TW201515434A - 產生視角平移影像之方法及其可攜式電子設備 - Google Patents

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Abstract

一種產生視角平移影像之方法應用在立體影像之顯示上，包含第一及第二鏡頭分別朝景物擷取第一及第二影像、影像處理裝置根據第一影像內之像素點與第一鏡頭間之第一垂直視角、第二影像內之與第一影像內之像素點相對應之像素點與第二鏡頭間之第二垂直視角，及第一及第二鏡頭之間距計算出第一影像內之像素點相對第一鏡頭之景深、影像處理裝置根據景深、第一影像內之像素點之像素座標，及間距計算出第一影像內之像素點與第一鏡頭間之水平視角，以及影像處理裝置根據第一影像內之像素點之像素座標、景深、間距，以及水平視角產生視角平移影像。

Description

產生視角平移影像之方法及其可攜式電子設備
本發明關於一種影像生成方法及其可攜式電子設備，尤指一種根據影像之像素點與鏡頭間之垂直視角計算出相對應之水平視角以產生視角平移影像之方法及其可攜式電子設備。
隨著立體影像技術的發展，可提供立體影像顯示功能之可攜式電子設備已廣泛地應用在日常生活中，例如3D數位相機、3D手機等，其立體影像顯示方式通常係利用設置於其上之雙鏡頭分別擷取具有不同水平視角之影像以產生相對應之左眼影像和右眼影像並分別傳送到左眼及右眼，藉此，經由左眼影像和右眼影像的水平視角差異，即可使得左右眼所接收到的影像在使用者的腦中疊合為具有景深以及層次感之立體影像。
然而，上述方式必須在橫置可攜式電子設備以使設置於其上之雙鏡頭相對呈橫向左右排列的情況下才能產生具有不同水平視角之左右眼影像，也就是說，若是在可攜式電子設備之雙鏡頭相對呈縱向上下排列的情況下，此時，由於可攜式電子設備之雙鏡頭僅能產生具有相同水平視角之影像，因此，可攜式電子設備就會無法生成相對應之立體影像。如此一來，上述方式即會為使用者在操作可攜式電子設備以進行立體影像拍攝上帶來諸多的不便與操作限制。
本發明之目的之一在於提供一種根據影像之像素點與鏡頭間之垂直視角計算出相對應之水平視角以產生視角平移影像之方法及其可攜式電子 設備，以解決上述之問題。
本發明之申請專利範圍係揭露一種產生視角平移影像之方法，其係應用在立體影像之顯示上，該方法包含一第一鏡頭朝一景物擷取一第一影像、一第二鏡頭朝該景物擷取與該第一影像具有相異之視角之一第二影像、一影像處理裝置根據該第一影像內之至少一像素點與該第一鏡頭間之一第一垂直視角、該第二影像內之與該第一影像內之該至少一像素點相對應之一像素點與該第二鏡頭間之一第二垂直視角，以及該第一鏡頭以及該第二鏡頭之一間距，計算出該第一影像內之該至少一像素點相對於該第一鏡頭之一景深、該影像處理裝置根據該第一影像內之該至少一像素點相對於該第一鏡頭之該景深、該第一影像內之該至少一像素點之一像素座標，以及該間距，計算出該第一影像內之該至少一像素點與該第一鏡頭間之一水平視角，以及該影像處理裝置根據該第一影像內之該至少一像素點之該像素座標、該第一影像內之該至少一像素點相對於該第一鏡頭之該景深、該間距，以及該水平視角，產生一視角平移影像。
本發明之申請專利範圍另揭露一種可攜式電子設備，其包含一第一鏡頭、一第二鏡頭，以及一影像處理裝置。該第一鏡頭用來朝一景物擷取一第一影像。該第二鏡頭位於該第一鏡頭之一側而相距一間距，用來朝該景物擷取一第二影像，該第二影像與該第一影像係具有相異之視角。該影像處理裝置包含一處理單元。該處理單元耦接於該第一鏡頭以及該第二鏡頭，該處理單元用來根據該第一影像內之至少一像素點與該第一鏡頭間之一第一垂直視角、該第二影像內之與該至少一像素點相對應之一像素點與該第二鏡頭間之一第二垂直視角，以及該間距計算出該第一影像內之該至少一像素點相對於該第一鏡頭之一景深、根據該景深與該第一影像內之該至少一像素點之一像素座標以及該間距計算出該第一影像內之該至少一像素點與該第一鏡頭間之一水平視角，以及根據該第一影像內之該至少一像素點之該像素座標、該景深、該間距，以及該水平視角產生至少一視角平移影像。
