TW201336294A - 立體成像系統及其方法 - Google Patents

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Yun-Long Tun
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Abstract

本發明係提供一種立體成像系統。該系統包括：一處理單元，用以描繪包括至少一物件之一三維場景以及包括該物件之一相關平面的一調整區域，並產生包括三維場景及調整區域之至少一立體影像；以及一觸控立體螢幕，用以接收複數個觸控指令，並播放立體影像，其中處理單元更依據觸控指令調整該相關平面，並藉由將調整後的相關平面併入三維場景中之物件，更新立體影像。

Description

立體成像系統及其方法
本發明係有關於影像處理，特別是有關於調整立體影像之系統與方法。
隨著近年來技術的快速發展，對於立體成像系統也有相當大的需求。在電腦繪圖中，中央處理器(CPU)係可使用圖形資料庫(例如OpenGL)以描繪三維場景，且在三維場景中取出一左眼影像及一右眼影像係可產生一立體影像。因為愈來愈多的手持裝置(例如智慧型手機或平板電腦)已能顯示立體影像，使用者會想要改變或調整立體影像中的三維場景，藉以增進使用感受。
本發明係提供一種立體成像系統。該系統包括：一處理單元，用以描繪包括至少一物件之一三維場景以及包括該物件之一相關平面的一調整區域，並產生包括該三維場景及該調整區域之至少一立體影像；以及一觸控立體螢幕，用以接收複數個觸控指令，並播放該至少一立體影像，其中該處理單元更依據該等觸控指令調整該相關平面，並藉由將調整後的該相關平面併入該三維場景中之該物件，更新該立體影像。
本發明更提供一種立體成像方法，用於一立體成像系統。該方法包括下列步驟：描繪包括至少一物件之一三維場景以及包括該物件之一相關平面的一調整區域；產生並播放包括該三維場景及該調整區域之至少一立體影像；接 收複數個觸控指令；依據該等觸指令調整該相關平面；利用調整後的該相關平面以更新該三維場景中之該物件；以及利用更新後之該物件以更新該立體影像。
本發明更提供一種立體成像系統。該系統包括：一處理單元，用以描繪包括至少一物件之一三維場景以及包括該物件之一相關平面的一調整區域，並產生包括該三維場景及該調整區域之至少一立體影像；以及一觸控立體螢幕，用以接收複數個觸控指令，並播放該至少一立體影像，其中該處理單元更依據該等觸控指令，藉由調整該三維場景相對於具有該調整區域之該觸控立體螢幕之一位置，更新該立體影像。
本發明更提供一種立體成像方法，用於一立體成像系統。該方法包括下列步驟：描繪包括至少一物件之一三維場景以及包括該物件之一相關平面的一調整區域；產生包括該三維場景及該調整區域之至少一立體影像；將該至少一立體影像顯示於一觸控立體螢幕；接收來自該觸控立體螢幕的複數個觸控指令；以及依據該等觸控指令，藉由調整該三維場景相對於具有該調整區域之該觸控立體螢幕之一位置，更新該立體影像。
本發明更提供一種立體成像系統。該系統包括：一處理單元，用以描繪包括至少一物件之一三維場景，並產生包括該三維場景之至少一立體影像，其中該物件係具有一相對位置至一觀察者；以及一觸控立體螢幕，用以播放該至少一立體影像，其中當該立體成像系統移動、轉動及/或傾斜，該處理單元更藉由維持該物件及該觀察者之間的該 相對位置，更新該立體影像。
本發明更提供一種立體成像方法，用於一立體成像系統。該方法包括下列步驟：描繪包括至少一物件之一三維場景；產生包括該三維場景之至少一立體影像，其中該物件係具有一相對位置至一觀察者；播放該至少一立體影像；以及當該立體成像系統移動、轉動及/或傾斜，藉由維持該物件及該觀察者之間的該相對位置，更新該立體影像。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式第1~7圖，作詳細說明如下。
