum Abspeichern der derart verschobenen Perspektivansicht k = 2 und die Mittel zum horizontalen Verschieben des Bildinhaltes sind selbstverständlich auch in der Lage, ihre Funktion für alle weiteren Perspektivansichten k = 3. .n an Stelle der Perspektivansicht k = 2, wobei als Bezugspunkt stets der zuallererst festgelegte Kameradrehpunkt in der Perspektivansicht k = 1 gilt, auszuführen.
Die Mittel zum Erkennen des durch den Kameradrehpunkt repräsentierten Objektes können vorzugsweise Objekterkennungsmechanismen als Implementation beinhalten. Geeignete, insbesondere automatisierbare und in Vorrichtungen integrierbare Verfahren sind hierzu im Stand der Technik bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.
Die Mittel zum Festlegen eines dem in Perspektivansicht k = 1 festgelegten Kameradrehpunktes äquivalenten Rasterpunktes in den entsprechenden Ansichten können Mittel zu geometrischen Vergleichen bzw. geometrischen Wichtungen der als identisch erkannten Objekte in den zwei gerade in Bearbeitung befindlichen Ansichten (eine davon ist immer die Ansicht 1) umfassen.
In einer erweiterten Form des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Bestimmung des Nahpunktes durch ein Nahpunktbestimmungsverfahren eindeutig festgelegt werden. Dies kann insbesondere bei der Ausbildung von Vorrichtungen, die das erfindungsgemäße Verfahren implementieren sollen, von großem Vorteil sein.
Hierzu umfaßt das erfindungsgemäße, oben beschriebene Verfahren ein Nahpunktbestimmungsverfahren, welches den Nahpunkt für ein zweidimensionales Bild mit vorgegebener zugehöriger Bildreliefinformation ermittelt. Dies bedeutet, daß das Nahpunktbestimmungsverfahren nur bei Vorgabe eines zweidimensionalen Bildes, welches einer der Perspektivansichten entspricht, und einer entsprechenden gegebenen Bildreliefinformation angewendet werden kann.
Das Nahpunktbestimmungsverfahren umfaßt die folgenden Verfahrensschritte:
  • - Markierung eines als Parameter wählbaren Vieleckes in besagtem zweidimensionalen Bild,
  • - Festlegen der zu den n höchsten Erhebungen gehörenden Bildpunkte im zweidimensionalen Bild innerhalb besagten Vielecks an Hand der Bildreliefinformation, wobei n als Parameter eine natürliche Zahl ist und in dem Falle, daß mehr als n gleich hohe höchste Erhebungen vorhanden sind, die Zahl n auf die Anzahl dieser gleich hohen höchsten Erhebungen gesetzt wird und die zu den höchsten Erhebungen gehörenden Bildpunkte im zweidimensionalen Bild innerhalb besagten Vielecks an Hand der Bildreliefinformation entsprechend festgelegt werden,
  • - Berechnen der Abstände der zu den festgelegten höchsten Erhebungen gehörenden Bildpunkte im zweidimensionalen Bild zum Flächenmittelpunkt des Vieleckes bezüglich der Bildebene des zweidimensionalen Bildes,
  • - Auswahl des Bildpunktes aus den zu den festgelegten höchsten Erhebungen gehörenden Bildpunkten im zweidimensionalen Bild, dessen besagter berechneter Abstand am kleinsten ist, als Nahpunkt,
wodurch, sich ein solcher Nahpunkt ergibt, der als Kameradrehpunkt für die Aufnahme/Berechnung von Perspektivansichten geeignet ist.
Das wählbare Vieleck ist vorzugsweise konvex, besonders bevorzugt als Rechteck ausgebildet.
Weiterhin gilt bevorzugt, daß das zweidimensionale Bild sowie das Vieleck rechteckförmig ausgebildet sind, das Vieleck die gleichen Seitenverhältnisse aufweist, wie das zweidimensionale Bild, der Flächenmittelpunkt des Vieleckes mit dem des zweidimensionalen Bildes zusammenfällt und darüber hinaus das Vieleck ein Neuntel des Flächeninhaltes des zweidimensionalen Bildes umfaßt.
