TWI413404B - 三維影像處理系統以及應用於其之攝影裝置以及三維影像產生裝置 - Google Patents

Description

三維影像處理系統以及應用於其之攝影裝置以及三維影像產生裝置

本發明是有關於一種影像處理系統、應用於影像處理系統之攝影裝置以及影像產生裝置，且特別是有關於一種三維影像處理系統、應用於三維影像處理系統之攝影裝置以及三維影像產生裝置。

透過影像感測器協助或替代人眼進行影像捕捉的電腦視覺技術已發展多年，我們熟知的傳統二維(two dimensions，2D)攝影機，過去幾年來滿足了多數基本的視覺影像應用。然而，隨著三維(three dimensions，3D)顯示器的開發逐漸到位，更多能提供三維內容的攝影機也將加快開發腳步。

目前製作三維影像(如影片或圖片)需依靠特殊的攝影裝置、複雜的後製程序。因此，一般人很難自由的創造三維影像，享受三維影像的真實感。此外，在先前技術中，製作三維影像需使用擺置位置固定之兩部攝影裝置作為輸入。其中，兩部攝影裝置的色彩通常不一致，且不同攝影機所拍攝出的影像也常不同步。然而，藉由色彩不一致或不同步的影像所製作出的三維影像容易失去立體效果，或造成觀看的使用者暈眩。

因此，本發明之一態樣是在提供一種三維影像處理系統，用以藉由一處理元件，同步驅動兩攝影元件進行拍攝，並將兩攝影元件拍攝而得的兩影像合併為一合併影像，且根據合併影像以及預設交點，產生視交點在預設交點之一三維影像。三維影像處理系統包含一攝影裝置、一資料傳輸介面以及一三維影像產生裝置。三維影像產生裝置透過資料傳輸介面與攝影裝置建立連結。攝影裝置包含一第一攝影元件、一第二攝影元件以及一第一處理元件。第一攝影元件以及第二攝影元件分別電性連接第一處理元件。第一處理元件包含一攝影元件驅動模組以及一影像合併模組。攝影元件驅動模組同步驅動第一攝影元件以及第二攝影元件。其中，攝影元件驅動模組同步驅動第一攝影元件以及第二攝影元件進行拍攝，藉此分別使第一攝影元件拍攝一第一影像，第二攝影元件拍攝一第二影像。影像合併模組將第一影像以及第二影像，合併為一合併影像。三維影像產生裝置包含一第二處理元件。第二處理元件包含一接收模組以及一三維影像處理模組。接收模組透過資料傳輸介面，自攝影裝置接收合併影像。三維影像處理模組根據一預設交點，將合併影像中之第一影像以及第二影像，混和為一三維影像，藉此使三維影像中之預設交點為視交點。

本發明之另一態樣是在提供一種用於三維影像處理系統之攝影裝置。攝影裝置藉由一處理元件，同步驅動兩攝影元件進行拍攝，並將兩攝影元件拍攝而得的兩影像合併為一合併影像，作為產生三維影像之根據。三維影像處理系統包含與攝影裝置建立連結之一三維影像產生裝置。攝影裝置包含一第一攝影元件、一第二攝影元件以及一處理元件。第一攝影元件以及第二攝影元件分別電性連接處理元件。處理元件包含一攝影元件驅動模組以及一影像合併模組。攝影元件驅動模組同步驅動第一攝影元件以及第二攝影元件。其中，攝影元件驅動模組同步驅動第一攝影元件以及第二攝影元件進行拍攝，藉此分別使第一攝影元件拍攝一第一影像，第二攝影元件拍攝一第二影像。影像合併模組將第一影像以及第二影像，合併為一合併影像。其中，處理元件傳送合併影像至三維影像產生裝置，藉此使三維影像產生裝置根據一預設交點，將合併影像中之第一影像以及第二影像，混和為一三維影像。

