TW201431349A - 應用於裸視３ｄ顯示之影像轉換方法與模組 - Google Patents

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Abstract

一種應用於裸視3D顯示之影像轉換方法包含：一影像接收步驟，係接收具有一深度資訊之一2D影像資料；一次像素安排接收步驟，係接收一次像素安排資料，該次像素安排資料對應一3D顯示裝置並包含複數視角；一視角取得步驟，係針對複數次像素之至少其中之一，藉由該次像素安排資料得到該次像素所對應之一視角；以及一次像素資料搜尋步驟，係藉由該深度資訊從該2D影像資料搜尋該次像素於該視角所對應之一次像素資料，其中，該等次像素之該等次像素資料係構成一3D影像資料以供顯示。

Description

應用於裸視3D顯示之影像轉換方法與模組
本發明係關於一種影像轉換方法與模組，特別關於一種應用於裸視3D顯示之影像轉換方法與模組。
近來，3D顯示裝置的技術持續發展。以裸視技術來說，3D顯示裝置可藉由光柵式或透鏡式結構，讓人的左、右兩眼接收到不同視角的影像，而造成雙眼視差(Binocular Parallax)效果，進而在人腦中合成3D影像。此外，由於顯示技術的進步，目前3D顯示裝置已可以顯示多視角影像，以提供更自在的觀賞模式。
由於原生立體視訊內容的不足，如何透過二維至三維影像轉換，將傳統的二維視訊經由後製技術轉換為立體螢幕使用之三維影像成為重要的研究。
請參照圖1所示，以八視角螢幕為例，圖1中間所示為一3D螢幕之次像素安排圖樣101，其中包含了次像素P11、P12...等等。各次像素內的數字代表其對應的視角，於此，共有八張不同視角的影像資料V1~V8。
如圖1所示，傳統作法需要先生成八張虛擬的影像資料V1~V8各別對應一視角。這些虛擬影像係用於合成最後的3D影像資料，但是由於3D影像資料的每一個次像素只能放其中一視角之對應次像素的資料，所以最後的合成影像實際上只有取用每張虛擬影像八分之一的資訊，也就是說每一張虛擬影像都會浪費八分之七的部分。由於虛擬影像皆需存在記憶體中，因而非常浪費記憶體等硬體成本與處理時間，並且這兩者都會隨著視角數增加而線性成長。
此外，對於不同視角、排列方法，解析度的影像輸出(例如圖1所示之次像素安排圖樣101改變時)，往往硬體晶片或撥放軟體需要 重新設計，以致成本增加，並且產品應用範圍小。
因此，如何提供一種應用於裸視3D顯示之影像轉換方法與模組，能夠避免浪費儲存空間並能縮短處理時間，進而降低成本、提升處理效能，並能擴大產品應用範圍，實為當前重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能夠避免浪費儲存空間並能縮短處理時間之應用於裸視3D顯示之影像轉換方法與模組。
為達上述目的，本發明之一種應用於裸視3D顯示之影像轉換方法包含：一影像接收步驟，係接收具有一深度資訊之一2D影像資料；一次像素安排接收步驟，係接收一次像素安排資料，該次像素安排資料對應一3D顯示裝置並包含複數視角；一視角取得步驟，係針對複數次像素之至少其中之一，藉由次像素安排資料得到該次像素所對應之一視角；以及一次像素資料搜尋步驟，係藉由該深度資訊從該2D影像資料搜尋該次像素於該視角所對應之一次像素資料，其中，該等次像素之該等次像素資料係構成一3D影像資料以供顯示。
在一實施例中，若搜尋到次像素於該視角所對應之複數次像素資料，則選取具有最大深度之次像素資料。
在一實施例中，次像素資料搜尋步驟包含：將深度資訊轉換為一位差(disparity)資訊；以及藉由位差資訊從2D影像資料搜尋該次像素於該視角所對應之次像素資料。
在一實施例中，2D影像資料之解析度與次像素安排資料之解析度係相同或不同。當兩者不同時，影像轉換方法可更包含：一解析度調整步驟，係調整2D影像資料之解析度以與次像素安排資料之解析度相同。
在一實施例中，深度資訊係由一深度攝影機或一影像處理產生。