第1圖係顯示依據本發明一實施例之立體成像系統的方塊圖。立體成像系統100係包括一處理單元110、一主要儲存單元120以及一觸控立體螢幕130。處理單元110係依據儲存於主要儲存單元120中之程式，執行多種類型的處理流程。處理單元110係可為一中央處理器(CPU)或等效電路。主要儲存單元120係用以儲存執行控制流程必要的程式及資料。在一實施例中，儲存於主要儲存單元120中之資料係包括一作業系統121、一立體成像程式122、一立體影像資料123以及一影像緩衝器124(其細節將詳述於後)。舉例來說，主要儲存單元120係可為一非揮發性記憶體(例如：硬碟、ROM等)，或是一揮發性記憶體(例如：DRAM、SRAM等)。觸控立體螢幕130係用以接收一使用者的觸控指令(touch-control commands)，並依據視差效果播放三維場景之立體影像。觸控立體螢幕130係為可使用 祼眼、偏光眼鏡或快門眼鏡所觀賞的一立體顯示面板，但本發明並不限於此。
在一實施例中，處理單元110係執行作業系統121、立體成像程式122以及由觸控立體螢幕130所接收的觸控指令。接著，由處理單元110所執行的立體成像程式122係產生並更新三維場景之相關的立體影像資料123。處理單元110更儲存將被播放於觸控立體螢幕130之立體影像在影像緩衝器124中。
在另一實施例中，由處理單元110所執行的立體成像程式122係描繪三維場景中的至少一三維物件。舉例來說，該三維物件係可用習知的電腦圖形資料庫OpenGL來描繪，但本發明不限於此。立體成像程式122係分別擷取左眼及右眼對該三角物件的視野(view)，藉以產生一立體影像對(左眼影像及右眼影像)，並更新立體影像資料123。接著，該三維物件之立體影像係可在觸控立體螢幕130上顯示。
第2圖係顯示依據本發明一實施例之立體成像系統的使用者介面的示意圖。在另一實施例中，由處理單元110所執行的立體成像程式122更可進一步整合一使用者介面至該三維場景的輸出立體影像中，因此使用者係可藉由顯示於觸控立體螢幕130上的使用者介面來調整(例如：畫線、著色、旋轉、移動等，但非限定)三維物件中一所選擇的平面。更詳細而言，觸控立體螢幕130係接收來自使用者的複數個觸控指令以操作該三維物件。舉例來說，使用者介面係包括至少一調整區域(manipulating area)210、以及 三維物件230之一表面視野縮圖(thumbnail surface view)220，如第2圖所示。需注意的是，使用者所看到的調整區域210係為二維。也就是說，由處理單元110所執行的立體成像程式122係可設定調整區域210為零視差(zero parallax)，因此調整區域210係可顯示於觸控立體螢幕130之平面上。立體成像程式122亦同時將三維物件以正視差、負視差或零視差顯示於觸控立體螢幕130上。因此，顯示於觸控立體螢幕130上的輸出立體影像係包括一三維物件230及二維使用者介面。更進一步，若在三維場景中有超過一個三維物件，立體成像程式122可設定不同的三維物件具有不同的視差。
第3A~3C圖係顯示依據本發明一實施例之產生立體影像之流程的示意圖。舉例來說，三維場景300係包括三維物件310及320，如第3A圖所示。三維場景300係由一左眼相機330及一右眼相機340同時擷取所得，藉以產生左眼影像350及右眼影像360，如第3B圖所示。立體成像程式122係可調整左眼影像350及右眼影像360以產生左眼影像370及右眼影像380，如第3C圖所示。更詳細而言，左眼影像350的左邊部分及右眼影像360的右邊部分係被立體成像程式122裁切掉(cut off)。藉由交替播放左眼影像370及右眼影像380可得到輸出立體影像390。然而，三維物件310係較三維物件320為大。因此，三維物件310在左眼影像370及右眼影像380中之位置會重疊，且三維物件310在輸出立體影像390中看起來是零視差。三維物件320在左眼影像370及右眼影像380中之位置之間具有一 偏差值(offset)，因此三維物件320在輸出立體影像390中看起來是負視差。對於熟習本發明領域之技藝者，當了解本發明之立體成像程式122係可自由調整三維場景中之不同物件的視差。
第4A~4C圖係顯示依據本發明一實施例之調整三維物件的示意圖。在又一實施例中，如第4A圖所示，使用者係可在調整區域430上使用至少一指尖(fingertip)或觸控筆(stylus)410以調整三維物件440，其中實線係表示三維物件440具有負視差的部分，虛線係表示三維物件440具有正視差的部分。當三維物件440顯示於觸控立體螢幕130上，三維物件440與觸控立體螢幕130之表面(註：零視差表面)會有一交錯區域420。處理單元110係可決定交錯區域420並將該交錯區域420顯示於調整區域430上。更進一步，使用者係可使用觸控筆410以調整交錯區域420，例如畫線、著色等等，但本發明不限於此。因此，處理單元110係接收這些調整動作的觸控指令，控制立體成像程式122以便於標示相關已調整的交錯區域420，並將三維物件440中的相關平面460顯示於觸控立體螢幕130上。需注意的是，相關平面460係可為三維物件440之一表面、或是三維物件440及觸控立體螢幕130之間的交錯區域420，且交錯區域420係可為三維物件440(例如一立方體)其中一個表面。