本發明之又一態樣是在提供一種與攝影裝置建立連結之三維影像產生裝置。三維影像產生裝置根據自攝影裝置收到之合併影像以及預設交點，產生視交點在預設交點之一三維影像。攝影裝置包含一第一攝影元件以及一第二攝影元件。三維影像產生裝置包含一處理元件。處理元件包含一接收模組以及一三維影像處理模組。接收模組自攝影裝置接收一合併影像，合併影像包含第一攝影元件以及第二攝影元件所同步拍攝之一第一影像以及一第二影像。三維影像處理模組根據一預設交點，將合併影像中之第一影像以及第二影像，混和為一三維影像，藉此使三維影像中之預設交點為視交點。

應用本發明具有下列優點。由於兩攝影元件係由同一裝置內之處理元件所驅動，故兩攝影元件拍攝影像之時間差異極小。如此一來，可避免所產生之三維影像失去立體效果或造成觀看的使用者暈眩。此外，僅需一合併影像，即可作為產生三維影像之依據，而不需要兩張獨立影像。此外，由於視交點可藉由移動而調整，因而可使相同的來源影像，可有不同之立體效果。另外，使用者可自行設定其欲觀看之視交點，讓顯示的畫面得以更接近真實視覺。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

請參照第1圖，其係依照本發明一實施方式的一種三維影像處理系統之功能方塊圖。藉由一處理元件，同步驅動兩攝影元件進行拍攝，並將兩攝影元件拍攝而得的兩影像合併為一合併影像，且根據合併影像以及預設交點，產生視交點在預設交點之一三維影像。其中，在製作三維影像前，需使用兩台攝影機對景物進行拍。兩台攝影機由於擺設位置不同，所得之拍攝畫面也有所不同，如同人類眼睛左右眼間存在視角差異。因此，可將兩台攝影機所拍攝之影像分別定義為左眼及右眼影像。將左右眼影像進行顯示時，必須界定一預設相疊合之交點，用以使該交點處之物體在左眼及右眼間所見的位置一致。於是，可如同人眼觀看某一特定物體時，兩眼視線自然交會於該物體之上。此相疊合之交點就是觀看三維影像時左右眼影像的視覺交點(或稱為視交點)。在視交點上的物體最為清晰，而且與攝影機距離較視交點為近的物體，在觀看三維影像時能夠感受到躍出畫面的逼近效果。

三維影像處理系統包含一攝影裝置100、一資料傳輸介面200以及一三維影像產生裝置300。其中，三維影像產生裝置300可為電腦或其他具處理元件之電子裝置。三維影像產生裝置300透過資料傳輸介面200與攝影裝置100建立連結。攝影裝置100包含一第一攝影元件110、一第二攝影元件120以及一第一處理元件130。第一攝影元件110以及第二攝影元件120分別電性連接第一處理元件130。其中，第一攝影元件110以及第二攝影元件120分別包含一感光元件。此外，第一攝影元件110以及第二攝影元件120可水平並列於攝影裝置100，以模擬雙眼。資料傳輸介面200可為有線或無線之資料傳輸介面，如有線網路、無線網路、匯流排或其他資料傳輸介面。

第一處理元件130包含一攝影元件驅動模組131以及一影像合併模組133。攝影元件驅動模組131同步驅動第一攝影元件110以及第二攝影元件120。其中，攝影元件驅動模組131同步驅動第一攝影元件110以及第二攝影元件120進行拍攝，藉此分別使第一攝影元件110拍攝一第一影像，第二攝影元件120拍攝一第二影像。其中，由於第一攝影元件110以及第二攝影元件120係由同在攝影裝置100之第一處理元件130所驅動，故拍攝第一影像以及第二影像之時間差異極小。此外，攝影元件驅動模組131可包含一攝影參數調整器132，用以同步調整第一攝影元件110以及第二攝影元件120之攝影參數。第一攝影元件110以及第二攝影元件120之攝影參數包含第一攝影元件110以及第二攝影元件120之焦距、攝影角度、色彩參數第一攝影元件110以及第二攝影元件120間之距離或第一攝影元件110以及第二攝影元件120之其他攝影參數。