為達上述目的，本發明之一種應用於裸視3D顯示之影像轉換模組包含一影像接收單元、一次像素安排接收單元、一視角取得單元以及一次像素資料搜尋單元。影像接收單元係接收具有一深度資訊之一2D影 像資料。次像素安排接收單元係接收一次像素安排資料，次像素安排資料對應一3D顯示裝置並包含複數視角。視角取得單元係針對複數次像素之至少其中之一，並藉由次像素安排資料得到該次像素所對應之一視角。次像素資料搜尋單元係藉由深度資訊從2D影像資料搜尋該次像素於該視角所對應之一次像素資料。藉此，該等次像素之該等次像素資料係構成一3D影像資料以供顯示。
在一實施例中，若次像素資料搜尋單元搜尋到該次像素於該視角所對應之複數次像素資料，則選取具有最大深度之次像素資料。
在一實施例中，次像素資料搜尋單元係將深度資訊轉換為一位差(disparity)資訊，並藉由位差資訊從2D影像資料搜尋該次像素於該視角所對應之次像素資料。
在一實施例中，2D影像資料之解析度與次像素安排資料之解析度係相同或不同。當兩者不同時，影像轉換模組可更包含一解析度調整單元，其係調整2D影像資料之解析度以與次像素安排資料之解析度相同。
在一實施例中，深度資訊係由一深度攝影機或一影像處理產生。
承上所述，本發明之應用於裸視3D顯示之影像轉換方法與模組在轉換多個視角的3D影像資料時，不產生對應該等視角之該等虛擬影像資料，而是先取得每一次像素所對應的視角，再藉由深度資訊並從2D影像資料取得每一次像素於該視角之一次像素資料。藉此，本發明在不產生與視角數量相等之虛擬影像資料的情況下，就能獲得每一次像素在其對應視角的次像素資料，而所有次像素之次像素資料即可構成一3D影像資料以供顯示。因此，本發明所需要的儲存空間與計算時間不會隨視角數而增加，進而大幅降低成本並符合即時性。
此外，本發明之應用於裸視3D顯示之影像轉換方法與模組可接收不同種類之3D顯示裝置之次像素安排資料，使得本發明之影像轉換方法與模組可應用於不同種類之3D顯示裝置，進而擴大產品的應用範圍與競爭力。
101‧‧‧次像素安排圖樣
201‧‧‧彩色影像
202‧‧‧深度影像
301、302‧‧‧次像素安排資料
401、402‧‧‧關係表
50‧‧‧影像轉換模組
501‧‧‧影像接收單元
502‧‧‧次像素安排接收單元
503‧‧‧視角取得單元
504‧‧‧次像素資料搜尋單元
P11、P12‧‧‧次像素
S01~S04、S101~S109‧‧‧步驟
V1~V8‧‧‧虛擬影像資料
圖1為一種傳統作法需要先生成多張虛擬的影像資料各別對應一視角的示意圖。
圖2為本發明較佳實施例之一種應用於裸視3D顯示之影像轉換方法的流程圖。
圖3A及圖3B為具有深度資訊之2D影像資料的示意圖。
圖4A與圖4B為次像素安排資料的兩個實施態樣的示意圖。
圖5A至圖5C係說明本發明較佳實施例之次像素資料搜尋步驟。
圖6A及圖6B係說明本發明另一較佳實施例之次像素資料搜尋步驟。
圖7為本發明較佳實施例之影像轉換方法之一種具體應用的流程圖。
圖8為本發明較佳實施例之一種應用於裸視3D顯示之影像轉換模組的方塊示意圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種應用於裸視3D顯示之影像轉換方法與模組，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
圖2為本發明較佳實施例之一種應用於裸視3D顯示之影像轉換方法的流程圖，其包含步驟S01~S04。本發明係關於將2D的影像資料轉換至3D影像資料，以供一裸視3D顯示裝置來顯示3D影像。
步驟S01：一影像接收步驟，係接收具有一深度資訊之一2D影像資料。在數位影像處理中表示物體遠近的方法之一為使用深度影像(depth image)。深度影像是一張同原圖解析度的灰階影像，每個像素的值之大小代表該像素與觀看者的相對距離，0為最遠，255為最近。
