TWI712001B - 用以將選定的二維影像投影成裸視三維影像之系統 - Google Patents

Abstract

一種用以將選定的二維影像投影成裸視三維影像之系統，包含資料處理裝置、投影幕裝置以及影像投影裝置。選定的二維影像係匯入至資料處理裝置內。預定的三維虛擬球體係儲存於資料處理裝置內。資料處理裝置之至少一處理器執行影像處理應用程式以將選定的二維影像根據球面平面座標轉換法投影在預定的三維虛擬球體上，進而產生三維全球體影像。投影幕裝置具有半球面投影面。影像投影裝置係能與資料處理裝置通訊。資料處理裝置經由影像投影裝置將三維全球體影像投影至該半球面投影面上，致使關於三維全球體影像之裸視三維影像呈現於半球面投影面上。

Description

用以將選定的二維影像投影成裸視三維影像之系統

本發明係關於一種呈現裸視三維影像之系統，並且特別地，關於用以將選定的二維影像投影成三維影像以呈現裸視三維影像之系統。

在學校、天文館、博物館，等場所，常見到各種尺寸的實體地球、星球儀，等球體模型被運用在教學、展示上。近年來由於科技日趨進步，已有相關研發者嘗試將地球或其他星球模擬軟體產生的影像以投影的方式，投影在螢幕上用以作為數位教學輔助教具。

此外，在廣告、攝影呈現方面，投影在球體上的三維影像在視覺上也有特殊效果。

目前有關利用三維影像投影技術，以模擬地球儀等星球儀的顯示系統描述如下。有以多台投影機以不同方向和位置同步投影各自的影像在一立體圓球上，依據每台特定投影機所投影在球面上相應的影像，分別代表了球面上特定區域的影像，使球面產生一完整的表面投影貼圖成像，此類先前技術請參閱美國專利公開號2006/0256302。另也有三維內部的背投影方式，此方式則是利用投影機將影像投影至一個立體投影表面的內表面，從而使形成三維投影表面外的觀看者可以看到成像，應用的例子有天體(例如，地球、行星等)，此類先前技術請參閱美國專利公告號8,066,378。三維凸面表 面顯示系統則是採用顯示屏表面有一個三維凸面形狀。投影系統投影中間影像至物方視場，進而穿過透鏡系統投影在顯示屏表面內部的連續成像場，以提供模擬星球儀等影像，讓觀看者可以看到三維的立體影像，此類先前技術請參閱美國專利公告號7,352,340。三維內部投影系統是利用光掃描或投影方式投影在大型立體物體內表面上，使其由外部觀看時有立體成像效果，此類先前技術請參閱美國專利公開號2009/0027622。

顯見地，先前技術之模擬地球儀等星球儀的顯示系統，由於構造複雜、成本高昂，不利於應用簡單的設備實施。

此外，先前技術之模擬地球儀等星球儀的顯示系統欲投影的三維全球體影像必須是先建立，這就大幅限最終呈現三維影像的豐富性、即時性及時間延續性。就目前影像的維度而言，眾所皆是絕大多數是二維影像。若能利用簡單的資訊設備、器材快速將二維影像最終投影成裸視三維影像的話，即能解決先前技術構造複雜、成本高昂以及影像來源不夠豐富的問題。若再輔以將大量二維影像儲存於雲端儲存系統內，將從存於雲端儲存系統內之大量二維影像中選定的二維影像最終投影成裸視三維影像的話，即能解決即能解決先前技術最終呈現三維影像無法具有即時性的問題。關於具有時間延續性的影像，例如，颱風實際路徑圖，多是以不同時間點的二維影像呈現。目前尚未見到先前技術之顯示系統能呈現關於颱風實際路徑圖之三維影像。

因此，本發明所欲解決之一技術問題在於提供一種呈現裸視三維影像之系統。特別地，根據本發明之系統可以將選定的二維影像投影成三維影像以呈現裸視三維影像， 以解決先前技術之顯示系統的問題，並提供先前技術之顯示系統不具備的功能。

本發明之一較佳具體實施例之用以將選定的二維影像投影成裸視三維影像之系統包含資料處理裝置、投影幕裝置以及影像投影裝置。資料處理裝置包含至少一處理器。選定的二維影像係匯入至資料處理裝置內。預定的三維虛擬球體係儲存於資料處理裝置內。至少一處理器執行影像處理應用程式以將選定的二維影像根據球面平面座標轉換法投影在預定的三維虛擬球體上，進而產生三維全球體影像。投影幕裝置具有半球面投影面。影像投影裝置係能與資料處理裝置通訊。資料處理裝置經由影像投影裝置將三維全球體影像投影至半球面投影面上，致使關於三維全球體影像之裸視三維影像呈現於投影幕裝置的半球面投影面上。