影像合併模組133將第一影像以及第二影像，合併為一合併影像。第2圖係一合併影像之一實施例。同時參照第1圖以及第2圖，影像合併模組133將第一影像410以及第二影像420水平並列，以合併為合併影像400。第3圖係一合併影像之另一實施例。同時參照第1圖以及第3圖，影像合併模組133將第一影像510以及第二影像520垂直並列，以合併為合併影像500。如此一來，僅需一合併影像，即可作為產生三維影像之依據，而不需要兩張獨立影像。此外，三維影像產生裝置300係將同一合併影像中之第一以及第二影像，視為同一時間所取得之影像，而作為產生一三維影像之根據。換言之，不需另外在第一以及第二影像加上時間標籤，三維影像產生裝置300即可產生三維影像。如此一來，不僅可避免用以產生三維影像之第一以及第二影像同步率太低，且可進一步省去內嵌於第一以及第二影像上之時間標籤所需之檔案空間。

三維影像產生裝置300包含一第二處理元件310。第二處理元件310包含一接收模組311以及一三維影像處理模組312。接收模組311透過資料傳輸介面200，自攝影裝置100接收合併影像。其中，三維影像產生裝置300更可包含電性連接第二處理元件310之一儲存元件340，用以儲存所接收之合併影像。其中，可在接收到合併影像時，將合併影像即時儲存於儲存元件340。如此一來，不需複雜的後製程序，即可存好可供產生三維影像之合併影像。三維影像處理模組312根據一預設交點，將合併影像中之第一影像以及第二影像，混和為一三維影像，藉此使三維影像中之預設交點為視交點。其中，在混和時，三維影像處理模組312可使第一影像以及第二影像在三維影像之預設交點處相疊合，而使三維影像中之預設交點為視交點。如此一來，三維影像可與真實視覺相似。此外，三維影像處理模組312所產生之三維影像可為線交錯式影像(Line Interlaced)、影格交錯式影像(Frame Interlaced)、分色合成式影像(Color Filtered)或其他三維影像之格式。另外，三維影像處理模組312可包含一影像分離器313，用以將合併影像分離為第一影像以及第二影像，供三維影像處理模組312混和為三維影像。如此一來，僅需一合併影像，即可產生三維影像，而不需藉由時間參數，找出同一時間點的兩張獨立影像以產生三維影像。由於拍攝第一影像以及第二影像之時間差異極小，因此根據第一及第二影像所產生之三維影像，可避免失去立體效果或造成觀看的使用者暈眩。另外，由於第一攝影元件110以及第二攝影元件120拍攝時之攝影參數係同步調整，因此亦可進一步避免所產生之三維影像失去立體效果或造成觀看的使用者暈眩。

此外，三維影像產生裝置300可即時移動三維影像之視交點。第二處理元件310更包含一交點調整模組314。交點調整模組314接收用以移動預設交點至另一交點之一交點移動訊號。接下來，三維影像處理模組312根據另一交點，將合併影像中之第一影像以及第二影像，混和為視交點在另一交點之另一三維影像。其中，三維影像產生裝置300更可包含一顯示元件320以及一使用者介面330。顯示元件320以及使用者介面330分別電性連接第二處理元件310。第二處理元件310驅動顯示元件320顯示三維影像。換言之，可即時將所產生之三維影像顯示於顯示元件320。此外，使用者可透過使用者介面330，自顯示元件320所顯示之三維影像上，選擇另一交點。使用者介面330根據所選擇之另一交點，產生交點移動訊號。其中，三維影像處理模組312可使第一影像以及第二影像在三維影像之另一交點處相疊合，而使視交點移動至三維影像中之另一交點處。如此一來，使用者可自行選擇三維影像之視交點，而使三維影像有不同之立體效果。