圖3A及圖3B為具有深度資訊之2D影像資料的示意圖，其中圖3A為一彩色影像201，代表2D影像資料並包含各次像素之灰階資料等等，圖3B為一深度影像202，其包含深度資訊。在本實施例中，深度資訊可由一深度攝影機或一影像處理產生。
步驟S02：一次像素安排(sub-pixel arrangement)接收步驟，其係接收一次像素安排資料，次像素安排資料對應一3D顯示裝置並包含複數視角。由於不同顯示器的視角數目與排列方式都不一樣，每一個像素(pixel)甚至次像素(sub-pixel)所包含的視角資訊也不盡相同，而在本實施例中，影像轉換方法可將次像素安排視為一變數並接收次像素安排資料，如此可擴大本發明之應用範圍，並可適用於具有不同次像素安排圖樣之3D顯示裝置。
圖4A與圖4B為次像素安排資料的兩個實施態樣的示意圖，但僅為舉例說明，並非用以限制本發明。如圖4A所示，其例如顯示二視角、1024*768解析度之次像素安排資料301。在圖4A中，一像素包含三個次像素，但各次像素輪流對應至二視角(由編號1、2代表)。如圖4B所示，其係顯示八視角、1920*1080解析度之次像素安排資料302。在圖4B中，一像素包含三個次像素，但各次像素輪流對應至八視角(由編號1~8代表)。
步驟S03：一視角(view)取得步驟，其係針對複數次像素之至少其中之一，藉由次像素安排資料得到該次像素所對應之一視角。以圖4B之八視角顯示影像為例來說明，在取得次像素安排資料之後，即可藉由次像素安排資料得到每一次像素所對應的視角，如圖4B之次像素內的數字所代表。
步驟S04：一次像素資料搜尋步驟，其係藉由深度資訊從2D影像資料搜尋次像素於其視角所對應之一次像素資料，其中，該等次像素之該等次像素資料係構成一3D影像資料以供顯示。最後產生之3D影像資料係包含複數次像數，例如對1920*1080解析度來說，可具有1920*1080*3的次像數。3D影像資料之每一次像素的次像素資料係散落在八個視角影象中(於此以八視角為例)，但本發明不產生該等八個視角影像，而是藉由深度資訊，並直接從所接收之2D影像資料中搜尋出來。以下以圖5A至圖5C來說明次像素資料搜尋步驟。
圖5A係顯示3D影像資料之次像素與視角1之次像素的關係表401。以次像素78來說，其係對應至視角1(在視角取得步驟中得到)，亦即3D影像資料之次像素78之次像素資料要從視角1的次像數資料中找 出來。雖然2D影像資料之次像素78之灰階為90，但其並非為3D影像資料之次像素78的資料，因為次像素78為視角1的次像素資料。也就是說，2D影像資料的哪一個次像素在轉換到視角1的時候會到達次像素78，而那個次像素之次像素資料就是所需要的資料。
於此，次像素資料搜尋步驟可包含：將深度資訊轉換為一位差(disparity)資訊；以及藉由位差資訊從2D影像資料搜尋次像素於其視角所對應之次像素資料。如圖5A所示，經轉換之後，可得到各次像素於視角1之位差資訊。之後，如圖5B所示，在次像素資料搜尋步驟中，找到符合的視角1位差資訊為3(次像素75)、1(次像素77)、-1(次像素79)。這表示在2D影像資料中，次像素75、次像素77以及次像素79在轉換至視角1時，皆會對應到3D影像資料之次像素78。在本實施例中，若搜尋到次像素於其視角所對應之複數次像素資料，則選取具有最大深度之次像素資料。亦即，雖然有三個次像素在視角1時皆對應到目標的次像素，但只有一個次像素能被選取，且是具有最大深度的次像素。於此，位差資訊的絕對值最大者，其係為最大深度。因此，本實施例係選取次像素75，而其2D影像資料灰階為40，所以如圖5C所示，3D影像資料之次像素78之灰階為40。
另外，圖6A與圖6B為另一例子的說明，圖6A係顯示3D影像資料之次像素與視角2之次像素的關係表402。對這實施例來說，假設次像素78對應的是視角2。之後，如圖6A所示，在次像素資料搜尋步驟中，找到符合的視角2位差資訊為2(次像素76)以及-4(次像素82)。這表示在2D影像資料中，次像素76以及次像素82在轉換至視角2時，皆會對應到3D影像資料之次像素78。同樣的，若搜尋到次像素於其視角所對應之複數次像素資料，則選取具有最大深度之次像素資料。位差資訊的絕對值最大者，其係為最大深度。因此，本實施例係選取次像素82，而其2D影像資料灰階為85，所以如圖6B所示，3D影像資料之次像素78之灰階為85。