Unter Zuhilfenahme dieser Erweiterung in Form des Nahpunktbestimmungsverfahrens kann auf einfache und eindeutige Weise der Nahpunkt bestimmt werden, vorausgesetzt es liegt zu einer der Perspektivansichten die Bildreliefinformation, auch Tiefenschlüssel genannt, vor.
Die Erfindung soll nachfolgend an Hand einiger Zeichnungen illustriert werden.
In den Zeichnungen zeigen in
Fig. 1-4 vier verschiedene Perspektiven, die unter Verwendung jeweils desselben Kameradrehpunktes erzeugt wurden, wobei der Kameradrehwinkel (entsprechend der obigen Auslegung) zwischen benachbarten Perspektivansichten stets der gleiche ist,
Fig. 5 eine additive Überlagerung zweier Perspektivansichten (k = 1 und k = 2),
Fig. 6 eine additive Überlagerung zweier Perspektivansichten (k = 1 und k = 2), wobei die Ansicht k = 2 bereits verfahrensgemäß horizontal derart verschoben ist, daß der hier festgelegte Kameradrehpunkt P in beiden Ansichten an der gleichen Stelle wiedergegeben wird, und in
Fig. 7-10 das Aussehen der Perspektivansichten k = 1. .4 nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Fig. 1-4 zeigen vier verschiedene Perspektiven, die unter Verwendung jeweils desselben Kameradrehpunktes V erzeugt wurden, wobei der Kameradrehwinkel (entsprechend der obigen Auslegung) zwischen benachbarten Perspektivansichten stets der gleiche ist. Diese vier Ansichten sollen die "Rohdaten" zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens bilden.
In diesem Fall wurden die Ansichten unter Zuhilfenahme einer Recheneinrichtung generiert; es ist jedoch auch auf vielerlei andere Weise möglich, diese Form der "Rohdaten" zu gewinnen (z. B. über eine optische Vorrichtung).
Die Ansichten haben alle beispielhaft dasselbe Format (z. B. 320 × 240), was hier in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Auf diese gegebenen vier Ansichten wird also das erfindungsgemäße Verfahren zur Anpassung von Perspektivansichten an eine räumliche Darstellung, wobei k = 1. .n Perspektivansichten im gleichen Format eines zweidimensionalen Rasters gegeben sind, angewendet. Es umfaßt folgende Schritte:
  • - Festlegen eines Kameradrehpunktes P in der Perspektivansicht k = 1,
  • - Erkennen des durch den Kameradrehpunkt P repräsentierten Objektes in den
  • - Perspektivansichten k = 1 und k = 2 und Festlegen eines dem in Perspektivansicht k = 1 festgelegten Kameradrehpunktes P äquivalenten Rasterpunktes P' in Perspektivansicht k = 2,
  • - Horizontales Verschieben des Bildinhaltes der Perspektivansicht k = 2 um so viele horizontale Rasterpunkte, bis der in der Perspektivansicht k = 2 festgelegte äquivalente Rasterpunkt P' auf der gleichen Rasterstelle angeordnet ist, wie der in der Perspektivansicht k = 1 festgelegte Kameradrehpunkt, sowie
  • - ggf. Wiederholen der Schritte 2 und 3 für alle weiteren Perspektivansichten k = 3. .n an Stelle der Perspektivansicht k = 2, wobei als Bezugspunkt stets der im ersten Schritt festgelegte Kameradrehpunkt P in der Perspektivansicht k = 1 gilt.
Es ist klar, daß der verschobene Bildinhalt der Perspektivansicht k = 2 aus Schritt 3 in dieser verschobenen Form dann die neue, veränderte Perspektivansicht k = 2 bildet. Entsprechendes gilt für die in Schritt 4 bezogenen Ansichten k = 3. .n. Die verfahrensgemäß veränderten Perspektivansichten sind in den Fig. 7-10 ersichtlich.
Zum besseren Verständnis sind in Fig. 5 und Fig. 6 Überlagerungen der Ansichten k = 1 und k = 2 gezeigt.
In Fig. 5 wird gezeigt, wie eine additive Überlagerung dieser beiden Ansichten aussieht. Es ist klar zu erkennen, daß der zur Aufnahme bzw. Generation verwendete Kamerafixpunkt bzw. - drehpunkt V in beiden Ansichten an ein- und derselben Rasterstelle liegt.