在另一實施例中，使用者係可使用觸控筆410或至少一指尖以調整三維物件440。舉例來說，觸控筆410係包括用以產生控制信號的控制按鈕450，且處理單元110係 依據來自觸控筆410的控制信號，調整部分三維物件440之視差。處理單元110係可依據來自至少一指尖之觸控指令，藉以移動、旋轉或傾斜三維物件440，如第4B圖所示。
在又一實施例中，立體成像程式122係可整合數個視野縮圖(thumbnail views)至使用者介面中，其中各視野縮圖係表示三維物件440在一預定觀察視角的一二維表面。亦或是使用者可利用觸控筆410或至少一指尖在使用者介面上的視野縮圖上滑動，選擇欲調整的表面，並藉以讓三維物件旋轉。因此，使用者可選擇一視野縮圖或轉動三維物件來調整所選擇的平面。立體成像程式122係可選擇性地調整在輸出立體影像中的部分三維物件，以使三維物件中所選擇的平面係緊鄰觸控立體螢幕130的表面。更詳細而言，立體成像程式122係可對應地調整部分三維物件之深度及/或水平/垂直位置。
如前面實施例所述，使用者係可在調整區域上使用至少一指尖或一觸控筆來調整三維物件中之物體的視差。在另一實施例中，使用者亦可移動或旋轉立體成像系統100。立體成像系統100更包括一加速感應器(accelerator sensor)及一陀螺儀。當使用者移動立體成像系統100，加速感應器係偵測立體成像系統100之移動方向及移動速度。當使用者旋轉或傾斜立體成像系統100，陀螺儀係偵測立體成像系統100的角速度。因此，處理單元110係更控制立體成像程式122分別依據由加速感應器及陀螺儀所偵測到的立體成像系統100之移動方向、移動速度及/或角速度，將三維場景中之物件維持在其原本的位置。更詳細而言，當 立體成像程式122描繪三維場景中之物件，其位置係維持固定，除非使用者在調整區域中改變其位置。意即，所描繪的三維物件與使用者之間的第一相對位置係為固定，且當立體成像系統100移動時，所描繪的三維物件與立體成像系統100之間的第二相對位置會隨著改變。需注意的是，如第4C圖所示，當立體成像系統100移動、旋轉或傾斜時，所描繪的三維物件之觀賞視角在三維場景中可無縫地連續變化。
第5圖係顯示依據本發明一實施例之立體成像方法的流程圖。如第4A圖及第5圖所示，在步驟S500，處理單元110係執行立體成像程式122以描繪具有至少一物件(例如三維物件440)的一三維場景以及包括三維物件440之一相關平面460的一調整區域430。三維物件440之相關平面460係可為三維物件440之一表面或是三維物件440與觸控立體螢幕130之間的交錯區域420。在步驟S510，處理單元110係更產生包括該三維場景及該調整區域430之至少一立體影像。調整區域430係為具有零視差的一二維區域。在步驟S520，觸控立體螢幕130係接數複數個觸控指令，其中觸控指令係來自一觸控筆或至少一指尖。
在步驟S530，處理單元110係依據觸控指令調整(例如畫線、著色等等)該三維物件440之相關平面460。在步驟S540，處理單元110係以調整後之該相關平面更新該三維場景中之該三維物件440。在步驟S550，處理單元110係利用更新後的該三維物件以更新立體影像，並將更新後的立體影像顯示於觸控立體螢幕130上。需注意的是，第5 圖中之步驟係顯示一三維畫家(3D painter)之功能。在本發明中，使用者係可由立體影像觀賞三維場景，並調整(例如畫線、著色等等)三維場景中之三維物件的一相關平面。