以上僅為舉例說明，並非用以限制本發明。其他的次像素也都可用同樣原則來得到其次像素資料。而所有次像素之次像素資料可構成一3D影像資料以供顯示。
另外，2D影像資料之解析度與次像素安排資料之解析度可相同或不同。當兩者不同時，影像轉換方法可更包含：一解析度調整步驟，其係調整2D影像資料之解析度以與次像素安排資料之解析度相同。例如，2D影像資料的解析度為1024*768，而次像素安排資料之解析度為1920*1080，則2D影像資料的解析度可先調整(upscale)至1920*1080，再進行視角取得步驟以及次像素資料搜尋步驟。
圖7為本發明較佳實施例之影像轉換方法之一種具體應用的流程圖。首先，在影像接收步驟中接收一視訊流(video stream)(S101)，其包含2D影像資料，且2D影像資料具有深度資訊。接著，將視訊流進行解碼(S102)以及資料分離(S103)，以得到彩色影像資料(例如圖3A所示)以及深度資訊(例如圖3B所示)。然後，在次像素安排接收步驟中接收一次像素安排資料(S104)，其例如包含螢幕種類(screen type)、解析度(resolution)以及次像素安排圖樣(例如圖4A或圖4B所示)。之後，若彩色影像資料的解析度與次像素安排資料的解析度不同，則進行解析度調整(S105)以使兩者的解析度相同。而深度資訊先轉換成位差資訊(S106)，再進行解析度調整(S107)以使兩者的解析度相同。調整完解析度之後，即可依序進行視角取得步驟(S108)與次像素資料搜尋步驟(S109)，以取得3D影像資料之各次像素的次像素資料以供顯示。
圖8為本發明較佳實施例之一種應用於裸視3D顯示之影像轉換模組50的方塊示意圖。影像轉換模組50包含一影像接收單元501、一次像素安排接收單元502、一視角取得單元503以及一次像素資料搜尋單元504。
影像接收單元501係接收具有一深度資訊之一2D影像資料，深度資訊可由一深度攝影機或一影像處理產生。次像素安排接收單元502係接收一次像素安排資料，次像素安排資料對應一3D顯示裝置並包含複數視角。視角取得單元503係針對複數次像素之至少其中之一，並藉由次像素安排資料得到次像素所對應之一視角。次像素資料搜尋單元504係藉由深度資訊從2D影像資料搜尋次像素於其視角所對應之一次像素資料。藉此，該等次像素之該等次像素資料係構成一3D影像資料以供顯示。
其中，若次像素資料搜尋單元504搜尋到該次像素於其視 角所對應之複數次像素資料，則選取具有最大深度之次像素資料。
其中，次像素資料搜尋單元504係將深度資訊轉換為一位差資訊，並藉由位差資訊從2D影像資料搜尋次像素於其視角所對應之次像素資料。
其中，2D影像資料之解析度與次像素安排資料之解析度可相同或不同。若兩者不相同時，影像轉換模組50可更包含一解析度調整單元，其係調整2D影像資料之解析度以與次像素安排資料之解析度相同。
由於影像轉換模組50之其他技術特徵已於影像轉換方法之實施例詳述，故於此不再贅述。
綜上所述，本發明之應用於裸視3D顯示之影像轉換方法與模組在轉換多個視角的3D影像資料時，不產生對應該等視角之該等虛擬影像資料，而是先取得每一次像素所對應的視角，再藉由深度資訊並從2D影像資料取得每一次像素於該視角之一次像素資料。藉此，本發明在不產生與視角數量相等之虛擬影像資料的情況下，就能獲得每一次像素在其對應視角的次像素資料，而所有次像素之次像素資料即可構成一3D影像資料以供顯示。因此，本發明所需要的儲存空間與計算時間不會隨視角數而增加，進而大幅降低成本並符合即時性。