In Fig. 6 ist der in der Ansicht k = 1 festgelegte Kameradrehpunkt P mit dem korrespondierenden Punkt P' der Ansicht k = 2 bereits durch die erfindungsgemäße Verschiebung zur Deckung gebracht.
Der festgelegte Kameradrehpunkt P kann - wie hier gezeigt - bevorzugt der Nahpunkt des Objektes bzw. der Szenerie sein, d. h. der Kameradrehpunkt ist der der ersten Kameraposition (Ansicht k = 1) nächstgelegene Punkt des Objektes bzw. der Szenerie bezogen auf das jeweils betrachtete Teilvolumen. Bei diesen Voraussetzungen wird dann das räumliche Bild unter Zugrundelegung der verfahrensgemäß bearbeiteten Perspektivansichten vorzugsweise in die Anordnung hineinragen und der zuvorderst wahrgenommene Punkt liegt i. d. R. etwa in der Bildgeberebene. Diese gilt insbesondere für Lentikularverfahren oder Barriereverfahren, kann jedoch auch für vielerlei andersartige Anordnungen gelten.
Die dem Verfahren zu Grunde gelegten vorgegebenen Perspektivansichten können demnach erfindungsgemäß derart verändert werden, daß der räumliche Eindruck, insbesondere die Tiefenverhältnisse, definiert beeinflußt werden, obwohl ihre Aufnahme bzw. Generation schon abgeschlossen ist und mitunter auch merklich zeitlich zurückliegen kann.
In einer abgewandelten und doch wesensverwandten Form kann das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt ausgeführt werden:
Das abgewandelte Verfahren zur Anpassung von Perspektivansichten an eine räumliche Darstellung, wobei k = 1. .n Perspektivansichten im gleichen Format eines zweidimensionalen Rasters gegeben sind, umfaßt dann folgende Schritte:
  • - Festlegen eines Verschiebungsoffsets xoffset in Einheiten des Rasterformates bzgl. der horizontalen Rasterrichtung,
  • - Verschieben des Bildinhaltes der Perspektivansichten k = 2. .n um jeweils (k - 1).xoffset horizontale Rasterpunkte.
Zur Veranschaulichung können wiederum die Zeichnungen Fig. 1-10 herangezogen werden:
Die Fig. 1-4 zeigen vier verschiedene Perspektiven, die unter Verwendung jeweils desselben Kameradrehpunktes erzeugt wurden, wobei der Kameradrehwinkel (entsprechend der obigen Auslegung) zwischen benachbarten Perspektivansichten stets der gleiche ist. Diese vier Ansichten sollen die "Rohdaten" zur Illustration des abgewandelten Verfahrens bilden. Die Ansichten haben alle dasselbe Format.
Zwischen den Zeichnungen Fig. 1 und 2 wurde eine Meßlinie eingefügt, die das hier gewählte Verschiebungsoffset xoffset zeigt.
Das Ergebnis nach Durchführung des Verfahrens ist für die ursprünglichen Ansichten nach Fig. 1-4 in Fig. 7-10 zu sehen.
Es soll noch angemerkt werden, daß an Stelle von tatsächlichen Perspektivansichten auch andere Bildinhalte erfindungsgemäß bearbeitet werden können, z. B. Orthogonalprojektionen auf 3D-Koordinatensysteme und ähnliches.
In einer erweiterten Form des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Bestimmung des Nahpunktes durch ein Nahpunktbestimmungsverfahren eindeutig festgelegt werden. Dies kann insbesondere bei der Ausbildung von Vorrichtungen, die das erfindungsgemäße Verfahren implementieren sollen, von großem Vorteil sein.
Hierzu umfaßt daß erfindungsgemäße, oben beschriebene Verfahren ein Nahpunktbestimmungsverfahren, welches den Nahpunkt für ein zweidimensionales Bild mit vorgegebener zugehöriger Bildreliefinformation ermittelt. Dies bedeutet, daß das Nahpunktbestimmungsverfahren nur bei Vorgabe eines zweidimensionalen Bildes, welches einer der Perspektivansichten entspricht, und einer entsprechenden gegebenen Bildreliefinformation angewendet werden kann.
