TW201916682A

TW201916682A - 即時二維轉三維的影像處理方法

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Publication number: TW201916682A
Application number: TW106132702A
Authority: TW
Inventors: 邱國忠; 彭冠榮
Original assignee: 邱國忠; 彭冠榮
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2019-04-16

Abstract

在此揭露一種即時二維轉三維的影像處理方法，其包含下列步驟：從一輸入單元輸入至少一二維影像；將該至少一二維影像分割成至少一左眼影像與至少一右眼影像；分別縮放該至少一左眼影像與該至少一右眼影像；藉由影像同步信號，分別顯示該至少一左眼影像與該至少一右眼影像；透過一主動式快門眼鏡觀看該至少一左眼影像與該至少一右眼影像以顯示三維影像。透過該影像處理裝置，可以即時處理二維影像，將二維影像轉換為三維影像，而無須繁複的後續處理過程。

Description

即時二維轉三維的影像處理方法及裝置

本發明係有關於一種影像處理方法及裝置，特別是有關於一種可以即時處理二維轉三維的影像處理方法及裝置。

隨著影像科技的進步，已發展出三維(Three Dimension，3D)立體攝影機可以直接擷取立體影像，再透過3D眼鏡，使用者就可以觀看3D影像；但是，3D攝影機十分昂貴且尚未普及，並非所有的影像都是以3D攝影機拍攝，大部分的影像還是先擷取二維(Two Dimension，2D)影像，再透過影像處理與後製軟體讓2D影像轉換為3D影像，最後搭配3D眼鏡，即可讓使用者觀看3D影像。

一般來說，用以實現3D影像的技術可分為眼鏡式立體(stereoscopic)技術或裸視立體(autostereoscopic)技術，眼鏡式立體技術有可分紅藍(綠)眼鏡、偏光眼鏡、頭盔式眼鏡或主動式快門眼鏡，紅藍(綠)眼鏡又稱為紅藍濾色3D眼鏡，其是透過不同顏色的濾光片進行畫面濾光，使得一個圖片能產生出兩幅圖像，人的雙眼都可看見不同的圖像，但這種方法容易使畫面邊緣產生色偏，偏光眼鏡所配合使用的是被動式偏光眼鏡，其是利用光線有「振動方向」的特性來分解原始圖像的，先通過把圖像分為垂直向偏振光和水平向偏振光兩組畫面，然後3D眼鏡左右分別採用不同偏振方向的偏光鏡片，這樣人的左右眼就能接收兩組畫面，再經過大腦合成立體影像。

偏光眼鏡技術的圖像效果比色差式好，而且眼鏡成本也不高，比較多電影院採用的也是該類技術，由於偏光眼鏡技術採用的是分光法成像原理，會使畫面解析度減半，難以實現真正的全高清3D影像，而且降低了畫面的亮度，因此，偏光眼鏡技術對顯示器的亮度要求較高，且需達到240Hz的刷新頻率。

主動式快門眼鏡是以3D顯示器以120～240Hz的螢幕刷新頻率，連續性的交叉顯示左、右眼的畫面，藉由快門眼鏡快速切換、遮蔽左右眼，使左右眼各自看到正確的左右眼畫面，在大腦內呈現出具深度感的立體影像，此技術不會犧牲3D畫面解析度且立體效果良好，但少數人觀看主動式3D眼鏡的顯示會有頭暈不舒服的情況。

另外，2D影像轉3D影像的步驟繁複，需要透過繁雜的後製步驟，才可以顯示3D影像，對於即時2D影像，還是需要先進行2D轉3D的影像處理步驟，才可以顯示3D影像，影像已非即時顯示，轉換過程複雜且耗費時間。

因此，需要一種影像轉換方法，可以即時進行2D轉3D的影像轉換，讓使用者戴上3D眼鏡可即時觀看3D影像。

本發明的目的在提供一種即時2D轉3D的影像處理方法，可以將2D影像即時轉換為3D影像。

根據上述的目的，本發明揭露一種即時二維轉三維的影像處理方法，其包含：從一輸入單元輸入至少一二維影像；將該至少一二維影像分割成至少一左眼影像與至少一右眼影像；分別縮放該至少一左眼影像與該至少一右眼影像；藉由一影像同步信號，分別顯示該至少一左眼影像與該至少一右眼影像；透過一主動式快門眼鏡觀看該至少一左眼影像與該至少一右眼影像以顯示三維影像。

