TW201631949A - 為光場成像機件的透鏡相關元資料之產生方法和裝置、儲存媒體，以及從光場擷取產生顯示影像之方法和裝置、電腦可讀式非暫態儲存媒體 - Google Patents

為光場成像機件的透鏡相關元資料之產生方法和裝置、儲存媒體，以及從光場擷取產生顯示影像之方法和裝置、電腦可讀式非暫態儲存媒體 Download PDF

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Abstract

本案記載為光場成像機件的透鏡相關元資料之產生方法和裝置(50)。影像描繪器(8)使用透鏡模型，從光場擷取，產生(40)顯示影像。元資料組像器(9)再輸出(41)用來產生顯示影像的透鏡模組參數，做為光場成像機件(1)之透鏡相關元資料。

Description

為光場成像機件的透鏡相關元資料之產生方法和裝置、儲存媒體，以及從光場擷取產生顯示影像之方法和裝置、電腦可讀式非暫態儲存媒體
本發明係關於透鏡相關元資料之產生方法和裝置。本發明尤指為光場成像機件的透鏡相關元資料，特別是活動照相之產生方法和裝置。
圖場之焦點和深度，是大為影響影像擷取的視覺品質和美感之二項參數。在活動照相影片上尤其重要，在拍攝時，需把焦點從一平面拉到另一平面，例如跟隨運動物象，或移動觀視者注意到另一物象。在此情況下，尤其是以創造影片觀賞的淺圖場縱深作業時，很難人為調節透鏡的焦點。職業製片有攝影助理，擔任此任務。然而，並非意指圖場之焦點和縱深能始終正確設定。由於在後製作中，失焦錯誤無法固定，若不是只好忍受，就必須重拍。
然而，透鏡元資料，諸如焦點長度、焦距、焦點比率，例如孔徑或光圈數值，通常是隨影像資料儲存，不但供職業攝影機，也供消費者攝影機用。其數值在後製作中，相當資訊充足。
為保持視訊或聲訊同步記錄，時間碼訊號分佈於影片集合之機件當中。LTC(線性或縱向時間碼)是SMPTE(活動照相和電視工程師學會)時間碼標準之編碼，可經由5腳LEMO接頭或HD-SDI(高清晰度串列數位介面)訊號分佈。
光場攝影機容許在拍攝後調節圖場的焦點和縱深。此點可視為克服失焦拍攝問題的潛在優點。然而，也意味例如在設定圖場焦點和縱深過程，只是從拍攝延遲到稍後時間點。
甚至可留給使用者決定。例如，已引進所謂「現場照片」，容許使用者交互設定焦距，並稍微變化視角，以描繪同一拍攝之複數視圖。
拍攝後可能調節圖場焦點和縱深，引起的問題是，如何界定光場擷取的每一圖框之描繪意圖，和如何使其通過活動照相製作工作流程。
本原理之目的，在於擬議一項解決方案，為光場成像機件產生透鏡相關元資料，並且可使用此類元資料。
按照本原理之一要旨，為光場成像機件的透鏡相關元資料之產生方法，包括：˙使用透鏡模型從光場擷取，產生顯示影像；˙輸出產生顯示影像所用透鏡模型之參數，做為光場成像機件的透鏡相關元資料。
因此，電腦可讀式儲存媒體已在其內儲存指令，致能產生光場成像機件的透鏡相關元資料，利用電腦執行時，促使電腦：˙使用透鏡模型從光場擷取，產生顯示影像；˙輸出產生顯示影像所用透鏡模型之參數，做為光場成像機件的透鏡相關元資料。
電腦可讀式儲存媒體是非暫態無常性或非無常性儲存媒體，諸如硬碟、光碟或磁碟或磁帶、固態記憶機件等。儲存媒體因此有形具體化指令之程式，可利用電腦或處理機件執行，以進行所述程式步驟。
又，在一具體例中，裝置構成產生光場成像機件的透鏡相關元資料，包括：˙影像描繪器，構成使用透鏡模型，從光場擷取，產生顯示影像；˙元資料組像器，構成輸出產生顯示影像用之透鏡模型參數，做為光場成像機件的透鏡相關元資料。