第4圖係三維影像處理模組312所產生之三維影像之一實施例。參照第1圖以及第4圖。三維影像處理模組312所產生之三維影像600包含相互交錯之數條奇數掃描線601、603、605以及數條偶數掃描線602、604、606。在奇數掃描線係取自第一影像，且偶數掃描線係取自第二影像時，三維影像產生裝置300可藉由權重計算，減少三維影像600上，由於解析度降低所產生之鋸齒狀。因此，三維影像處理模組312可包含一奇數權重計算模組315以及一偶數權重計算模組316。奇數權重計算模組315將每一奇數掃描線601、603、605與其相鄰之奇數掃描線進行權重計算，以修正每一奇數掃描線。其中，奇數權重計算模組315係對各奇數掃描線上之各像素之像素值進行權重計算。舉例來說，在修正奇數掃描線603時，可使用4：2：2之比例，權重計算奇數掃描線603以及其相鄰之奇數掃描線601、605，以作為修正後之奇數掃描線603。同理，偶數權重計算模組316將每一偶數掃描線602、604、606與其相鄰之偶數掃描線進行權重計算，以修正每一偶數掃描線。其中，偶數權重計算模組316係對各掃描線上之各偶數像素之像素值進行權重計算。舉例來說，在修正偶數掃描線604時，可使用4：2：2之比例，權重計算偶數掃描線604以及其相鄰之偶數掃描線602、606，以作為修正後之偶數掃描線604。如此一來，由於修正後之奇數掃描線603係參考到與其相鄰之奇數掃描線601、605之值，且修正後之偶數掃描線604係參考到與其相鄰之偶數掃描線602、606之值，因而可平滑解析度降低所產生之鋸齒狀。然而，在其他實施例中，可採用其他之權重比例，進行奇數以及偶數掃描線之權重計算，並不限於本實施例。

另外，三維影像產生裝置300可透過網路上傳影像。因此，三維影像產生裝置300可包含與第二處理元件310電性連接之一網路元件350，用以透過有線或無線網路通訊協定與網路建立連結。第二處理元件310可透過網路元件350，將三維影像上傳至網路。如此一來，可透過網路，即時將三維影像分享至網路。此外，第二處理元件310可透過網路元件350，將第一影像以及第二影像的其中之一上傳至網路。如此一來，三維影像產生裝置300亦可將二維之第一影像或第二影像分享至網路。

由上述本發明實施方式可知，應用本發明具有下列優點。由於兩攝影元件係由同一裝置內之處理元件所驅動，故兩攝影元件拍攝影像之時間差異極小。如此一來，可避免所產生之三維影像失去立體效果或造成觀看的使用者暈眩。此外，僅需一合併影像，即可作為產生三維影像之依據，而不需要兩張獨立影像。此外，由於視交點可藉由移動而調整，因而可使相同的來源影像，可有不同之立體效果。另外，使用者可自行設定其欲觀看之視交點，讓顯示的畫面得以更接近真實視覺。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，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和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。

100．．．攝影裝置

110．．．第一攝影元件

120．．．第二攝影元件

130．．．第一處理元件

131．．．攝影元件驅動模組

132．．．攝影參數調整器

133．．．影像合併模組

200．．．資料傳輸介面

300．．．三維影像產生裝置

310．．．第二處理元件

311．．．接收模組

312．．．三維影像處理模組

313．．．影像分離器

314．．．交點調整模組

315．．．奇數權重計算模組

316．．．偶數權重計算模組

320．．．顯示元件

330．．．使用者介面

340．．．儲存元件

350．．．網路元件

400．．．合併影像

410．．．第一影像

420．．．第二影像

500．．．合併影像

510．．．第一影像

520．．．第二影像

600．．．三維影像

601、603、605．．．奇數掃描線

602、604、606．．．偶數掃描線

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係依照本發明一實施方式的一種三維影像處理系統之功能方塊圖。