本發明的另一目的在揭露一種即時二維轉三維的影像處理裝置，透過該影像處理裝置，可以即時處理二維影像，將二維影像轉換為三維影像，而無須繁複的後續處理過程。

根據上述的目的，本發明提供一種即時二維轉三維的影像處理裝置，包含：一輸入單元，至少一2D影像經由該輸入單元輸入該影像處理裝置；一影像擷取單元，連接該輸入單元，其將該至少一2D影像擷取為至少一左眼影像與至少一右眼影像；一影像縮放單元，連接該影像擷取單元，其縮放該至少一左眼影像與該至少一右眼影像；一輸出單元，連接該影像縮放單元，透過影像同步信號，該輸出單元依序分別輸出該至少一左眼影像與該至少一右眼影像。

本發明的優點在於：可以直接將二維影像轉換為三維影像，無須先將二維影像儲存於儲存裝置，再透過影像處理軟體將二維影像轉換為三維影像等繁複的處理過程。

以下配合圖式及本發明較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定目的所採取的技術手段。

圖1為本發明之即時二維轉三維的影像處理方法的流程圖，如圖1所示，即時2D轉3D的影像處理方法包含下列步驟，在步驟S101中，從一輸入單元輸入單個或多個2D影像， 2D影像為即時的2D影像，詳細來說，該2D影像為尚未進行任何立體影像轉換處理程序的影像，無論是裸視或戴上3D眼鏡觀看，皆不能顯示3D影像，而該輸入單元可以是高畫質多媒體界面(High Definition Multimedia Interface，HDMI)、複合(Composite Video Connector，AV)端子等，在此並不侷限。

在步驟S102中，將該些2D影像擷取成單個或多個左眼影像與單個或多個右眼影像，舉例來說，在一實施例中，二維影像可分成單個或多個禎(frame)的影像畫面，將每個禎的影像畫面代表一個左眼影像或一個右眼影像，並將每個禎的左眼影像或右眼影像進行切割擷取，而影像的分割擷取係以改變影片電子標準協會(Video Electronic Standard Associate，VESA)的規定來分割，影像分割的比例可以依據輸出畫面的品質而有所不同；或者，在另一實施例中，可以將在一個禎的二維影像畫面分割成左眼影像與右眼影像，在此需要說明的是，將二維影像畫面擷取左眼影像與/或右眼影像的方法及區域有很多種，上述的方法僅是舉例，並非用於侷限本發明的二維影像擷取僅有兩種。

在步驟S103中，將所擷取的該單個或多個左眼影像與該單個或多個右眼影像進行縮放，經過分割擷取的該單個或多個左眼影像與該單個或多個右眼影像的尺寸大小已與原二維影像的尺寸不同，另外也可能與所要輸出的螢幕顯示解析度不同，因此需將該單個或多個左眼影像與該單個或多個右眼影像進行長寬的等比例縮放調整，將其符合螢幕顯示解析度。

在步驟S104中，藉由影像同步信號，分別依序傳輸左眼影像與右眼影像以顯示於一顯示器上，在完成單個或多個左眼影像與單個或多個右眼影像的縮放步驟後，為了產生3D影像效果，透過影像同步信號，依序分別傳輸左眼影像與右眼影像以產生視差效果，由於人的雙眼在看物體的角度不同，兩眼所接收的影像會有些許差異，此差異可稱為視差，人的大腦會根據視差的角度，來判定物件的遠近，建立每個物件的相對距離。因此，藉由切割2D影像，區分為左眼影像與右眼影像，然後分別依序輸出於顯示器上，達到視差效果。