Das Nahpunktbestimmungsverfahren umfaßt die folgenden Verfahrensschritte:
  • - Markierung eines als Parameter wählbaren Vieleckes in besagtem zweidimensionalen Bild,
  • - Festlegen der zu den n höchsten Erhebungen gehörenden Bildpunkte im zweidimensionalen Bild innerhalb besagten Vielecks an Hand der Bildreliefinformation, wobei n als Parameter eine natürliche Zahl ist und in dem Falle, daß mehr als n gleich hohe höchste Erhebungen vorhanden sind, die Zahl n auf die Anzahl dieser gleich hohen höchsten Erhebungen gesetzt wird und die zu den höchsten Erhebungen gehörenden Bildpunkte im zweidimensionalen Bild innerhalb besagten Vielecks an Hand der Bildreliefinformation entsprechend festgelegt werden,
  • - Berechnen der Abstände der zu den festgelegten höchsten Erhebungen gehörenden Bildpunkte im zweidimensionalen Bild zum Flächenmittelpunkt des Vieleckes bezüglich der Bildebene des zweidimensionalen Bildes,
  • - Auswahl des Bildpunktes aus den zu den festgelegten höchsten Erhebungen gehörenden Bildpunkten im zweidimensionalen Bild, dessen besagter berechneter Abstand am kleinsten ist, als Nahpunkt,
wodurch sich ein solcher Nahpunkt ergibt, der als Kameradrehpunkt für die Aufnahme/Berechnung von Perspektivansichten geeignet ist.
Das wählbare Vieleck ist vorzugsweise konvex, besonders bevorzugt als Rechteck ausgebildet.
Weiterhin gilt bevorzugt, daß das zweidimensionale Bild sowie das Vieleck rechteckförmig ausgebildet sind, das Vieleck die gleichen Seitenverhältnisse aufweist, wie das zweidimensionale Bild, der Flächenmittelpunkt des Vieleckes mit dem des zweidimensionalen Bildes zusammenfällt und darüber hinaus das Vieleck ein Neuntel des Flächeninhaltes des zweidimensionalen Bildes umfaßt.
Unter Zuhilfenahme dieser Erweiterung in Form des Nahpunktbestimmungsverfahrens kann auf einfache und eindeutige Weise der Nahpunkt bestimmt werden, vorausgesetzt es liegt zu einer der Perspektivansichten die Bildreliefinformation, auch Tiefenschlüssel genannt, vor.
Alle Ausprägungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bieten eine einfache und praktikable Möglichkeit, bereits vorliegende Perspektivansichten derart zu bearbeiten, daß sie hernach bei ihrer Zugrundelegung für eine räumliche Darstellung definierte räumliche Wahrnehmungseigenschaften aufweisen.
Überdies schaffen die erfindungsgemäßen Verfahren bzw. Vorrichtungen eine vorteilhafte Basis für die beschriebene, einfach umsetzbare 3D-Kamera.
Bezugszeichenliste
P Referenzpunkt in der Perspektivansicht k = 1
P' äquivalenter Punkt in der Perspektivansicht k = 2
V ursprünglicher Kameradrehpunkt
xoffset
horizontales Offset zur Verschiebung des Bildinhaltes

Claims (11)

1. Verfahren zur Anpassung von Perspektivansichten an eine räumliche Darstellung, wobei k = 1. .n Perspektivansichten im gleichen Format eines zweidimensionalen Rasters gegeben sind, umfassend folgende Schritte:
  • - Festlegen eines Kameradrehpunktes in der Perspektivansicht k = 1,
  • - Erkennen des durch den Kameradrehpunkt repräsentierten Objektes in den Perspektivansichten k = 1 und k = 2 und Festlegen eines dem in Perspektivansicht k = 1 festgelegten Kameradrehpunktes äquivalenten Rasterpunktes in Perspektivansicht k = 2,
  • - Horizontales Verschieben des Bildinhaltes der Perspektivansicht k = 2 um so viele horizontale Rasterpunkte, bis der in der Perspektivansicht k = 2 festgelegte äquivalente Rasterpunkt auf der gleichen Rasterstelle angeordnet ist, wie der in der Perspektivansicht k = 1 festgelegte Kameradrehpunkt, sowie
  • - ggf. Wiederholen der Schritte 2 und 3 für alle weiteren Perspektivansichten k = 3. .n an Stelle der Perspektivansicht k = 2, wobei als Bezugspunkt stets der im ersten Schritt festgelegte Kameradrehpunkt in der Perspektivansicht k = 1 gilt.
2. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die k = 1. .n Perspektivansichten durch eine optische Vorrichtung vorgegeben werden.
3. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die k = 1. .n Perspektivansichten zur Vorgabe für das Verfahren in einer Recheneinrichtung generiert werden.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu Grunde gelegten k = 1. .n Perspektivansichten um ein denselben Kameradrehpunkt aufgenommen bzw. generiert werden oder wurden, wobei der entsprechende Kameradrehwinkel, der von einer beliebigen ersten Kameraposition, dem Kameradrehpunkt und einer benachbarten Kameraposition eingeschlossen wird, vorzugsweise immer derselbe ist.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der festgelegte Kameradrehpunkt der Nahpunkt des Objektes bzw. der Szenerie ist, d. h. der Kameradrehpunkt ist der der ersten Kameraposition nächstgelegene Punkt des Objektes bzw. der Szenerie bezogen auf das betrachtete Teilvolumen.
6. Verfahren zur Anpassung von Perspektivansichten an eine räumliche Darstellung, wobei k = 1. .n Perspektivansichten im gleichen Format eines zweidimensionalen Rasters gegeben sind, umfassend folgende Schritte:
  • - Festlegen eines Verschiebungsoffsets xoffset in Einheiten des Rasterformates bzgl. der horizontalen Rasterrichtung,
  • - Verschieben des Bildinhaltes der Perspektivansichten k = 2. .n um jeweils (k - 1).xoffset horizontale Rasterpunkte.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nahpunkt ermittelt wird durch ein Nahpunktbestimmungsverfahren für ein zweidimensionales Bild, welches einer der Perspektivansichten entspricht, mit gegebener zugehöriger Bildreliefinformation, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
  • - Markierung eines als Parameter wählbaren Vieleckes in besagtem zweidimensionalen Bild,
  • - Festlegen der zu den n höchsten Erhebungen gehörenden Bildpunkte im zweidimensionalen Bild innerhalb besagten Vielecks an Hand der Bildreliefinformation, wobei n als Parameter eine natürliche Zahl ist und in dem Falle, daß mehr als n gleich hohe höchste Erhebungen vorhanden sind, die Zahl n auf die Anzahl dieser gleich hohen höchsten Erhebungen gesetzt wird und die zu den höchsten Erhebungen gehörenden Bildpunkte im zweidimensionalen Bild innerhalb besagten Vielecks an Hand der Bildreliefinformation entsprechend festgelegt werden,
  • - Berechnen der Abstände der zu den festgelegten höchsten Erhebungen gehörenden Bildpunkte im zweidimensionalen Bild zum Flächenmittelpunkt des Vieleckes bezüglich der Bildebene des zweidimensionalen Bildes,
  • - Auswahl des Bildpunktes aus den zu den festgelegten höchsten Erhebungen gehörenden Bildpunkten im zweidimensionalen Bild, dessen besagter berechneter Abstand am kleinsten ist, als Nahpunkt,
wodurch sich ein solcher Nahpunkt ergibt, der als Kameradrehpunkt für die Aufnahme/Berechnung von Perspektivansichten geeignet ist.
8. Nahpunktbestimmungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wählbare Vieleck vorzugsweise konvex, besonders bevorzugt Rechteck ausgebildet ist.
9. Nahpunktbestimmungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweidimensionale Bild sowie das Vieleck rechteckförmig ausgebildet sind, das Vieleck die gleichen Seitenverhältnisse aufweist, wie das zweidimensionale Bild, der Flächenmittelpunkt des Vieleckes mit dem des zweidimensionalen Bildes zusammenfällt und darüber hinaus das Vieleck ein Neuntel des Flächeninhaltes des zweidimensionalen Bildes umfaßt.