第2圖係一合併影像之一實施例。

第3圖係一合併影像之另一實施例。

第4圖係三維影像處理模組312所產生之三維影像之一實施例。

100．．．攝影裝置

110．．．第一攝影元件

120．．．第二攝影元件

130．．．第一處理元件

131．．．攝影元件驅動模組

132．．．攝影參數調整器

133．．．影像合併模組

200．．．資料傳輸介面

300．．．三維影像產生裝置

310．．．第二處理元件

311．．．接收模組

312．．．三維影像處理模組

313．．．影像分離器

314．．．交點調整模組

315．．．奇數權重計算模組

316．．．偶數權重計算模組

320．．．顯示元件

330．．．使用者介面

340．．．儲存元件

350．．．網路元件

Claims (17)

1. 一種三維影像處理系統，包含：一攝影裝置，包含：一第一攝影元件；一第二攝影元件；以及一第一處理元件，電性連接該第一攝影元件以及該第二攝影元件，包含：一攝影元件驅動模組，同步驅動該第一攝影元件以及該第二攝影元件，其中該攝影元件驅動模組同步驅動該第一攝影元件以及該第二攝影元件進行拍攝，藉此分別使該第一攝影元件拍攝一第一影像，該第二攝影元件拍攝一第二影像；以及一影像合併模組，將該第一影像以及該第二影像，合併為一合併影像；一資料傳輸介面；以及一三維影像產生裝置，透過該資料傳輸介面與該攝影裝置建立連結，包含：一第二處理元件，包含：一接收模組，透過該資料傳輸介面，自該攝影裝置接收該合併影像；一三維影像處理模組，根據一預設交點，將該合併影像中之該第一影像以及該第二影像，混和為一三維影像，藉此使該三維影像中之該預設交點為視交點；以及 一交點調整模組，接收用以移動該預設交點至另一交點之一交點移動訊號，其中該三維影像處理模組根據該另一交點，將該合併影像中之該第一影像以及該第二影像，混和為另一三維影像，藉此使該另一三維影像中之該另一交點為視交點。
2. 如請求項1所述之三維影像處理系統，其中該三維影像產生裝置更包含：一顯示元件，電性連接該第二處理元件，其中該第二處理元件驅動該顯示元件顯示該三維影像；以及一使用者介面，電性連接該第二處理元件以及該顯示元件，其中該使用者介面係用以自該顯示元件所顯示之該三維影像上，選擇該另一交點，而產生該交點移動訊號。
3. 如請求項1所述之三維影像處理系統，其中該三維影像包含相互交錯之複數條奇數掃描線以及複數條偶數掃描線，且在該些奇數掃描線係取自該第一影像，且該些偶數掃描線係取自該第二影像時，該三維影像處理模組包含：一奇數權重計算模組，將每一該些奇數掃描線與其相鄰之奇數掃描線進行權重計算，以修正每一該些奇數掃描線；以及一偶數權重計算模組，將每一該些偶數掃描線與其相鄰之偶數掃描線進行權重計算，以修正每一該些偶數掃描線。
4. 如請求項1所述之三維影像處理系統，其中該第一影像以及該第二影像左右或上下並列於該合併影像。
5. 如請求項1所述之三維影像處理系統，其中該攝影元件驅動模組包含：一攝影參數調整器，同步調整該第一攝影元件以及該第二攝影元件之攝影參數。
6. 如請求項5所述之三維影像處理系統，其中該第一攝影元件以及該第二攝影元件之攝影參數為該第一攝影元件以及該第二攝影元件之焦距、攝影角度或該第一攝影元件以及該第二攝影元件間之距離。
7. 如請求項1所述之三維影像處理系統，其中該三維影像產生裝置更包含：一儲存元件，電性連接該第二處理元件，其中該儲存元件儲存該合併影像。