第6圖係顯示依據本發明另一實施例之立體成像方法的流程圖。請同時參考第4A~4B圖及第6圖，在步驟S600中，處理單元110係執行立體成像程式122以描繪包括至少一三維物件440之一三維場景，以及包括三維物件440之一相關平面460之一調整區域430。三維物件440之相關平面460係可為三維物件440之一表面，或是三維物件440與觸控立體螢幕130之間的交錯區域420。在步驟S610，處理單元110係產生包括該三維場景及該調整區域之至少一立體影像，並將立體影像顯示於觸控立體螢幕130上。調整區域係為用以調整三維場景中之三維物件的一使用者介面。在步驟S620，觸控立體螢幕130係接收複數個觸控指令(來自觸控筆410或至少一指尖)，並播放立體影像。
在步驟S630，處理單元110係依據觸控指令，藉由調整三維場景相對於觸控立體螢幕130之位置，以更新立體影像，其中三維場景之位置係可在水平方向及/或垂直方向進行調整。處理單元110更調整三維場景之視差以改變立體影像中使用者所觀察到的三維場景之深度。意即，三維物件440係可沿著垂直於觸控立體螢幕130(註：法線方向)之一方向移動。需注意的是，第6圖中之步驟係可與第5圖中之步驟整合。舉例來說，步驟S530~S550係可步驟S630之前或之後執行。意即在調整三維物件440之相關平 面之前或之後，使用者均可調整在立體影像之三維場景中之三維物件440至想要的位置。
第7圖係顯示依據本發明又一實施例之立體成像方法的流程圖。請同時參考第4C圖及第7圖，在步驟S700，處理單元110係執行立體成像程式122以描繪包括至少一三維物件440(可選擇性地包括第4A圖中之調整區域420)至一三維場景。在步驟S710，處理單元係產生包括該三維場景之至少一立體影像。在三維場景中的三維物件440與觀察者之間係具有一相對位置。在步驟S720，處理單元110係將立體影像顯示於觸控立體螢幕130上。在步驟S730，當立體成像系統100移動、轉動及/或傾斜，處理單元110係藉由維持三維物件440與觀察者之間的該相對位置以更新立體影像。
更詳細而言，當立體成像系統100移動、轉動及/或傾斜，處理單元110係依據由加速感應器及陀螺儀所偵測到的立體成像系統100之移動速度、移動方法及/或角速度，藉以適應性地調整三維場景中之三維物件440及立體成像系統100之間的相對位置，以使三維場景中之三維物件440在環境(意即物理空間)中的絕對位置保持不變。在另一方面，若觀察者係觀賞包括三維場景之立體影像，處理單元110係維持三維場景中之三維物件440及觀察者之間的相對位置。需注意的是，第7圖之步驟係可與第5圖之步驟整合。舉例來說，步驟S530~S550可在步驟S730之前或之後執行。又，在調整三維物件440之相關平面460之前或之後，使用者均可選擇性地使用第6圖或第7圖的步驟 以調整三維場景中之三維物件440之位置。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧立體成像系統
110‧‧‧處理單元
120‧‧‧主要儲存單元
410‧‧‧觸控筆
420‧‧‧交錯區域
430‧‧‧調整區域
121‧‧‧作業系統
122‧‧‧立體成像程式
123‧‧‧立體影像資料
124‧‧‧影像緩衝器
130‧‧‧觸控立體螢幕
210‧‧‧調整區域
220‧‧‧表面視野縮圖
230、310、320、440‧‧‧三維物件
300‧‧‧三維場景
450‧‧‧控制按鈕
460‧‧‧相關平面
330‧‧‧左眼相機
340‧‧‧右眼相機
350、370‧‧‧左眼影像
360、380‧‧‧右眼影像
390‧‧‧輸出立體影像
第1圖係顯示依據本發明一實施例之立體成像系統的方塊圖。
第2圖係顯示依據本發明一實施例之立體成像系統的使用者介面的示意圖。
第3A~3C圖係顯示依據本發明一實施例之產生立體影像之流程的示意圖。
第4A~4C圖係顯示依據本發明一實施例之調整三維物件的示意圖。
第5圖係顯示依據本發明一實施例之立體成像方法的流程圖。
第6圖係顯示依據本發明另一實施例之立體成像方法的流程圖。
第7圖係顯示依據本發明又一實施例之立體成像方法的流程圖。
100‧‧‧立體成像系統
110‧‧‧處理單元
120‧‧‧主要儲存單元
121‧‧‧作業系統
122‧‧‧立體成像程式
123‧‧‧立體影像資料
124‧‧‧影像緩衝器
130‧‧‧觸控立體螢幕

Claims (34)