綜上所述，透過上述根據垂直視角計算出景深之步驟以及根據景深計算出水平視角之步驟，即使在可攜式電子設備之雙鏡頭未呈橫向排列的情況下本發明仍然能夠產生可疊合出立體影像之視角平移影像，以供可攜式電子設備可據以進行後續立體影像之相關處理。如此一來，本發明即可有效地解決在先前技術中所提及之可攜式電子設備在雙鏡頭未呈橫向排列的情況下無法生成立體影像之問題，從而大大地提升可攜式電子設備在進行立體影像拍攝上的操作便利性以及使用彈性。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的實施方式及所附圖式得到進一步的瞭解。
10‧‧‧可攜式電子設備
12‧‧‧第一鏡頭
13‧‧‧景物
14‧‧‧第二鏡頭
16‧‧‧影像處理裝置
18‧‧‧處理單元
20‧‧‧鏡頭控制單元
22‧‧‧顯示單元
24‧‧‧顯示面板
26‧‧‧影像控制器
28‧‧‧記憶單元
30‧‧‧傾斜角度偵測單元
A‧‧‧像素點
θ1、θ2‧‧‧垂直視角
d‧‧‧間距
D‧‧‧景深
L‧‧‧傾斜排列方向
H‧‧‧水平面
α‧‧‧斜向傾斜角度
300、302、304、306‧‧‧步驟
第1圖為根據本發明之一實施例所提出之可攜式電子設備之功能方塊示意圖。
第2圖為第1圖之第一鏡頭以及第二鏡頭與像素點之對應關係示意圖。
第3圖為根據本發明之一實施例所提出之產生視角平移影像之方法的流程圖。
第4圖為第1圖之可攜式電子設備傾斜以使第一鏡頭以及第二鏡頭呈斜向排列之簡示圖。
請參閱第1圖，其為根據本發明之一實施例所提出之一可攜式電子設備10之功能方塊示意圖。如第1圖所示，可攜式電子設備10包含第一鏡頭12、第二鏡頭14，以及一影像處理裝置16。第一鏡頭12以及第二鏡頭14係可分別用來朝景物擷取影像。影像處理裝置16包含一處理單元18。處理單元18係耦接於第一鏡頭12以及第二鏡頭14，處理單元18係可用來計算出第一鏡頭12所擷取之影像內之像素點相對於第一鏡頭12之景深、根據其所計算出之景深與第一鏡頭12所擷取之影像內之像素點之像素座標以及第一鏡頭12與第二鏡頭14之間的距離計算出第一鏡頭12所擷取之影像內之 像素點與第一鏡頭12間之水平視角，以及根據第一鏡頭12所擷取之影像內之像素點之像素座標、第一鏡頭12與第二鏡頭14之間的距離，以及其所計算出之景深與水平視角產生與第一鏡頭12所擷取之影像相對應之視角平移影像，其中處理單元18係可為一硬體、一軟體或一韌體。除此之外，可攜式電子設備10可另包含一鏡頭控制單元20，鏡頭控制單元20係耦接於第一鏡頭12、第二鏡頭14，以及處理單元18，在此實施例中，鏡頭控制單元20係用來於第一鏡頭12以及第二鏡頭14呈縱向上下排列時，控制第一鏡頭12以及第二鏡頭14分別進行影像之擷取。
接下來，請參閱第1圖、第2圖，以及第3圖，第2圖為第1圖之第一鏡頭12以及第二鏡頭14與一像素點A之對應關係示意圖，第3圖為根據本發明之一實施例所提出之產生視角平移影像之方法的流程圖，其方法包含下列流程。
步驟300：第一鏡頭12以及第二鏡頭14分別朝一景物13擷取影像；步驟302：處理單元18根據第一鏡頭12所擷取之影像內之每一像素點與第一鏡頭12間之垂直視角、第二鏡頭14所擷取之影像內之相對應像素點與第二鏡頭14間之垂直視角，以及第一鏡頭12與第二鏡頭14之一間距d，計算出第一鏡頭12所擷取之影像內之每一像素點相對於第一鏡頭12之景深；步驟304：處理單元18根據第一鏡頭12所擷取之影像內之每一像素點相對於第一鏡頭12之景深、第一鏡頭12所擷取之影像內之每一像素點之像素座標，以及第一鏡頭12與第二鏡頭14之間距d，計算出第一鏡頭12所擷取之影像內之每一像素點與第一鏡頭12間之水平視角；步驟306：處理單元18根據第一鏡頭12所擷取之影像內之每一像素點之像素座標、第一鏡頭12所擷取之影像內之每一像素點相對於第一鏡頭12之景深、第一鏡頭12與第二鏡頭14之間距d，以及第一鏡頭12所擷 取之影像內之每一像素點與第一鏡頭12間之水平視角，產生視角平移影像。