在步驟S105中，透過一主動式快門眼鏡觀看該單個或多個左眼影像與該單個或多個右眼影像以顯示3D影像，本發明之即時二維轉三維的影像處理方法需要使用3D眼鏡，透過3D眼鏡，使用者可以由該左眼影像與該右眼影像依序顯示的視差效果，達到觀看3D影像的目的，在本發明中所使用的3D眼鏡為主動式快門眼鏡，主動式快門眼鏡技術為當顯示器顯示該左眼影像時，該主動式快門眼鏡會遮住使用者的右眼，而當顯示器顯示該右眼影像時，該主動式快門眼鏡會遮住使用者的左眼，這個切換過程是非常迅速的，每秒可以有百次以上的轉換，因此人眼是無法看到這樣的左右轉換，進而讓使用者看到3D顯示效果。

另外，在此需要說明的是，無論是以同一影像畫面分割為左眼影像或右眼影像，或者分別將不同影像分割成左眼影像與右眼影像，本發明的影像處理方法皆可以各種的螢幕刷新頻率，連續性的交叉顯示左、右眼的畫面，藉由主動式快門眼鏡快速切換、遮蔽左右眼，使左右眼各自看到正確的左右眼畫面，在大腦內呈現出具深度感的立體影像。

透過本發明的影像處理方法，可即時將所輸入的2D影像轉換為3D影像，並透過主動式快門眼鏡，讓使用者可以即時觀看3D影像，而且，本發明的影像處理方法無需繁複的後製處理，便可以即時觀看3D影像。

圖2A-2D為本發明之即時二維轉三維的影像處理方法的影像切割示意圖，圖2A-2D分別顯示四個禎的影像(201、202、203以及204)，在圖2A與圖2C的影像(201與203)中，切割該影像(201與203)為左眼影像(201A與203A)，改變該影像之VESA規定的水平終止點(H end-N%)或垂直終止點(V end-N%)，以分割成該左眼影像畫面。而在下一禎的影像中，如圖2B與圖2D所示，切割該影像(202與204)為右眼影像(202A與204A)，改變該影像之VESA規定的水平起始點(H start+N%)或垂直起始點(V start+N%)，以此類推，將所輸入之影像的每一禎畫面依序切割為左眼影像或右眼影像。

圖3A-圖3D為本發明之即時二維轉三維的影像處理方法的影像縮放示意圖，圖3A-圖3D，其依序分別顯示左眼影像(301與303)與右眼影像(302與304)，此時的左眼(301與303)或右眼影像(302與304)與右眼影像(302與304)或左眼影像(301與303)為切割後的畫面，這些畫面的尺寸已與原尺寸不同，因此需要調整影像的畫面，將影像的畫面縮放至適當的大小以符合輸出至螢幕的尺寸。

圖4A、圖4B、圖5A與圖5B為本發明之即時二維轉三維的影像處理方法擴大視差的示意圖，另外，在不同實施例中，為了擴大視差效果，舉例來說，也可以如圖4A與圖4B所示，將某一影像畫面的頂部(H_top)至底部(H_bottom)依序縮放100%+x%，x從1~100，做為左眼401或右眼影像403，而將下一個畫面的底部至頂部縮放依序縮放100%+x%，做為右眼403或左眼影像401，或者，如圖5A與圖5B所示，將某一畫面的分別從頂部與底部往中央位置縮放，做為左眼或右眼影像(501、503)，而將下一個畫面從中央位置分別往頂部與底部縮放，做為右眼或左眼影像(501、503)，達到擴大左右眼或左眼視差的效果。

圖6為本發明之即時二維轉三維的影像處理裝置的方塊圖，如圖6所示，本發明之即時二維轉三維的影像處理裝置60包含一輸入單元601、一影像擷取單元603、一影像縮放單元605以及一輸出單元607，影像經由該輸入單元601輸入影像處理裝置60，該輸入單元601為一顯示器的影像輸入埠，例如高畫質多媒體界面(HDMI)或AV端子等，只要是可用於傳輸影像的輸入埠皆可為本發明的輸入單元601。

影像擷取單元603連接該輸入單元605，影像擷取單元603將所輸入之影像的單個或複數個畫面分為左眼影像與右眼影像，影像縮放單元605連接影像擷取單元603，將每禎畫面的左眼影像或右眼影像進行縮放，以達到左眼與右眼觀看影像時的視差效果，影像擷取單元603與影像縮放單元605係由韌體所構成，然後將韌體嵌入於處理器(Processor)中，輸出單元607連接影像縮放單元605，輸出單元607依據影像同步信號的高位準與低位準分別依序輸出左眼影像與右眼影像。