  1. 一種立體成像系統，包括：一處理單元，用以描繪包括至少一物件之一三維場景以及包括該物件之一相關平面的一調整區域，並產生包括該三維場景及該調整區域之至少一立體影像；以及一觸控立體螢幕，用以接收複數個觸控指令，並播放該至少一立體影像，其中該處理單元更依據該等觸控指令調整該相關平面，並藉由將調整後的該相關平面併入該三維場景中之該物件，更新該立體影像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之立體成像系統，其中該相關平面係為該物件之一表面、或該物件與該觸控立體螢幕之間的一交錯區域。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之立體成像系統，其中該調整區域係具有零視差。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之立體成像系統，其中該觸控立體螢幕係藉由一觸控筆或至少一指尖接收該等觸控指令。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之立體成像系統，其中該處理單元調整該相關平面係指該處理單元依據該等觸控指令在該相關平面上畫線及/或著色。
  6. 一種立體成像方法，用於一立體成像系統，包括：描繪包括至少一物件之一三維場景以及包括該物件之一相關平面的一調整區域；產生並播放包括該三維場景及該調整區域之至少一立 體影像；接收複數個觸控指令；依據該等觸指令調整該相關平面；利用調整後的該相關平面以更新該三維場景中之該物件；以及利用更新後之該物件以更新該立體影像。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之立體成像方法，其中該相關平面係為該物件之一表面、或該物件與該觸控立體螢幕之間的一交錯區域。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之立體成像方法，其中該調整區域係具有零視差。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之立體成像方法，其中該等觸控指令係藉由一觸控筆或至少一指尖所輸入。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之立體成像方法，其中調整後之該相關平面係指該相關平面係被畫線及/或著色。
  11. 一種立體成像系統，包括：一處理單元，用以描繪包括至少一物件之一三維場景以及包括該物件之一相關平面的一調整區域，並產生包括該三維場景及該調整區域之至少一立體影像；以及一觸控立體螢幕，用以接收複數個觸控指令，並播放該至少一立體影像，其中該處理單元更依據該等觸控指令，藉由調整該三維場景相對於具有該調整區域之該觸控立體螢幕之一位置，更新該立體影像。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之立體成像系統，其中該立體影像中之該調整區域係具有零視差。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之立體成像系統，其中該觸控立體螢幕係藉由一觸控筆或至少一指尖接收該等觸控指令。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之立體成像系統，其中該觸控筆係包括複數個控制按鈕用以產生一控制信號，且該處理單元更依據該控制信號調整該三維場景中之該物件的視差。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之立體成像系統，其中該調整區域係包括該物件之一相關平面，該處理單元更依據該等觸控指令在該相關平面上畫線或著色。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之立體成像系統，其中該相關平面係為該物件之一表面，或該物件與該觸控立體螢幕之間之一交錯區域。