在另一具體例中，裝置構成產生光場成像機件的透鏡相關元資料，包括處理機件，和記憶機件，內儲存指令，利用處理機件執行時，造成裝置：˙使用透鏡模型，從光場擷取，產生顯示影像；˙輸出產生顯示影像用之透鏡模型參數，做為光場成像機件的透鏡相關元資料。
此外，儲存媒體包括光場擷取，和透鏡模型參數，可供從光 場擷取產生顯示影像。
按照本原理另一要旨，從光場擷取產生顯示影像之方法包括：˙從儲存媒體檢復光場擷取；˙從光場擷取檢復透鏡模型的參數，以產生顯示影像；˙使用透鏡模型和所檢復參數，從光場擷取產生顯示影像；˙提供顯示影像給顯示器。
因此，電腦可讀式非暫態儲存媒體，由儲存指令，致能從光場擷取產生顯示影像，當利用電腦執行時，可促使電腦：˙從儲存媒體檢復光場擷取；˙從光場擷取檢復透鏡模型的參數，以產生顯示影像；˙使用透鏡模型和所檢復參數，從光場擷取產生顯示影像；˙提供顯示影像給顯示器。
又，在一具體例中，裝置構成從光場擷取產生顯示影像，包括：˙影像描繪器，構成從儲存媒體檢復光場擷取，檢復透鏡模型的參數，以及使用透鏡模型和所檢復參數，從光場擷取產生顯示影像；˙顯示器，構成顯示顯示影像；或輸出，構成提供顯示影像給顯示器。
在另一具體例中，構成從光場擷取產生顯示影像之裝置，包括處理機件，和記憶機件，其內儲存指令，利用處理機件執行時，促使裝置：˙從儲存媒體檢復光場擷取；˙從光場擷取檢復透鏡模型的參數，以產生顯示影像；˙使用透鏡模型和所檢復參數，從光場擷取產生顯示影像；˙提供顯示影像給顯示器。
上述一般概念在於從光場擷取機件，產生圖框準確元資料，描述虛擬透鏡的參數，諸如活動照相串流之焦點長度、焦點比率和焦距。應用虛擬透鏡所得影像，經預描繪或預視覺化，致能調節參數，無論是即時或非即時。光場擷取可從光場成像機件直接接收，例如為開始設定產生 透鏡相關元資料；或從儲存系統讀取，例如為結束設定或接近設定產生透鏡相關元資料。
為解決方案之優點是，輸送同步透鏡元資料，於本質上不提供此元資料或在元資料固定處，在光場擷取機件之職業製片當中加以儲存。此舉對後製作之最後描繪意圖，提供圖框準確線索。
在一具體例中，透鏡模型之參數，與焦距、焦點比率、焦點長度、透鏡斜度和透鏡移位之一項或多項有關。傳統照相術大多成像過程，是利用此等透鏡特性界定。所以，此等參數代表描述製片家描繪意圖之有用限制。
在一具體例中，透鏡相關元資料，做為元資料封包輸出。以此方法產生元資料串流，連同相當於各圖框之透鏡參數。所描繪輸出不一定儲存，惟當然亦隨時可用。
在一具體例中，經由用戶介面接收用戶輸入，以調節透鏡模型之一項或多項參數。基於所調節之透鏡模型參數，產生更新顯示影像。以此方式，操作者可在監視器上檢查影像，並互應調節參數，直到所得顯示影像滿意為止。
在一具體例中，為光場擷取檢復時間碼。例如，時間碼是從光場擷取讀取，或從時間碼產生器接收。時間碼再添加於透鏡相關元資料。如此即可保證透鏡相關元資料與光場攝影機訊號，即光場擷取之間同步化。
雖然所擬解決方案聚焦於處理活動照相串流，惟亦可用於處理單一靜止照相。在此情況時，不需考慮同步化。
1‧‧‧光場成像機件
2‧‧‧數位透鏡
3‧‧‧監視器
4‧‧‧用戶介面
5‧‧‧元資料記錄器
6‧‧‧局部或遠程儲存系統
7‧‧‧時間碼產生器
8‧‧‧影像描繪器
9‧‧‧元資料組像器
10‧‧‧參數化單位
11‧‧‧第一暫存器
12‧‧‧第二暫存器
13‧‧‧儲存系統
