JP2010515303A - 複雑適応2D−to−3Dビデオシーケンス変換 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は一般に、ステレオビデオ技術に関し、より詳細には、複雑適応2D−to−3D画像およびビデオ変換に対する技術に関する。
ステレオビデオ技術の発展は、左右のビューの間の両眼視差によって、実際的なシーンの3次元(3D)の知覚を可能にする。これは人間の視覚システムによく似ており、人間の視覚システムは、我々の左右の眼によって見られる2つの異なるビューを取得できる。ステレオビデオ技術は、人間の脳の重要な部分だけが両眼情報の処理に専用であるという仮定に基づいている。すなわち、これらのステレオシステムは我々の脳の機能を利用して、ビューの視差を測定し、観察者からのシーン中のオブジェクトの相対距離を測定する。
ステップS110において、画像奥行き推定モジュール40は、画像中の各画素に対して奥行きを推定する。ステレオビューが単眼画像とその関連する奥行きマップから発生される。一般に、画像奥行き推定プロセスは、観察から取得される1組のルールに基づいている。一例として、屋外の画像に対して、上部側は空を表す可能性が強く、地面は通常、画像の下部に位置している。これは、画像の中心および下部側が、一般的な画像における上部側よりもより近い傾向があるという観測に適合する。最も重要な部分は、オブジェクトの正確な奥行きを取得する代わりに、オブジェクト間の相対位置を発見することである。上述したようなルールは、オブジェクト間の相対位置(例えば、上部側は、中心および下部側より遠い)を検出するための基本的なガイドラインを与える。いったん(どちらがどちらよりも遠いような)オブジェクト間の関係が推定されると、オブジェクトの奥行きが、奥行きにおける線形または非線形の補間を使用することにより推定できる。
画像分類サブモジュール42は最初に、(ステップS108において)“平坦画像”および“非平坦画像”のクラスに画像を分類する。平坦画像クラスは、ほとんど奥行き情報を含まず、したがって、奥行きの推定は必要とされない。一般に、可能性のある平坦画像には、2種類の画像がある。平坦なシーンの画像の第1のタイプは、ズームされた画像である。ズームされた画像において、画像中の画素の奥行きの差異は、ズームモジュール18によるズーム効果により、視覚的に無視できるほどである。平坦なシーンの画像の第2のタイプは、90度のカメラの仰角による上(または下)からのビューに対応する画像を含む。上からのビューの画像は、ユーザが飛行機中で立っている間に、または他のいくつかの場所において、地球、地面などの方を見下ろしている間に、取り込まれた画像である。下からのビューの画像は、ユーザが立っているか、または他のいくつかの場所におり、画像を取り込むために見上げている間に取り込まれた画像である。
平坦画像クラスはほとんど奥行き情報を含まないことから、(ステップS108において)平坦画像であると決定されたそれらの画像は、奥行き推定を必要としない。したがって、以下の記述は、非平坦画像に対してステップS110において実行される画像奥行きマップ推定に関する。例示的な実施形態は、画像画素の実際の奥行きを回復しない。代わりに、例示的な実施形態は、画像奥行きマップを発生させるか、または推定して、元の画像の3D効果を向上させる。ステップS110の画像奥行きマップ推定プロセスは、2つの基本的な仮定に基づいている。第1の仮定は、シーンは多数のオブジェクトによって構成され、同じオブジェクトに対応する画素はより近い奥行き値を有し、それらの差異は無視してよいものとし得ることである。第2の仮定は、ほとんどの非平坦画像に対して、オブジェクトの奥行きは、上部から下部にかけて減少するということである。仮定に対していくつかの反対の例があり、それらは、例えば、屋内のシーンや、閉塞が発生するケースである。しかしながら、そのようなシーンの検出は、極度に難しく、時間を消費し、利用可能な低複雑さ解決方法がない。一般に、上で示した2つの仮定は、ほとんどのビデオクリップに対して有効であり、反対の例は、発生される3D画像の視覚効果に対し重大な影響を与えない。