8. 如請求項1所述之三維影像處理系統，其中該三維影像處理模組包含：一影像分離器，將該合併影像分離為該第一影像以及該第二影像，供該三維影像處理模組混和為該三維影像。
9. 一種攝影裝置，用於一三維影像處理系統，其中該三維影像處理系統包含與該攝影裝置建立連結之一三維影像產生裝置，該攝影裝置包含：一第一攝影元件；一第二攝影元件；以及一處理元件，電性連接該第一攝影元件以及該第二攝影元件，包含：一攝影元件驅動模組，同步驅動該第一攝影元件以及該第二攝影元件，其中該攝影元件驅動模組同步驅動該第一攝影元件以及該第二攝影元件進行拍攝，藉此分別使該第一攝影元件拍攝一第一影像，該第二攝影元件拍攝一第二影像；以及一影像合併模組，將該第一影像以及該第二影像，合併為一合併影像，其中該處理元件傳送該合併影像至該三維影像產生裝置，藉此使該三維影像產生裝置根據一預設交點，將該合併影像中之該第一影像以及該第二影像，混和為該預設交點為視交點之一三維影像；其中該三維影像產生裝置接收用以移動該預設交點至另一交點之一交點移動訊號，其中該三維影像產生裝置根據該另一交點，將該合併影像中之該第一影像以及該第二影像，混和為另一三維影像，藉此使該另一三維影像中之該另一交點為視交點。
10. 如請求項9所述之攝影裝置，其中該第一影像以 及該第二影像左右或上下並列於該合併影像。
11. 如請求項9所述之攝影裝置，其中該攝影元件驅動模組包含：一攝影參數調整器，同步調整該第一攝影元件以及該第二攝影元件之攝影參數。
12. 如請求項11所述之攝影裝置，其中該第一攝影元件以及該第二攝影元件之攝影參數為該第一攝影元件以及該第二攝影元件之焦距、攝影角度或該第一攝影元件以及該第二攝影元件間之距離。
13. 一種三維影像產生裝置，與一攝影裝置建立連結，該攝影裝置包含一第一攝影元件以及一第二攝影元件，其中該三維影像產生裝置包含：一處理元件，包含：一接收模組，自該攝影裝置接收一合併影像，該合併影像包含該第一攝影元件以及該第二攝影元件所同步拍攝之一第一影像以及一第二影像；一三維影像處理模組，根據一預設交點，將該合併影像中之該第一影像以及該第二影像，混和為一三維影像，藉此使該三維影像中之該預設交點為視交點；以及一交點調整模組，接收用以移動該預設交點至另一交點之一交點移動訊號，其中該三維影像處理模組根據該另一交點，將該合併影像中之該第一影像以及該第二影 像，混和為另一三維影像，藉此使該另一三維影像中之該另一交點為視交點。
14. 如請求項13所述之三維影像產生裝置，更包含：一顯示元件，電性連接該處理元件，其中該處理元件驅動該顯示元件顯示該三維影像；以及一使用者介面，電性連接該處理元件以及該顯示元件，其中該使用者介面係用以自該顯示元件所顯示之該三維影像上，選擇該另一交點，而產生該交點移動訊號。
15. 如請求項13所述之三維影像產生裝置，其中該三維影像包含相互交錯之複數條奇數掃描線以及複數條偶數掃描線，且在該些奇數掃描線係取自該第一影像，且該些偶數掃描線係取自該第二影像時，該三維影像處理模組包含：一奇數權重計算模組，將每一該些奇數掃描線與其相鄰之奇數掃描線進行權重計算，以修正每一該些奇數掃描線；以及一偶數權重計算模組，將每一該些偶數掃描線與其相鄰之偶數掃描線進行權重計算，以修正每一該些偶數掃描線。
16. 如請求項13所述之三維影像產生裝置，其中該三維影像產生裝置更包含：一儲存元件，電性連接該第二處理元件，其中該儲存 元件儲存該合併影像。
17. 如請求項13所述之三維影像產生裝置，其中該三維影像處理模組包含：一影像分離器，將該合併影像分離為該第一影像以及該第二影像，供該三維影像處理模組混和為該三維影像。