TW201636683A - 擴充實境成像方法及其裝置 - Google Patents

Abstract

一種擴充實境成像方法及其裝置，其裝置主要包含至少一影像輸出單元、一成像模組及一聚焦位置調整模組，並以該裝置執行下列步驟：A.由前述影像輸出單元產生複數平面影像，每一平面影像產生的時間不同，且前述平面影像分別為一完整立體影像中不同深度位置的平面影像；B.藉由該成像模組及該聚焦位置調整模組將前述平面影像投影於對應的深度位置，以藉由視覺殘留而使前述平面影像結合形成該完整立體影像。

Description

擴充實境成像方法及其裝置

一種擴充實境成像方法及其裝置，尤指利用視覺殘留形成立體影像之成像方法及其裝置。

顯示技術除提供一般的影像及色彩外，為滿足人們對更真實影像的需求，顯示技術也不斷往３Ｄ的方向發展。

目前的３Ｄ顯示技術，主要分為兩大類：眼鏡式顯示技術及裸眼式3D顯示系統，前者由於需要配戴眼鏡等配件，因此多少會造成使用者的不便，而後者主要分為全像式、體積式、多平面式、2D多工式，上述方式雖可讓使用者不必借助特殊配件，便可直接觀看立體影像，但各技術仍有其侷限之處，例如全像式呈現的影像大小受限於聲光調變器晶體；體積式呈現的影像受限於作動原理，旋轉軸處的影像較不清晰；多平面式須提供多個顯示器，且須在顯示器正面，方有較佳的觀看品質；2D多工式則是提供左右眼兩種不同的影像，使觀看者的大腦可將左右眼的影像整合為立體影像，但此種方式呈像位置運算的精確度要求較高。

因此，如何進一步再提供設備成本更低、構造更為簡單的新一種３Ｄ顯示技術，仍是目前各界學業界有待解決的課題。

爰此，為改善既有立體成像技術的困難，本創作人致力於研究，而研發一種擴充實境成像方法，包含下列步驟： A.由至少一影像輸出單元產生複數平面影像，每一平面影像產生的時間不同，且前述平面影像分別為一完整立體影像中不同深度位置的平面影像； B.將前述平面影像投影於對應的深度位置，以藉由視覺殘留而使前述平面影像結合形成該完整立體影像。

進一步，於步驟A中，係先由一影像擷取單元由一圖卡擷取一識別影像，以依據該識別影像調整該影像輸出單元輸出之平面影像。

進一步，前述平面影像由依序通過一反射鏡、一聚焦透鏡及另一反射鏡後成像。

進一步，於步驟B中，係調整該影像輸出單元與該聚焦透鏡的相對位置，使前述平面影像於不同的成像位置上聚焦成像。

進一步，各平面影像聚焦成像於不同成像位置的停留時間係介於0.01秒至1秒之間。

本發明也是一種擴充實境成像裝置，包含： 至少一影像輸出單元，用以提供一完整立體影像中不同深度位置的多個平面影像，每一平面影像投射的時間不同，前述平面影像提供的時間順序係依據該不同深度位置而決定； 一成像模組，用以接收該平面影像，並使前述平面影像聚焦成像；及 一聚焦位置調整模組，連接該影像輸出單元及成像模組至少之一，用以依據該不同深度位置的順序，依序將前述平面影像聚焦成像於對應前述深度位置的不同成像位置，使前述平面影像藉由視覺殘留而結合形成該完整立體影像。

更包括一影像擷取單元及一控制端，該影像擷取單元用以自一圖卡擷取一識別影像，該控制端係連接該影像輸出單元，該控制端依據該識別影像調整該影像輸出單元輸出之平面影像。

進一步，該成像模組包含二反射鏡及一聚焦透鏡設置在前述二反射鏡之間，以將前述平面影像由其中一反射鏡反射至該聚焦透鏡，並由另一反射鏡將前述平面影像反射至該前述成像位置。

進一步，該聚焦位置調整模組係使該影像輸出單元及該聚焦透鏡相對位移，使該前述平面影像於前述成像位置上聚焦成像。

本創作的功效在於：

1. 本發明利用視覺殘留原理呈像的技術，可使立體影像的呈現效果較為生動，而非單純的靜態展示，容易吸引觀看者的注意。

2. 本發明的裝置係利用視覺殘留的原理，即可使平面影像可呈現立體影像的效果，而呈像所需構造更為簡單，有助於進一步降低產品所需成本。

3. 本發明的成像方式可應用於各種領域。例如：工業產品展示、博物館互動體驗、醫療復健等，應用領域廣泛。

綜合上述技術特徵，本發明擴充實境成像裝置的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

先請參閱第一圖及第二圖，係揭露本創作擴充實境成像裝置，主要包含：

一影像輸出單元（１），用以提供一完整立體影像中不同深度位置的多個平面影像，每一平面影像投射的時間不同，前述平面影像提供的時間順序係依據該不同深度位置而決定。詳細來說，影像輸出單元（１）儲存有前述平面影像或由遠端傳送前述平面影像，並配合影像切換技術，將前述平面影像可形成視覺殘留（0.01秒至1秒之間）的速度切換前述各平面影像。