於一具體實施例中，球面平面座標轉換法可以是經緯印射法、球面座標定位法、麥卡托投影法、高斯投影算法或其他球面平面座標轉換法。

進一步，根據本發明之系統還包含距離感測裝置。距離感測裝置係能與資料處理裝置通訊。距離感測裝置係安置以感測影像投影裝置與投影幕裝置之間的距離，並且將感測到的距離傳送至資料處理裝置。至少一處理器執行影像處理應用程式根據感測到的距離調整三維全球體影像之尺寸，致使裸視三維影像完全套合在投影幕裝置的半球面投影面上。

進一步，根據本發明之系統還包含影像擷取裝置。影像擷取裝置係能與資料處理裝置通訊。影像擷取裝置係安置以擷取關於裸視三維影像之截取影像，並且將截取影像傳送至資料處理裝置。至少一處理器執行影像處理應用程式根據截取影像調整三維全球體影像之尺寸，致使裸視三維 影像完全套合在投影幕裝置的半球面投影面上。

於一具體實施例中，資料處理裝置係經由網路聯結至雲端儲存系統。多個代選的二維影像係儲存於雲端儲存系統內。使用者操作資料處理裝置經由網路聯結至雲端儲存系統，從多個代選的二維影像選取選定的二維影像，並且將選定的二維影像匯入資料處理裝置。

於一具體實施例中，資料處理裝置係經由網路聯結至雲端儲存系統。多個代選的二維影像係儲存於雲端儲存系統內。使用者操作資料處理裝置經由網路聯結至雲端儲存系統，從多個代選的二維影像選取多個欲處理的二維影像，並且將多個欲處理的二維影像匯入資料處理裝置。至少一處理器執行影像處理應用程式以將多個欲處理的二維影像拼接成選定的二維影像。

與先前技術不同，根據本發明之系統可以利用簡單的資訊設備、器材快速將選定的二維影像投影成三維影像以呈現裸視三維影像。根據本發明之系統解決先前技術構造複雜、成本高昂以及影像來源不夠豐富的問題。根據本發明之系統還解決最終呈現三維影像無法達成即時性、時間延續性的問題。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

1‧‧‧系統

10‧‧‧資料處理裝置

102‧‧‧處理器

104‧‧‧三維虛擬球體

106‧‧‧影像處理應用程式

108‧‧‧資料儲存單元

12‧‧‧投影幕裝置

122‧‧‧半球面投影面

14‧‧‧影像投影裝置

16‧‧‧距離感測裝置

18‧‧‧影像擷取裝置

2‧‧‧網路

3‧‧‧雲端儲存系統

I1‧‧‧選定的二維影像

I1a‧‧‧代選的二維影像

I1b‧‧‧欲處理的二維影像

I2‧‧‧三維全球體影像

I3‧‧‧裸視三維影像

圖1為根據本發明之一較佳具體實施例之用以將選定的二維影像投影成裸視三維影像之系統的架構示意圖。

圖2為根據本發明之較佳具體實施例之系統的另一架構示意圖。

圖3為根據本發明之較佳具體實施例之系統的資料處理裝置之功能區塊圖。

圖4為根據本發明之較佳具體實施例之系統所執行影像處理應用程式的框架圖。

圖5為根據本發明之較佳具體實施例之系統與雲端儲存系統聯結的架構示意圖。

圖6為根據本發明之較佳具體實施例之系統與雲端儲存系統聯結的另一架構示意圖。

請參閱圖1至圖4。圖1係根據本發明之一較佳具體實施例之用以將選定的二維影像I1投影成裸視三維影像I3之系統1的架構示意圖。圖2係根據本發明之較佳具體實施例之系統1的資料處理裝置10之功能區塊圖。圖3係根據本發明之較佳具體實施例之系統1的另一架構示意圖。圖4係根據本發明之較佳具體實施例之系統1所執行影像處理應用程式的框架圖。

如圖1、圖2及圖3所示，根據本發明之系統1包含資料處理裝置10、投影幕裝置12以及影像投影裝置14。

如圖3所示，資料處理裝置10包含至少一處理器102。於圖3中，僅繪示一個處理器102做為代表。選定的二維影像I1係匯入至資料處理裝置10內。預定的三維虛擬球體104係儲存於資料處理裝置10內。如圖4所示，至少一處理器102執行影像處理應用程式106以將選定的二維影像I1根據球面平面座標轉換法投影在預定的三維虛擬球體104上，進而產生三維全球體影像I2。同樣如圖3所示，資料處理裝置10還包含資料儲存單元108，三維虛擬球體104以及影像處理應用程式106可以儲存於資料儲存單元108內。