以下係以如第2圖所示之像素點A為例針對上述步驟進行詳細之描述，至於針對第一鏡頭12所擷取之影像內之其他像素點之相關運算，其係可根據以下說明類推，故於此不再贅述。需注意的是，需要進行水平視角轉換運算之像素點的數量係可視可攜式電子設備10之實際應用而定。舉例來說，在此實施例中，可攜式電子設備10係可針對第一鏡頭12所擷取之影像內之每一像素點進行上述步驟之運算以產生視角平移影像，從而提升視角平移影像之像素座標平移準確度；或者是，在另一實施例中，可攜式電子設備10可採用僅針對第一鏡頭12所擷取之影像內之特定像素點(如對應景物13之邊緣輪廓的像素點)或單一像素點(例如第2圖之像素點A)進行上述步驟之運算且其餘像素點直接依照相對座標關係進行座標轉換之方式來產生視角平移影像，從而降低處理單元18之運算量以提升可攜式電子設備10之影像處理速度。
首先，在直立可攜式電子設備10以使第一鏡頭12以及第二鏡頭14呈縱向上下排列的情況下(如第2圖所示)，由步驟300可知，第一鏡頭12以及第二鏡頭14係可分別朝景物13(於第2圖中係以長方體簡示之)擷取相對應之影像，更進一步地說，可攜式電子設備10係可利用鏡頭控制單元20在判斷出第一鏡頭12以及第二鏡頭14呈縱向上下排列時，控制第一鏡頭12以及第二鏡頭14進行影像之擷取，其中由於如第2圖所示之第一鏡頭12以及第二鏡頭14朝景物13所擷取之影像係可視為相對垂直縱向移動而具有水平視角相同但垂直視角相異之影像，因此第2圖係可採用影像相互重疊之方式描繪第一鏡頭12以及第二鏡頭14所擷取之影像，以便明確地呈現出第一鏡頭12以及第二鏡頭14與其所擷取之影像之間的對應關係。
在完成第一鏡頭12以及第二鏡頭14之影像擷取步驟後，如第2圖所示，處理單元18可根據像素點A與第一鏡頭12間之一垂直視角θ1、像素點A與第二鏡頭14間之一垂直視角θ2，以及第一鏡頭12以及第二鏡頭 14之間距d，計算出像素點A相對於第一鏡頭12之一景深D(步驟302)，更詳細地說，在實際應用中，景深D係可符合下列公式。
景深D=(間距d)/[tan(垂直視角θ2)-tan(垂直視角θ1)]。
接下來，處理單元18係可根據像素點A之像素座標以及經由上述計算所得之景深D，建立起像素點A與第一鏡頭12以及第二鏡頭14之間的相對立體空間座標關係，其中像素點A之像素座標係可在第一鏡頭12朝景物13擷取影像後取得，至於如何取得上述影像內之像素點之像素座標的相關運算流程，其係常見於先前技術中，故於此不再贅述。如此一來，處理單元18係可根據上述所建立之像素點A與第一鏡頭12以及第二鏡頭14之間的相對立體空間座標關係以及第一鏡頭12與第二鏡頭14之間距d，計算出像素點A與第一鏡頭12間之水平視角，以作為後續將像素點A進行像素座標平移轉換之參考依據。
最後，處理單元18即可參照上述步驟計算出第一鏡頭12所擷取之影像內之每一像素點相對於第一鏡頭12之景深(步驟302)，以及計算出第一鏡頭12所擷取之影像內之每一像素點與第一鏡頭12間之水平視角(步驟304)，藉此，處理單元18即可根據第一鏡頭12所擷取之影像內之每一像素點之像素座標、第一鏡頭12所擷取之影像內之每一像素點相對於第一鏡頭12之景深、第一鏡頭12與第二鏡頭14之間距d，以及第一鏡頭12所擷取之影像內之每一像素點與第一鏡頭12間之水平視角，產生相對應之視角平移影像(步驟306)，以用來作為左右眼影像之其中之一影像而可與第一鏡頭12所擷取之影像(可作為左右眼影像之其中之另一影像)共同疊合出立體影像。需注意的是，本發明用來形成立體影像之方法係可不限於上述影像疊合方式，舉例來說，在另一實施例中，處理單元18係可改採用將第一鏡頭12所擷取之影像視為參考影像且參照上述步驟分別產生可作為左右眼影像之二視角平移影像以疊合出立體影像之方式，藉以取代上述使用視角平移影像以及第一鏡頭12所擷取之影像疊合出立體影像之方式。至於採用何種影像疊合方 式，其端視可攜式電子設備10之實際應用而定。