多数のビデオクリップに対して方法100をテストした。発生されるステレオビューは、ホログラフィックデバイスおよびステレオデバイスのようなメカニズムによって表示されるのに適しているが、高価でない赤および青のアナグリフを使用して、結果として生じる3D効果を実証した。アナグリフの結果は、一般に、元の画像中のオブジェクトに直接隣接した、元の画像中のオブジェクトの半透明シャドウまたはゴーストを実証する。赤および青のアナグリフは、青色および/または赤色により、半透明シャドウまたはゴーストに色をつける。1対の赤および青の3D眼鏡により、著しく向上した3D効果を観察できる。実験結果は、変換されたビデオの3D効果が実に明白であることを示している。
Claims (30)
- 方法において、
2D入力を解析することと、
平坦画像クラスと非平坦画像クラスとから選択されるクラスに前記2D入力のフレームを分類することと、
奥行きマップ推定を生成するために、前記非平坦画像クラスとして分類されたそれらのフレームを、複雑さに基づいて、自動的に、かつ適応的に処理することと、
前記平坦画像クラスとして分類されたそれらのフレームを直接に、前記非平坦画像クラスとして分類されたそれらのフレームを前記処理ステップ後に、3Dステレオ画像に変換することとを含む方法。 - 前記処理ステップは、前記奥行きマップ推定を推定することと、現在のアプリケーションが前記非平坦画像クラスとして分類されたフレームに対して低複雑さ解決方法を要求するかどうかを決定することと、前記低複雑さ解決方法が要求されるとき、前記奥行きマップ推定を使用して、前記非平坦画像クラスとして分類されたそれらのフレームを直接変換することとを含む請求項1記載の方法。
- 前記処理ステップは、前記非平坦画像クラスとして分類されたフレームを多数のセグメント化された領域にオブジェクトセグメント化することと、前記セグメント化された領域の画素奥行きを調整することとをさらに含む請求項2記載の方法。
- 前記処理ステップは、利用可能な計算リソースと計算複雑さ要求とを決定することと、前記低複雑さ解決方法、中複雑さ解決方法、または高複雑さ解決方法を選択して、前記計算複雑さ要求を満たすこととをさらに含み、
前記高複雑さ解決方法または前記中複雑さ解決方法が要求される場合、前記オブジェクトセグメント化ステップは色情報を使用し、
前記高複雑さ解決方法が要求される場合、色情報と動き推定情報とが前記セグメント化ステップに対して使用される請求項3記載の方法。 - 前記処理ステップは、連結成分ラベリングプロセスにより、前記セグメント化された領域を処理して第1の出力を形成することと、色ベースの領域マージプロセスにより、前記第1の出力を処理して第2の出力を形成することと、動きベースの領域マージプロセスにより、前記第2の出力を処理して第3の出力を形成することと、前記第3の出力の画素奥行きを調整して第4の出力を形成することと、前記第4の出力を時間的奥行き平滑化することとをさらに含む請求項3記載の方法。
- 前記分類ステップは、前記フレームがズームされたシーンに対するものであるかどうかを決定することを含み、
前記フレームがズームされたシーンに対するものである場合、前記フレームは前記平坦画像クラスとして分類され、前記フレームがズームされたシーンに対するものでない場合、前記フレームは前記非平坦画像クラスとして分類される請求項1記載の方法。 - 前記2D入力は、オフライン2D画像、単眼画像、および以前に記録された2D映画、のうちの1つを含む請求項1記載の方法。
- 前記変換ステップは、前記平坦画像クラスとして分類されたフレームを左ビューおよび右ビューの両方として割り当てることを含む請求項1記載の方法。
- 前記変換ステップは、前記非平坦画像クラスとして分類されたフレームを左ビューとして使用することと、前記非平坦画像クラスとして分類されたフレームの左ビューに対して、両眼視幾何学の左右のビューにおける画像点間の画素の距離に基づいて視差マップを計算することと、欠けている右視点からの3D可視表面を構築して、構築された3D表面を形成することと、前記構築された3D表面を投影面に投影することによりステレオビューを発生させることとを含む請求項1記載の方法。