於實際應用中，資料處理裝置10可以是桌上型 電腦、筆記型電腦、平板電腦、個人數位助理、智慧手機等具有資料運算能力之裝置。

於一具體實施例中，球面平面座標轉換法可以是經緯印射法、球面座標定位法、麥卡托投影法、高斯投影算法或其他球面平面座標轉換法。

投影幕裝置12具有半球面投影面122。影像投影裝置14係能與資料處理裝置10通訊。

於一具體實施例中，影像投影裝置14係遵守第三無線通訊協定與資料處理裝置10通訊。於另一具體實施例中，影像投影裝置14係以實體連接方式與資料處理裝置10通訊。第三無線通訊協定可以是直接以無線訊號對傳的Intel WiDi協定、Intel WiDi協定、Wi-Fi Display協定、5GHz頻段的WHDI協定、WiDi協定、5G WiFi協定、60MHz超高頻段的WiGig 802.11ad協定、WiHD 802.11ac協定、IEEE 802.11系列協定、3G網路協定、4G網路協定、5G網路協定、HSPA網路協定、LTE網路協定、藍芽協定，或其他商用無線通訊協定。

資料處理裝置10經由影像投影裝置14將三維全球體影像I2投影至半球面投影面122上，致使關於三維全球體影像I2之裸視三維影像I3呈現於投影幕裝置12的半球面投影面122上。使用者操作資料處理裝置10執行影像處理應用程式106來轉動三維全球體影像I2，投影在投影幕裝置12的半球面投影面122上之裸視三維影像I3會隨之轉動。

於實際應用中，投影幕裝置12可以是實心球體、實心半球體，也可以是完整球面殼體、半球面殼體等，以提供半球面投影面122。

進一步，如圖1所示，根據本發明之系統1還包含距離感測裝置16。距離感測裝置16係能與資料處理裝置 10通訊。於一具體實施例中，距離感測裝置16係遵守第一無線通訊協定與資料處理裝置10通訊。於另一具體實施例中，距離感測裝置1係以實體連接方式與資料處理裝置10通訊。第一無線通訊協定可以是直接以無線訊號對傳的Intel WiDi協定、Intel WiDi協定、Wi-Fi Display協定、5GHz頻段的WHDI協定、WiDi協定、5G WiFi協定、60MHz超高頻段的WiGig 802.11ad協定、WiHD 802.11ac協定、IEEE 802.11系列協定、3G網路協定、4G網路協定、5G網路協定、HSPA網路協定、LTE網路協定、藍芽協定，或其他商用無線通訊協定。

距離感測裝置16係安置以感測影像投影裝置14與投影幕裝置12之間的距離，並且將感測到的距離傳送至資料處理裝置10。至少一處理器102執行影像處理應用程式106根據感測到的距離調整三維全球體影像I2之尺寸，致使裸視三維影像I3完全套合在投影幕裝置12的半球面投影面122上。

於一具體實施例中，距離感測裝置16可以發射光波(例如，雷射光束)或聲波以感測影像投影裝置14與投影幕裝置12之間之距離。

進一步，如圖2所示，根據本發明之系統1還包含影像擷取裝置18。影像擷取裝置18係能與資料處理裝置10通訊。於一具體實施例中，影像擷取裝置18係遵守第二無線通訊協定與資料處理裝置10通訊。於另一具體實施例中，影像擷取裝置18係以實體連接方式與資料處理裝置10通訊。第二無線通訊協定可以是直接以無線訊號對傳的Intel WiDi協定、Intel WiDi協定、Wi-Fi Display協定、5GHz頻段的WHDI協定、WiDi協定、5G WiFi協定、60MHz超高頻段的WiGig 802.11ad協定、WiHD 802.11ac協定、IEEE 802.11系列協定、3G網路協定、4G網路協定、5G網路協定、HSPA 網路協定、LTE網路協定、藍芽協定，或其他商用無線通訊協定。

影像擷取裝置18係安置以擷取關於裸視三維影像I3之截取影像，並且將截取影傳送至資料處理裝置10。至少一處理器102執行影像處理應用程式106根據截取影調整三維全球體影像I2之尺寸，致使裸視三維影像I3完全套合在投影幕裝置12的半球面投影面122上。