20‧‧‧從光場擷取串流抓取圖框
21‧‧‧使用透鏡模型和現時透鏡參數描繪視圖
22‧‧‧把所描繪視圖輸出至監視器
23‧‧‧次一圖框？
24‧‧‧新參數？
30‧‧‧獲得時間碼和透鏡參數
31‧‧‧組合元資料封包
32‧‧‧書寫元資料封包於元資料串流
40‧‧‧使用透鏡模型產生顯示影像
41‧‧‧輸出透鏡模型參數做為透鏡元資料
50‧‧‧裝置
51‧‧‧輸入
52‧‧‧外部顯示器
53‧‧‧影像輸出
54‧‧‧時計輸入
55‧‧‧輸出
60‧‧‧裝置
61‧‧‧處理機件
62‧‧‧記憶機件
第1圖表示開始設定解決方案為光場攝影機產生透鏡相關元資料之設置例；第2圖表示所擬數位透鏡更詳細圖示；第3圖繪示影像描繪器之主要操作步驟；第4圖繪示元資料組像器之主要操作步驟；第5圖表示第1圖所示開始設定解決方案在接近設定環境之修飾；第6圖為光場成像機件的透鏡相關元資料之產生方法具體例示意圖； 第7圖為構成進行第6圖所示方法的裝置第一具體例之示意圖；第8圖為構成進行第6圖所示方法的裝置第二具體例之示意圖。
為更佳明白若干具體例之原理起見，茲參照附圖詳細說明如下。須知擬議之解決方案不限於此等舉例之具體例，而特定之特點亦可權宜組合和/或修飾，不違本原理在所附申請專利範圍所界定之範圍。
光場攝影機致能描繪同一拍照之不同視圖。雖然參數設定空間大，想到傳統照相術，自然引起有用之限制。傳統照相術中許多成像過程，是以透鏡特性加以界定。主透鏡往往容許調節焦距和焦點比率，而伸縮透鏡另外得以調節焦點長度。其他參數可模型化，像透鏡斜度和移位。焦點長度修飾時，幾何畸變和色差，可在圖框和圖框間有所變化。為簡化起見，以下僅考慮上述三項顯著特性。
第1圖表示為光場攝影機1產生透鏡相關元資料開始設定解決方案之設置例。數位透鏡2依賴上述參數，模擬光學透鏡之行為。此係利用即時描繪引擎所完成，從光場擷取之串流取各圖框，應用具有現時參數之透鏡模型，並向監視器3輸出最後描繪。因而數位透鏡2係虛擬透鏡，模擬真實透鏡。操作者檢驗監視器3上之影像，經由用戶介面4進行調節參數。所描繪輸出不一定要儲存。然而，元資料記錄器5會在局部或遠程儲存系統6上儲存元資料串流，連同相當於各圖框之透鏡參數，以及獨特之時間碼戳記。數位透鏡2與光場攝影機訊號之同步化，是使用先前技術的開始設定同步化技術，例如使用時間碼產生器7達成。
第2圖繪示數位透鏡2更詳細的圖例。在此圖中，數位透鏡2是以二個獨立處理方塊描述，即影像描繪器8和元資料組像器9，為各圖框週期n同步操作。影像描繪器8從光場攝影機1以及參數化單位10的透鏡參數輸出，接收光場擷取，提供所描繪影像做為輸出。元資料組像器9亦經由第一暫存器11接收參數化單位10的透鏡參數輸出，以及經由第二暫存器12接收時間碼產生器7提供之時間碼，把此等資料組像成元資料封包。
影像描繪器8的主要操作步驟，繪示於第3圖。影像描繪器8進行之描繪環路，在各圖框週期從新開始，在週期當中繼續運作。在第一 步驟中，從光場擷取之同步串流抓取20圖框F(n)。使用透鏡模型和現時參數集合P(n)，描繪21視圖，輸出22至監視器。然後核對n是否已改變23，在此情況，影像描繪器8回到第一步驟，抓取20次一圖框，或者參數集合P(n)是否已改變24，在此情況，描繪21更新視圖。由操作者監視描繪輸出和用手調節參數，關閉環路。
視圖框速率和描繪速度，可每圖框就只一次或多次執行描繪環路。光場擷取之同步串流，可例如經由HD-SDI提供。