- 装置において、
2次元(2D)入力を解析する解析手段と、
平坦画像クラスおよび非平坦画像クラスから選択されるクラスに前記2D入力のフレームを分類する分類手段と、
奥行きマップ推定を生成するために、前記非平坦画像クラスとして分類されたそれらのフレームを、複雑さに基づいて、自動的に、かつ適応的に処理する処理手段と、
前記平坦画像クラスとして分類されたそれらのフレームを直接に、前記非平坦画像クラスとして分類されたそれらのフレームを、前記奥行きマップ推定を使用して、3Dステレオ画像に変換する変換手段とを具備する装置。 - 前記処理手段は、前記奥行きマップ推定を推定する推定手段と、現在のアプリケーションが前記非平坦画像クラスとして分類されたフレームに対して低複雑さ解決方法を要求するかどうかを決定する決定手段とを備え、
前記低複雑さ解決方法が要求されるとき、前記変換手段は、前記奥行きマップ推定を使用して、前記非平坦画像クラスとして分類されたそれらのフレームを直接変換する請求項10記載の装置。 - 前記処理手段は、
前記低複雑さ解決方法が要求されないとき、前記非平坦画像クラスとして分類されたフレームを多数のセグメント化された領域にオブジェクトセグメント化するセグメント化手段と、
前記セグメント化された領域の画素奥行きを調整する調整手段とをさらに備える請求項11記載の装置。 - 前記処理手段は、
高複雑さ解決方法または中複雑さ解決方法が、前記非平坦画像クラスとして分類されたフレームを処理する現在のアプリケーションによって要求されるかどうかを決定する決定手段をさらに備え、
前記中複雑さ解決方法が要求されるとき、前記セグメント化手段は色情報だけを使用し、
前記高複雑さ解決方法が要求されるとき、前記セグメント化手段は動き推定情報と色情報とを使用する請求項12記載の装置。 - 前記処理手段は、
前記セグメント化領域にラベルを付けて第1の出力を形成する連結成分ラベリング手段と、
前記第1の出力をマージして第2の出力を形成する色ベースの領域マージ手段と、
前記第2の出力をマージして第3の出力を形成する動きベースの領域マージ手段と、
前記第3の出力の画素奥行きを調整して第4の出力を形成する画素奥行き調整手段と、
前記第4の出力を時間的奥行き平滑化する時間的奥行き平滑化手段とをさらに備える請求項13記載の装置。 - 前記分類手段は、前記フレームがズームされたシーンに対するものであるかどうかを決定し、前記フレームがズームされたシーンに対するものである場合、前記フレームを前記平坦画像クラスとして分類し、前記フレームがズームされたシーンに対するものでない場合、前記フレームを前記非平坦画像クラスとして分類する決定手段を備える請求項10記載の装置。
- 前記2D入力は、オフライン2D画像、単眼画像、および以前に記録された2D映画、のうちの1つを含むリアルタイム2D画像である請求項10記載の装置。
- 前記変換手段は、前記平坦画像クラスとして分類されたフレームを左ビューおよび右ビューの両方として割り当てる割当手段を備える請求項10記載の装置。
- 前記変換手段は、
前記非平坦画像クラスとして分類されたフレームを左ビューとして使用する手段と、
前記フレームの左ビューに対して、両眼視幾何学の左右のビューにおける画像点間の画素の距離に基づいて視差マップを計算する計算手段と、
欠けている右視点からの3D可視表面を構築して、構築された3D表面を形成する構築手段と、
前記構築された3D表面を投影面に投影することによりステレオビューを発生させる発生手段とを備える請求項10記載の装置。 - コンピュータプログラムプロダクトにおいて、
2次元(2D)入力を解析することと、
平坦画像クラスおよび非平坦画像クラスから選択されるクラスに前記2D入力のフレームを分類することと、
奥行きマップ推定を生成するために、前記非平坦画像クラスとして分類されたそれらのフレームを、複雑さに基づいて、自動的に、かつ適応的に処理することと、
前記平坦画像クラスとして分類されたそれらのフレームを直接に、前記非平坦画像クラスとして分類されたそれらのフレームを前記処理ステップ後に、3Dステレオ画像に変換することと、