上述視角平移影像產生流程係可應用於可攜式電子設備10之後續立體影像相關處理上，也就是說，可攜式電子設備10係可將處理單元18所產生之視角平移影像以及第一鏡頭12所擷取之影像傳送至具有立體影像顯示功能之顯示設備以進行立體影像之顯示，或是在本身額外具有顯示單元的配置下直接利用處理單元18所產生之視角平移影像以及第一鏡頭12所擷取之影像以進行立體影像之顯示，舉例來說，在此實施例中，如第2圖所示，影像處理裝置16可另包含一顯示單元22，顯示單元22係耦接於處理單元18，用來根據視角平移影像以及第一鏡頭12所擷取之影像進行立體影像之顯示，在實際應用中，顯示單元22係可採用常見之顯示模組配置而可包含一顯示面板24以及一影像控制器26(但不受此限)，影像控制器26係耦接於處理單元18以及顯示面板24，影像控制器26係可用來根據處理單元18所產生之視角平移影像以及第一鏡頭12所擷取之影像控制顯示面板24進行立體影像之顯示，其中影像控制器26係可採用常見之立體影像顯示控制方法，例如時間多工式(Time-multiplexed)以及空間多工式(Spatial-multiplexed)立體影像顯示方法等，其相關立體顯示原理說明已見於先前技術中，故於此不再贅述。除此之外，影像處理裝置16可另包含一記憶單元28，記憶單元28係耦接於處理單元18，藉以用來儲存第一鏡頭12以及第二鏡頭14所擷取之影像、處理單元18所產生之視角平移影像以及顯示單元22所顯示之立體影像，以提供影像資料儲存功能。
值得一提的是，本發明亦可適用在可攜式電子設備10傾斜以使第一鏡頭12以及第二鏡頭14呈斜向排列的情況下，舉例來說，請參閱第2圖以及第4圖，第4圖為第1圖之可攜式電子設備10傾斜以使第一鏡頭12以及第二鏡頭14呈斜向排列之簡示圖，如第2圖所示，為了使可攜式電子設備10在第一鏡頭12以及第二鏡頭14呈斜向排列的情況下仍可產生視角平移影像以供進行立體影像之顯示之用，可攜式電子設備10可另包含一傾斜角度偵 測單元30(如加速度計等)，傾斜角度偵測單元30係耦接於處理單元18，以用來於第一鏡頭12以及第二鏡頭14相對呈斜向排列(如第4圖所示)時偵測出第一鏡頭12以及第二鏡頭14之一傾斜排列方向L相對於一水平面H之一斜向傾斜角度α，藉此，在處理單元18根據斜向傾斜角度α以座標轉換方式分別計算出步驟302之第一鏡頭12所擷取之影像內之每一像素點與第一鏡頭12間之垂直視角以及第二鏡頭14所擷取之影像內之相對應像素點與第二鏡頭14間之垂直視角後，可攜式電子設備10即可使用處理單元18繼續執行上述用來產生視角平移影像之步驟(即步驟302至步驟306)，其相關計算流程係可參照上述說明類推，於此不再贅述。
綜上所述，透過上述根據垂直視角計算出景深之步驟以及根據景深計算出水平視角之步驟，即使在可攜式電子設備之雙鏡頭未呈橫向排列的情況下，本發明仍然能夠產生可疊合出立體影像之視角平移影像，以供可攜式電子設備可據以進行後續立體影像之相關處理。如此一來，本發明即可有效地解決在先前技術中所提及之可攜式電子設備在雙鏡頭未呈橫向排列的情況下無法生成立體影像之問題，從而大大地提升可攜式電子設備在進行立體影像拍攝上的操作便利性以及使用彈性。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
300、302、304、306‧‧‧步驟

Claims (12)