此外，本發明之應用於裸視3D顯示之影像轉換方法與模組可接收不同種類之3D顯示裝置之次像素安排資料，使得本發明之影像轉換方法與模組可應用於不同種類之3D顯示裝置，進而擴大產品的應用範圍與競爭力。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
S01~S04‧‧‧步驟

Claims (12)

  1. 一種應用於裸視3D顯示之影像轉換方法，包含：一影像接收步驟，係接收具有一深度資訊之一2D影像資料；一次像素安排接收步驟，係接收一次像素安排資料，該次像素安排資料對應一3D顯示裝置並包含複數視角；一視角取得步驟，係針對複數次像素之至少其中之一，藉由該次像素安排資料得到該次像素所對應之一視角；以及一次像素資料搜尋步驟，係藉由該深度資訊從該2D影像資料搜尋該次像素於該視角所對應之一次像素資料，其中，該等次像素之該等次像素資料係構成一3D影像資料以供顯示。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像轉換方法，其中若搜尋到該次像素於該視角所對應之複數次像素資料，則選取具有最大深度之該次像素資料。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之影像轉換方法，其中該次像素資料搜尋步驟包含：將該深度資訊轉換為一位差資訊；以及藉由該位差資訊從該2D影像資料搜尋該次像素於該視角所對應之該次像素資料。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之影像轉換方法，其中該2D影像資料之解析度與該次像素安排資料之解析度係相同或不同。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之影像轉換方法，更包含：一解析度調整步驟，係調整該2D影像資料之解析度以與該次像素安排資料之解析度相同。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之影像轉換方法，其中該深度資訊係由一深 度攝影機或一影像處理產生。
  7. 一種應用於裸視3D顯示之影像轉換模組，包含：一影像接收單元，係接收具有一深度資訊之一2D影像資料；一次像素安排接收單元，係接收一次像素安排資料，該次像素安排資料對應一3D顯示裝置並包含複數視角；一視角取得單元，係針對複數次像素之至少其中之一，藉由該次像素安排資料得到該次像素所對應之一視角；以及一次像素資料搜尋單元，係藉由該深度資訊從該2D影像資料搜尋該次像素於該視角所對應之一次像素資料，其中，該等次像素之該等次像素資料係構成一3D影像資料以供顯示。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之影像轉換模組，其中若該次像素資料搜尋單元搜尋到該次像素於該視角所對應之複數次像素資料，則選取具有最大深度之該次像素資料。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之影像轉換模組，其中該次像素資料搜尋單元係將該深度資訊轉換為一位差資訊，並藉由該位差資訊從該2D影像資料搜尋該次像素於該視角所對應之該次像素資料。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之影像轉換模組，其中該2D影像資料之解析度與該次像素安排資料之解析度係相同或不同。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之影像轉換模組，更包含：一解析度調整單元，係調整該2D影像資料之解析度以與該次像素安排資料之解析度相同。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之影像轉換模組，其中該深度資訊係由一深度攝影機或一影像處理產生。
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