をコンピュータに生じさせるための命令を有するコンピュータ読み取り可能媒体を含むコンピュータプログラムプロダクト。 - 装置において、
第1の画像クラスまたは第2の画像クラスに2次元(2D)入力のフレームを分類するように動作可能な画像分類モジュールと、
奥行きマップ推定を生成するために、前記第2の画像クラスとして分類されたそれらのフレームを、複雑さに基づいて、自動的に、かつ適応的に処理するように動作可能な画像奥行きマップ推定モジュールと、
前記第1の画像クラスとして分類されたそれらのフレームを直接に、前記第2の画像クラスとして分類されたそれらのフレームを、前記奥行きマップ推定を使用して、3Dステレオ画像に変換するように動作可能な3D画像対発生器モジュールとを具備する装置。 - 前記第1の画像クラスは平坦画像を含み、前記第2の画像クラスは非平坦画像クラスを含む請求項20記載の装置。
- 前記画像奥行きマップ推定モジュールはさらに、前記奥行きマップ推定を推定し、低複雑さ解決方法が現在のアプリケーションに対して要求されるかどうかを決定し、前記低複雑さ解決方法が要求される場合、前記奥行きマップ推定を使用して、前記第2の画像クラスとして分類されたそれらのフレームを直接変換するように動作可能である請求項21記載の装置。
- 前記画像奥行きマップ推定モジュールはさらに、前記低複雑さ解決方法が要求されないとき、前記第2の画像クラスとして分類されたフレームを多数のセグメント化された領域にオブジェクトセグメント化し、前記セグメント化された領域の画素奥行きを調整するように動作可能である請求項22記載の装置。
- 前記画像奥行きマップ推定モジュールはさらに、高複雑さ解決方法または中複雑さ解決方法が、前記第2の画像クラスとして分類されたフレームを処理する現在のアプリケーションによって要求されるかどうかを決定するように動作し、
前記中複雑さ解決方法が要求されるとき、前記第2の画像クラスは色情報だけを使用してセグメント化され、
前記高複雑さ解決方法が要求されるとき、動き推定情報と色情報とが使用される請求項23記載の装置。 - 前記画像奥行きマップ推定モジュールはさらに、前記セグメント化領域に連結成分ラベルを付けて第1の出力を形成し、前記第1の出力を色ベースの領域マージして第2の出力を形成し、前記第2の出力を動きベースの領域マージして第3の出力を形成し、前記第3の出力の画素奥行きを調整して第4の出力を形成し、前記第4の出力を時間的奥行き平滑化するように動作可能である請求項23記載の装置。
- 前記画像分類モジュールはさらに、前記フレームがズームされたシーンに対するものであるかどうかを決定し、前記フレームがズームされたシーンに対するものである場合、前記フレームを前記平坦画像として分類し、前記フレームがズームされたシーンに対するものでない場合、前記フレームを前記非平坦画像として分類するように動作可能である請求項21記載の装置。
- 前記2D入力は、オフライン2D画像、単眼画像、および以前に記録された2D映画、のうちの1つを含むリアルタイム2D画像である請求項20記載の装置。
- 前記3D画像対発生器モジュールはさらに、前記第1の画像クラスとして分類されたフレームを左ビューおよび右ビューの両方として割り当てるように動作可能である請求項20記載の装置。
- 前記3D画像対発生器モジュールはさらに、前記第2の画像クラスとして分類されたフレームを左ビューとして使用し、前記フレームの左ビューに対して、両眼視幾何学の左右のビューにおける画像点間の画素の距離に基づいて視差マップを計算し、欠けている右視点からの3D可視表面を構築し、前記構築された3D表面を投影面に投影することによりステレオビューを発生させるように動作可能である請求項20記載の装置。
- 前記装置は、ビデオ機能を有する、移動の、セルラの、または衛星の電話機、ビデオ機能を有する、単眼カメラ、ビデオデバイス、ラップトップ、タブレットPC、あるいは、他の計算デバイス、のうちの1つを含む請求項20記載の装置。
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