  1. 一種產生視角平移影像之方法，其係應用在立體影像之顯示上，該方法包含：一第一鏡頭朝一景物擷取一第一影像；一第二鏡頭朝該景物擷取一第二影像，該第二影像與該第一影像具有相異之視角；一影像處理裝置根據該第一影像內之至少一像素點與該第一鏡頭間之一第一垂直視角、該第二影像內之與該第一影像內之該至少一像素點相對應之一像素點與該第二鏡頭間之一第二垂直視角，以及該第一鏡頭以及該第二鏡頭之一間距，計算出該第一影像內之該至少一像素點相對於該第一鏡頭之一景深；該影像處理裝置根據該第一影像內之該至少一像素點相對於該第一鏡頭之該景深、該第一影像內之該至少一像素點之一像素座標，以及該間距，計算出該第一影像內之該至少一像素點與該第一鏡頭間之一水平視角；以及該影像處理裝置根據該第一影像內之該至少一像素點之該像素座標、該第一影像內之該至少一像素點相對於該第一鏡頭之該景深、該間距，以及該水平視角，產生一視角平移影像。
  2. 如請求項1所述之方法，其另包含：該影像處理裝置根據該至少一視角平移影像以及該第一影像顯示一立體影像。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該第一鏡頭以及該第二鏡頭係於相對呈縱向上下排列時分別擷取該第一影像以及該第二影像。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該景深係符合下列公式：該景深=(該間距)/[tan(該第二垂直視角)-tan(該第一垂直視角)]。
  5. 如請求項1所述之方法，其另包含：一傾斜角度偵測單元於該第一鏡頭以及該第二鏡頭相對呈斜向排列時，偵測該第一鏡頭以及該第二鏡頭之一傾斜排列方向相對於一水平面之一斜向傾斜角度；以及該影像處理裝置根據該斜向傾斜角度以座標轉換方式計算出該第一垂直視角以及該第二垂直視角。
  6. 一種可攜式電子設備，其包含：一第一鏡頭，用來朝一景物擷取一第一影像；一第二鏡頭，其位於該第一鏡頭之一側而相距一間距，用來朝該景物擷取一第二影像，該第二影像與該第一影像係具有相異之視角；以及一影像處理裝置，其包含：一處理單元，其耦接於該第一鏡頭以及該第二鏡頭，該處理單元用來根據該第一影像內之至少一像素點與該第一鏡頭間之一第一垂直視角、該第二影像內之與該至少一像素點相對應之一像素點與該第二鏡頭間之一第二垂直視角，以及該間距計算出該第一影像內之該至少一像素點相對於該第一鏡頭之一景深、根據該景深與該第一影像內之該至少一像素點之一像素座標以及該間距計算出該第一影像內之該至少一像素點與該第一鏡頭間之一水平視角，以及根據該第一影像內之該至少一像素點之該像素座標、該景深、該間距，以及該水平視角產生至少一視角平移影像。
  7. 如請求項6所述之可攜式電子設備，其另包含：一顯示單元，其耦接於該處理單元，用來根據該至少一視角平移影像以及該第一影像顯示一立體影像。
  8. 如請求項7所述之可攜式電子設備，其中該顯示單元包含：一顯示面板，用來顯示該立體影像；以及一影像控制器，其耦接於該處理單元以及該顯示面板，用來根據該至少一 視角平移影像以及該第一影像控制該顯示面板顯示該立體影像。
  9. 如請求項7所述之可攜式電子設備，其中該影像處理裝置另包含一記憶單元，其耦接於該處理單元，用來儲存該第一影像、該第二影像、該視角平移影像，以及該立體影像。
  10. 如請求項6所述之可攜式電子設備，其另包含：一鏡頭控制單元，其耦接於該第一鏡頭、該第二鏡頭，以及該處理單元，該鏡頭控制單元係用來於該第一鏡頭以及該第二鏡頭呈縱向上下排列時，控制該第一鏡頭以及該第二鏡頭分別擷取該第一影像以及該第二影像。
  11. 如請求項6所述之可攜式電子設備，其中該處理單元用來根據下列公式計算出該景深：該景深=(該間距)/[tan(該第二垂直視角)-tan(該第一垂直視角)]。
  12. 如請求項6所述之可攜式電子設備，其另包含：一傾斜角度偵測單元，其耦接於該處理單元，用來於該第一鏡頭以及該第二鏡頭相對呈斜向排列時，偵測該第一鏡頭以及該第二鏡頭相對於一水平面之一斜向傾斜角度；其中該處理單元另用來根據該斜向傾斜角度以座標轉換方式計算出該第一垂直視角以及該第二垂直視角。
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