要補充說明的是，由完整立體影像中取得不同深度位置的多個平面影像之方式，可利用影像處理技術，將一般2D影像依照其影像的遠近，由灰階(Gray Level)影像的值從 000(最遠)到255(最近)來表示，並建立一個與其對應2D影像尺寸完全一樣的「深度圖」；然後，由DIBR(Depth Image Based Rendering)的技術再根據這個「深度圖」將對應的2D影像，處理成所需要的「多視角3D立體影像」即可，惟此為習知技術，因此不再予以詳述。

請併閱第三圖，更包括一成像模組（２），用以接收該平面影像，並使前述平面影像聚焦成像。具體來說，該成像模組（２）包含二反射鏡（２１）及一聚焦透鏡（２２）設置在前述二反射鏡（２１）之間，以將前述平面影像由其中一反射鏡反射至該聚焦透鏡（２２），並由另一反射鏡（２１）將前述平面影像反射至該前述成像位置。而由於該平面影像經二反射鏡（２１）的兩次反射，因此可避免平面影像左右相反的現象，且該平面影像與該平面影像的成像，也因為反射鏡（２１）的位置而旋轉180°，故該平面影像的成像也無上下顛倒的問題。又該聚焦透鏡（２２）最好為菲涅爾透鏡，以大幅度地削減透鏡厚度、重量與體積。使整體構造更為輕量化。

一聚焦位置調整模組（３），連接該影像輸出單元（１）及成像模組（２）至少之一，用以依據該不同深度位置的順序，依序將前述平面影像聚焦成像於對應前述深度位置的不同成像位置，使前述平面影像藉由視覺殘留而結合形成該完整立體影像，該聚焦位置調整模組（３）使該影像輸出單元（１）及該聚焦透鏡（２２）相對位移，使該前述平面影像於前述成像位置上聚焦成像。

而前述聚焦像位置亦可配置有浮空投影布幕或是具有懸浮粒子的氣霧，以便影像投射至前述浮空投影布幕或前述氣霧上。

該聚焦位置調整模組（３）具體來說，可以是線性馬達、壓電馬達等位移模組，以搭載前述影像輸出單元（１）或成像模組（２）的聚焦透鏡（２２）線性位移，而調整前述成像位置。但並不以此為限，主要目的僅在於調整前述成像位置即可。

更包括一影像擷取單元（４）及一控制端（５），該影像擷取單元（４）用以自一圖卡（４１）擷取一識別影像，該控制端（５）係連接該影像輸出單元（１），該控制端（５）依據該識別影像調整該影像輸出單元（１）輸出之平面影像。詳細來說，請配合參閱第四Ａ圖、第四Ｂ圖及第四Ｃ圖，該影像擷取單元（４）為攝影機 (wed camera)，以讀取圖卡（４１）上的圖像，並傳送至該控制端（５），該控制端（５）將依據該圖卡（４１）上的圖像，搜尋對應的影像檔，以輸出對應的平面影像至前述影像輸出單元（１）。而當使用者調整圖卡（４１）的角度或距離時，將使影像擷取單元（４）拍攝圖卡（４１）的尺寸有所改變，而使得控制端（５）可以判斷圖卡（４１）偏轉的角度及遠近，進而依據分析的偏轉角度及遠近，而調整前述平面影像的尺寸。惟上述判斷角度與距離的方式，僅為例示，尚可透過判斷使用者手部影像等不同判斷基準，或是結合測距感測元件等其他等效方式。

使用之情況，續請參閱第五圖及第六圖，並搭配第二圖觀之，使用者選擇一圖卡（４１），並將該圖卡（４１）移至對應該影像擷取單元（４）的位置，以藉由該影像擷取單元（４）自該圖卡（４１）擷取一識別影像，並傳至該控制端（５），該控制端（５）將依據該識別影像選擇影像輸出單元（１）輸出之平面影像。

該影像輸出單元（１）將先後產生複數平面影像，每一平面影像產生的時間不同，且前述平面影像分別為一完整立體影像中不同深度位置的平面影像，而每一平面影像由皆依序通過一反射鏡（２１）、一聚焦透鏡（２２）及另一反射鏡（２１）後成像。