透過上述的影像處理裝置60，可以將所輸入的2D影像即時轉換為3D影像，無需繁複的後製處理，讓使用者可以透過一主動式快門眼鏡觀看3D影像，另外，本發明之即時2D轉3D的影像處理裝置60可以安裝於顯示器中，或者本發明之即時2D轉3D的影像處理裝置60也可以外接顯示器，而且，該顯示器可以是一液晶顯示器或一投影機等，在此並不侷限。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，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。

S101~S105‧‧‧步驟

201~204‧‧‧影像

201A,203A‧‧‧左眼影像

202A,204A‧‧‧右眼影像

401,403‧‧‧左眼影像

501,503‧‧‧右眼影像

60‧‧‧影像處理裝置

601‧‧‧輸入單元

603‧‧‧影像擷取單元

605‧‧‧影像縮放單元

607‧‧‧輸出單元

圖1為本發明之即時二維轉三維的影像處理方法的流程圖；圖2A-2D為本發明之即時二維轉三維的影像處理方法的影像切割示意圖；圖3A-3D為本發明之即時二維轉三維的影像處理方法的影像縮放示意圖；圖4A、圖4B、圖5A與圖5B為本發明之即時二維轉三維的影像處理方法擴大視差的示意圖；以及圖6為本發明之即時二維轉三維的影像處理裝置的方塊圖。

Claims

一種即時二維轉三維的影像處理方法，其包含：　　從一輸入單元輸入至少一二維影像；　　將該至少一二維影像分割成至少一左眼影像與至少一右眼影像；　　分別縮放該至少一左眼影像與該至少一右眼影像；　　藉由一影像同步信號，分別顯示該至少一左眼影像與該至少一右眼影像；　　透過一主動式快門眼鏡觀看該至少一左眼影像與該至少一右眼影像以顯示三維影像。
如請求項1所述之即時二維轉三維的影像處理方法，其中在分別縮放該至少一左眼影像與該至少一右眼影像的該步驟中，該至少一左眼影像與該至少一右眼影像係改變影片電子標準協會(Video Electronic Standard Associate，VESA)的規定來分割。
如請求項1所述之即時二維轉三維的影像處理方法，其中在將該至少一二維影像切割成該至少一左眼影像與該至少一右眼影像的該步驟中，係分別將至少一個禎(frame)的該至少一二維影像分割成該至少一左眼影像或該至少一右眼影像。
如請求項1所述之即時二維轉三維的影像處理方法，其中在將該至少一二維影像切割成該至少一左眼影像與該至少一右眼影像的該步驟中，係將各該禎(frame)的該至少一二維影像分割成該至少一左眼影像與該至少一右眼影像。
如請求項1所述之即時二維轉三維的影像處理方法，其中在藉由該影像同步信號，分別顯示該至少一左眼影像與該至少一右眼影像的該步驟中，係用於產生該至少一左眼影像與該至少一右眼影像的視差。
一種即時二維轉三維的影像處理裝置，包含：一輸入單元，至少一2D影像經由該輸入單元輸入該影像處理裝置；一影像擷取單元，連接該輸入單元，其將該至少一2D影像擷取為至少一左眼影像與至少一右眼影像；一影像縮放單元，連接該影像擷取單元，其縮放該至少一左眼影像與該至少一右眼影像；一輸出單元，連接該影像縮放單元，透過影像同步信號，該輸出單元依序分別輸出該至少一左眼影像與該至少一右眼影像。
如請求項6所述之即時二維轉三維的影像處理裝置，其中該影像擷取單元與該影像縮放單元係嵌入一處理器中。
如請求項6所述之即時二維轉三維的影像處理裝置，其中該輸入單元為一顯示器的一影像輸入埠。
如請求項6所述之即時二維轉三維的影像處理裝置，其中該即時二維轉三維的影像處理裝置係安裝於一顯示器內。
如請求項6所述之即時二維轉三維的影像處理裝置，更包含一主動式快門眼鏡，透過該主動式快門眼鏡觀看該輸出單元所輸出的該至少一左眼影像與該至少一右眼影像以觀看到3D影像的效果。