元資料組像器9之主要操作步驟，如第4圖所示。在第一步驟中，元資料組像器9分別從第一暫存器11和第二暫存器12，獲得30先前圖框之透鏡參數集合P(n-1)和時間碼T(n-1)。元資料組像器9由此等資料再組合31元資料封包M(n-1)，最後書寫32至元資料串流。每一圖框僅只一度執行元資料程序。取樣30、組合31和書寫32先前圖框之最後參數集合。同步元資料封包可例如使用補助資料封包，經由HD-SDI，輸送到場記錄器。
迄今所擬解決方案主要標定即時使用運動照相軟片集合加以說明。此舉需要專用機件，能夠以某一圖框速率處理輸入視訊，並輸出元資料串流。然而，此解決方案亦可用在接近設定環境，不需即時資料處理。亦可改用PC基礎軟體，應用檔案為根據之策略，繼續攝取。此舉需要光場擷取檔案，提供時間碼元資料。第5圖表示對第1圖之相對應修飾。特別是光場擷取是從儲存系統13獲得，而非從光場攝影機1。此外，也不再使用時間碼產生器7。
第6圖簡略繪示為光場成像機件1的透鏡相關元資料之產生方法更普通具體例。在第一步驟中，使用透鏡模型，從光場擷取產生40顯示影像。用來產生顯示影像之透鏡模型參數，再輸出41做為光場成像機件1的透鏡相關元資料。
第7圖簡略繪示裝置50之一具體例，構成進行所擬議方法，為光場成像機件1產生透鏡相關元資料。裝置50具有輸入51，例如從光場成像機件1接收光場擷取。另外，光場擷取可從儲存系統13檢復。圖示儲存系統13為局部儲存系統。當時，亦可為遠程儲存系統，直接連接到裝置50，或經由網路連接。影像描繪器8使用透鏡模型，從光場擷取產生40顯 示影像。所產生顯示影像可顯示於機件50之顯示器3上，或經由影像輸出53提供給外部顯示器52。經由用戶介面4調節至透鏡模型參數，由操作者接收。元資料組像器9輸出41透鏡模型之最後參數，做為光場成像機件1的透鏡相關元資料。元資料組像器9進一步處理時間碼，是由藉時計輸入54連接之時間碼產生器7提供，或連同光場擷取一起提供。經輸出55可得結果之元資料。亦可儲存於儲存系統13。各種介面51,53,54,55亦可全部或部份組合成一個或多個雙向介面。影像描繪器8和元資料組像器9可具體化為專用硬體或軟體，在一個或多個處理器上運作。當然，同樣可組合成單一硬體單位。
第8圖簡略繪示裝置60之另一具體例，構成進行所擬方法。裝置60包括處理機件61，和記憶機件62，儲存指令，在執行時，促進裝置進行上述方法之一的步驟。
例如，處理機件61可為處理器，適於進行上述方法之一的步驟。在一具體例中，該項適應包括處理器構成，例如程式規劃成進行上述方法之一的步驟。
於此所用處理器可包含一個或多個處理單位，諸如微處理器、數位訊號處理器，或其組合。
局部儲存系統13和記憶機件62可包含無常性和/或非無常性記憶區，以及儲存機件，諸如硬碟機和DVD磁碟機。記憶器之一組件為處理機件61可讀取之非暫態程式儲存機件，可把處理機件61可執行指令之程式有形具體化，以進行上述原理之程式步驟。
40‧‧‧使用透鏡模型產生顯示影像
41‧‧‧輸出透鏡模型參數做為透鏡元資料

Claims (15)

  1. 一種為光場成像機件(1)的透鏡相關元資料之產生方法，包括：˙使用透鏡模型，從光場擷取產生(40)顯示影像；˙輸出(41)產生顯示影像，所用透鏡模型之參數，做為光場成像機件(1)之透鏡相關元資料者。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中透鏡模型之參數，與焦距、焦點比率、焦點長度、焦點傾斜和焦點移位之一項或多項相關者。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，包括輸出透鏡相關元資料，做為元資料封包者。