接著，藉由聚焦位置調整模組（３）調整該影像輸出單元（１）及該聚焦透鏡（２２）的相對位置，使將前述平面影像投影於對應的深度位置，而各平面影像聚焦成像於不同成像位置的停留時間係介於0.01秒至1秒之間，以藉由視覺殘留而使前述平面影像結合形成該完整立體影像。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本創作之操作、使用及本創作產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本創作之較佳實施例，當不能以此限定本創作實施之範圍，即依本創作申請專利範圍及創作說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本創作涵蓋之範圍內。

（１）‧‧‧影像輸出單元

（２）‧‧‧成像模組

（２１）‧‧‧反射鏡

（２２）‧‧‧聚焦透鏡

（３）‧‧‧聚焦位置調整模組

（４）‧‧‧影像擷取單元

（４１）‧‧‧圖卡

（５）‧‧‧控制端

[第一圖]係本發明實施例之立體外觀示意圖。

[第二圖]係本發明實施例之系統架構示意圖。

[第三圖]係本發明實施例之側視示意圖。

[第四Ａ圖]係本發明實施例依據圖卡角度調整立體影像之狀態示意圖一。

[第四Ｂ圖]係本發明實施例依據圖卡角度調整立體影像之狀態示意圖二。

[第四Ｃ圖]係本發明實施例依據圖卡角度調整立體影像之狀態示意圖三。

[第五圖]係本發明實施例使用之步驟流程示意圖。

[第六圖]係本發明實施例使用之狀態示意圖。

(1)‧‧‧影像輸出單元

(2)‧‧‧成像模組

(21)‧‧‧反射鏡

(22)‧‧‧聚焦透鏡

(3)‧‧‧聚焦位置調整模組

(4)‧‧‧影像擷取單元

(41)‧‧‧圖卡

(5)‧‧‧控制端

Claims (10)

1. 一種擴充實境成像方法，包含下列步驟： A.由至少一影像輸出單元產生複數平面影像，每一平面影像產生的時間不同，且前述平面影像分別為一完整立體影像中不同深度位置的平面影像； B.將前述平面影像投影於對應的深度位置，以藉由視覺殘留而使前述平面影像結合形成該完整立體影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之擴充實境成像方法，於步驟A中，係先由一影像擷取單元由一圖卡擷取一識別影像，以依據該識別影像調整該影像輸出單元輸出之平面影像。
3. 如申請專利範圍第1項所述之擴充實境成像方法，其中，前述平面影像由依序通過一反射鏡、一聚焦透鏡及另一反射鏡後成像。
4. 如申請專利範圍第3項所述之擴充實境成像方法，於步驟B中，係調整該影像輸出單元與該聚焦透鏡的相對位置，使前述平面影像於不同的成像位置上聚焦成像。
5. 如申請專利範圍第1項所述之擴充實境成像方法，其中，各平面影像聚焦成像於不同成像位置的停留時間係介於0.01秒至1秒之間。
6. 一種擴充實境成像裝置，包含： 至少一影像輸出單元，用以提供一完整立體影像中不同深度位置的多個平面影像，每一平面影像投射的時間不同，前述平面影像提供的時間順序係依據該不同深度位置而決定； 一成像模組，用以接收該平面影像，並使前述平面影像聚焦成像；及 一聚焦位置調整模組，連接該影像輸出單元及成像模組至少之一，用以依據該不同深度位置的順序，依序將前述平面影像聚焦成像於對應前述深度位置的不同成像位置，使前述平面影像藉由視覺殘留而結合形成該完整立體影像。
7. 如申請專利範圍第6項所述之擴充實境成像裝置，更包括一影像擷取單元及一控制端，該影像擷取單元用以自一圖卡擷取一識別影像，該控制端係連接該影像輸出單元，該控制端依據該識別影像調整該影像輸出單元輸出之平面影像。
8. 如申請專利範圍第6項所述之擴充實境成像裝置，其中，該成像模組包含二反射鏡及一聚焦透鏡設置在前述二反射鏡之間，以將前述平面影像由其中一反射鏡反射至該聚焦透鏡，並由另一反射鏡將前述平面影像反射至該前述成像位置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之擴充實境成像裝置，其中，該聚焦位置調整模組係使該影像輸出單元及該聚焦透鏡相對位移，使該前述平面影像於前述成像位置上聚焦成像。
10. 如申請專利範圍第6項所述之擴充實境成像裝置，其中，各平面影像聚焦成像於不同成像位置的停留時間係介於0.01秒至1秒之間。