10. Vorrichtung zur Anpassung von Perspektivansichten an eine räumliche Darstellung, worin k = 1. .n Perspektivansichten im gleichen Format eines zweidimensionalen Rasters abgespeichert sind, umfassend:
Mittel zum Festlegen eines Kameradrehpunktes in der Perspektivansicht k = 1,
Mittel zum Erkennen des durch den Kameradrehpunkt repräsentierten Objektes in den Perspektivansichten k = 1 und k = 2 und Mittel zum Festlegen eines dem in Perspektivansicht k = 1 festgelegten Kameradrehpunktes äquivalenten Rasterpunktes in Perspektivansicht k = 2, und
Mittel zum horizontalen Verschieben des Bildinhaltes der Perspektivansicht k = 2 um so viele horizontale Rasterpunkte, bis der in der Perspektivansicht k = 2 festgelegte äquivalente Rasterpunkt auf der gleichen Rasterstelle angeordnet ist, wie der in der Perspektivansicht k = 1 festgelegte Kameradrehpunkt und Mittel zum Abspeichern der derart verschobenen Perspektivansicht k = 2,
wobei die Mittel zum Mittel zum Erkennen des durch den Kameradrehpunkt repräsentierten Objektes in den Perspektivansichten k = 1 und k = 2, die Mittel zum Festlegen eines dem in Perspektivansicht k = 1 festgelegten Kameradrehpunktes äquivalenten Rasterpunktes in Perspektivansicht k = 2, die Mittel zum Abspeichern der derart verschobenen Perspektivansicht k = 2 und die Mittel zum horizontalen Verschieben des Bildinhaltes in der Lage sind, ihre Funktion für alle weiteren Perspektivansichten k = 3. .n an Stelle der Perspektivansicht k = 2, wobei als Bezugspunkt stets der zuallererst festgelegte Kameradrehpunkt in der Perspektivansicht k = 1 gilt, auszuführen.
11. 3D-Kamera, umfassend mehrere (k' = 1. .n), vorzugsweise n = 8 Kameras, die auf einer Geraden derart angeordnet sind, daß sie alle parallele optische Achsen bzgl. der Aufnahmerichtung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne Kamera k' über Mittel verfügt, die das jeweils von ihr aufgenommene Bild entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 6 horizontal um die Strecke (k' - 1).xoffset verschiebt.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3522046A (en) * 1967-04-18 1970-07-28 Gen Electric Three-dimensional color pictures and method of making
DE4416935C2 (de) * 1994-05-13 1996-03-14 Terlutter Rolf Dr Verfahren zum Erzeugen räumlich wirkender Bilder
DE4444697A1 (de) * 1994-12-15 1996-06-20 Bodenseewerk Geraetetech Verfahren und Vorrichtung zur Stereobildauswertung
US5831619A (en) * 1994-09-29 1998-11-03 Fujitsu Limited System for generating image of three-dimensional object seen from specified viewpoint
DE19820326A1 (de) * 1998-05-07 1999-11-18 Kuehnle Karl Gerhard Verfahren für Raumeigenschaften erfassende foto-, film- und videotechnische Aufnahmen und Druckvorlagen zur Abbildung auf Flächen und Vorrichtung zur Wiedergabe für räumliches Sehen
EP0973063A1 (de) * 1996-06-07 2000-01-19 Photo Craft Co., Ltd Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines dreidimensionalen bildes
US6028606A (en) * 1996-08-02 2000-02-22 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Camera simulation system
DE19853608A1 (de) * 1998-11-20 2000-05-25 Siegbert Hentschke 3D-Portraitierung

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3522046A (en) * 1967-04-18 1970-07-28 Gen Electric Three-dimensional color pictures and method of making
DE4416935C2 (de) * 1994-05-13 1996-03-14 Terlutter Rolf Dr Verfahren zum Erzeugen räumlich wirkender Bilder
US5831619A (en) * 1994-09-29 1998-11-03 Fujitsu Limited System for generating image of three-dimensional object seen from specified viewpoint
DE4444697A1 (de) * 1994-12-15 1996-06-20 Bodenseewerk Geraetetech Verfahren und Vorrichtung zur Stereobildauswertung
EP0973063A1 (de) * 1996-06-07 2000-01-19 Photo Craft Co., Ltd Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines dreidimensionalen bildes
US6028606A (en) * 1996-08-02 2000-02-22 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Camera simulation system
DE19820326A1 (de) * 1998-05-07 1999-11-18 Kuehnle Karl Gerhard Verfahren für Raumeigenschaften erfassende foto-, film- und videotechnische Aufnahmen und Druckvorlagen zur Abbildung auf Flächen und Vorrichtung zur Wiedergabe für räumliches Sehen
DE19853608A1 (de) * 1998-11-20 2000-05-25 Siegbert Hentschke 3D-Portraitierung

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