  4. 如前述申請專利範圍之一項方法，又包括：˙接收用戶輸入，以調節透鏡模型之一項或多項參數；˙根基所調節透鏡模型之參數，產生更新之顯示影像者。
  5. 如前述申請專利範圍之一項方法，又包括：˙檢復光場擷取之時間碼；˙把時間碼添加於透鏡相關元資料者。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中時間碼係從光場擷取讀取，或從時間碼產生器(7)接收者。
  7. 如前述申請專利範圍之一項方法，其中光場擷取係從光場成像機件(1)接收，或從儲存系統(13)讀取者。
  8. 一種電腦可讀式非暫態儲存媒體，內儲存有指令，致能產生光場成像機件(1)的透鏡相關元資料，利用電腦執行時，促使電腦：˙使用透鏡模型，從光場擷取產生(40)顯示影像；˙輸出(41)產生顯示影像所用透鏡模型之參數，做為光場成像機件(1)之透鏡相關元資料者。
  9. 一種裝置(50)，構成為光場成像機件(1)產生透鏡相關元資料，此裝置(50)包括：˙影像描繪器(8)，構成使用透鏡模型，從光場擷取產生(40)顯示影像；˙元資料組像器(9)，構成輸出(41)產生顯示影像所用透鏡模型之參數，做為光場成像機件(1)之透鏡相關元資料者。
  10. 一種裝置(60)，構成為光場成像機件(1)產生透鏡相關元資料，此裝置(60)包括處理機件(61)，和記憶機件(62)，其內儲存有指令，利用處理機件(61)執行時，促使裝置(60)：˙使用透鏡模型，從光場擷取產生(40)顯示影像；˙輸出(41)產生顯示影像所用透鏡模型之參數，做為光場成像機件(1)之透鏡相關元資料者。
  11. 一種儲存媒體(13)，包括光場擷取，其特徵為，儲存媒體(13)又包括透鏡模型之參數，由光場擷取產生顯示影像者。
  12. 一種從光場擷取產生顯示影像之方法，包括：˙從儲存媒體(13)檢復光場擷取；˙從光場擷取檢復產生顯示影像用的透鏡模型之參數；˙使用透鏡模型和檢復之參數，由光場擷取產生(40)顯示影像；˙提供顯示影像給顯示器(3,52)者。
  13. 一種電腦可讀式非暫態儲存媒體，其內儲存有指令，致能從光場擷取產生顯示影像，利用電腦執行時，促使電腦：˙從儲存媒體(13)檢復光場擷取；˙從光場擷取檢復產生顯示影像用的透鏡模型之參數；˙使用透鏡模型和檢復之參數，由光場擷取產生(40)顯示影像；˙提供顯示影像給顯示器(3,52)者。
  14. 一種裝置(50)，構成從光場擷取產生顯示影像，此裝置(50)包括：˙影像描繪器(8)，構成從儲存媒體(13)檢復光場擷取、檢復透鏡模型之參數，以及使用透鏡模型和檢復參數，由光場擷取產生(40)顯示影像；˙顯示器(3)，構成顯示顯示影像，或輸出(53)，構成提供顯示影像給顯示器(52)者。
  15. 一種裝置(60)，構成由光場擷取產生顯示影像，此裝置(60)包括處理機件(61)，和記憶機件(62)，其內儲存有指令，利用處理機件(61)執行時，促使電腦：˙從儲存媒體(13)檢復光場擷取；˙從光場擷取檢復產生顯示影像用的透鏡模型之參數； ˙使用透鏡模型和檢復之參數，由光場擷取產生(40)顯示影像；˙提供顯示影像給顯示器(3,52)者。
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