  17. 一種立體成像方法，用於一立體成像系統，包括：描繪包括至少一物件之一三維場景以及包括該物件之一相關平面的一調整區域；產生包括該三維場景及該調整區域之至少一立體影像；將該至少一立體影像顯示於一觸控立體螢幕；接收來自該觸控立體螢幕的複數個觸控指令；以及依據該等觸控指令，藉由調整該三維場景相對於具有該調整區域之該觸控立體螢幕之一位置，更新該立體影像。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之立體成像方法，其 中該立體影像中之該調整區域係具有零視差。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之立體成像方法，其中接收該等觸控指令之步驟更包括：利用該觸控立體螢幕接收來自一觸控筆或至少一指尖的該等觸控指令。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之立體成像方法，更包括：依據該觸控筆之複數個控制按鈕所產生之一控制信號，調整該三維場景中之該物件的視差。
  21. 如申請專利範圍第17項所述之立體成像方法，其中該調整區域係包括該物件之一相關平面，且該方法更包括：依據該等觸控指令在該相關平面上畫線或著色。
  22. 如申請專利範圍第17項所述之立體成像方法，其中該相關平面係為該物件之一表面，或該物件與該觸控立體螢幕之間之一交錯區域。
  23. 一種立體成像系統，包括：一處理單元，用以描繪包括至少一物件之一三維場景，並產生包括該三維場景之至少一立體影像，其中該物件係具有一相對位置至一觀察者；以及一觸控立體螢幕，用以播放該至少一立體影像，其中當該立體成像系統移動、轉動及/或傾斜，該處理單元更藉由維持該物件及該觀察者之間的該相對位置，更新該立體影像。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之立體成像系統，更 包括：一加速感應器，用以偵測該立體成像系統之一移動速度及一移動方向；以及一陀螺儀，用以偵測該立體成像系統之一角速度。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之立體成像系統，其中當該立體成像系統移動、轉動及/或傾斜，該處理單元更依據所偵測之該移動速度、該移動方向、該角速度或其組合，維持該物件及該觀察者之間的該相對位置。
  26. 如申請專利範圍第23項所述之立體成像系統，其中該觸控立體螢幕更接收複數個觸控指令，且該處理單元更依據該等觸控指令，調整該三維場景中之該物件的位置。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之立體成像系統，其中該處理單元更將具有零視差之一調整區域併入該立體影像，其中該調整區域係包括該物件之一相關平面。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之立體成像系統，其中該處理單元更依據該等觸控指令，調整該物件之該相關平面，並利用已調整之該相關平面更新該三維場景中之該物件。
  29. 一種立體成像方法，用於一立體成像系統，包括：描繪包括至少一物件之一三維場景；產生包括該三維場景之至少一立體影像，其中該物件係具有一相對位置至一觀察者；播放該至少一立體影像；以及當該立體成像系統移動、轉動及/或傾斜，藉由維持該物件及該觀察者之間的該相對位置，更新該立體影像。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之立體成像方法，更包括：偵測該立體成像系統之一移動速度及一移動方向；以及偵測該立體成像系統之一角速度。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之立體成像方法，更包括：當該立體成像系統移動、轉動及/或傾斜，依據所偵測之該移動速度、該移動方向、該角速度或其組合，維持該物件及該觀察者之間的該相對位置。
  32. 如申請專利範圍第29項所述之立體成像方法，更包括：接收複數個觸控指令；以及依據該等觸控指令，調整該三維場景中之該物件的一位置。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之立體成像方法，更包括：將具有零視差之一調整區域併入該立體影像，其中該調整區域係包括該物件之一相關平面。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之立體成像方法，更包括：依據該等觸控指令，調整該物件之該相關平面；以及利用已調整之該相關平面，更新該三維場景中之該物件。
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