顯見地，根據本發明之系統1採用簡單的設備即可實施，甚至可以輕易搬運至任何場所架設。

請參閱圖5，圖5係根據本發明之較佳具體實施例之用以將選定的二維影像I1投影成裸視三維影像I3之系統1與雲端儲存系統3聯結的架構示意圖。

如圖5所示，於一具體實施例中，資料處理裝置10係經由網路2聯結至雲端儲存系統3。多個代選的二維影像I1a係儲存於雲端儲存系統3內。使用者操作資料處理裝置10經由網路2聯結至雲端儲存系統3，從多個代選的二維影像I1a選取選定的二維影像I1，並且將選定的二維影像I1匯入資料處理裝置10。根據本發明之系統1利用雲端儲存系統3，可以解決影像來源不夠豐富的問題以及最終呈現裸視三維影像I3無法達成即時性的問題。

於一具體實施例中，網路2可以是企業內網路(intranet)、網際網路(internet)、企業外網路(extranet)、區域網路(local area network)、廣域網路(wide area network)、乙太網路(Ethernet)、有線電視線路(cable TV network)、無線電信網路(radio telecommunication network)、公眾交換電話網路(public switched telephone network)、3G網路、4G網路、5G網路、HSPA網路、Wi-Fi網路、WiMAX網路、LTE網路，或其他現行商用的公眾網路。

請參閱圖6，圖6係根據本發明之較佳具體實施例之用以將選定的二維影像I1投影成裸視三維影像I3之系統1與雲端儲存系統3聯結的另一架構示意圖。

如圖6所示，於一具體實施例中，資料處理裝置10係經由網路2聯結至雲端儲存系統3。多個代選的二維影像I1a係儲存於雲端儲存系統3內。使用者操作資料處理裝置10經由網路2聯結至雲端儲存系統3，從多個代選的二維影像I1a選取多個欲處理的二維影像I1b，並且將多個欲處理的二維影像I1b匯入資料處理裝置10。於圖4所示的影像處理應用程式106的框架圖中，至少一處理器102執行影像處理應用程式106先行將多個欲處理的二維影像I1b拼接成選定的二維影像I1(此程序未繪示於圖4中)。藉此，根據本發明之系統1最終呈現裸視三維影像I3可以具有即時性。

藉由以上的說明相信能讓大眾了解，根據本發明之系統可以利用簡單的資訊設備、器材快速將選定的二維影像投影成三維影像以呈現裸視三維影像。根據本發明之系統解決先前技術構造複雜、成本高昂以及影像來源不夠豐富的問題。根據本發明之系統還解決最終呈現三維影像無法達成即時性、時間延續性的問題。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之面向加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的面向內。因此，本發明所申請之專利範圍的面向應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。

1‧‧‧系統

10‧‧‧資料處理裝置

12‧‧‧投影幕裝置

122‧‧‧半球面投影面

14‧‧‧影像投影裝置

16‧‧‧距離感測裝置

I3‧‧‧裸視三維影像

Claims (9)

1. 一種用以將一選定的二維影像投影成一裸視三維影像之系統，包含：一資料處理裝置，包含至少一處理器，該選定的二維影像係匯入至該資料處理裝置內，一預定的三維虛擬球體係儲存於該資料處理裝置內，該至少一處理器執行一影像處理應用程式以將該選定的二維影像根據一球面平面座標轉換法投影在該預定的三維虛擬球體上，進而產生一三維全球體影像，其中該球面平面座標轉換法係選自由一經緯印射法、一球面座標定位法、一麥卡托投影法以及一高斯投影算法所組成之群組中之其一；一投影幕裝置，具有一半球面投影面；以及一影像投影裝置，係能與該資料處理裝置通訊；其中該資料處理裝置經由該影像投影裝置將該三維全球體影像投影至該半球面投影面上，致使關於該三維全球體影像之該裸視三維影像呈現於該半球面投影面上。
2. 如請求項1所述之系統，進一步包含一距離感測裝置，係能與該資料處理裝置通訊，該距離感測裝置係安置以感測該影像投影裝置與該投影幕裝置之間之一距離，且將該距離傳送至該資料處理裝置，該至少一處理器執行該影像處理應用程式根據該距離調整該三維全球體影像之一尺寸，致使該裸視三維影像完全套合在該半球面投影面上。
3. 如請求項2所述之系統，其中該距離感測裝置發射一光波或一聲波以感測該影像投影裝置與該投影幕裝置之間之 該距離。
4. 如請求項2所述之系統，其中該距離感測裝置係遵守一第一無線通訊協定與該資料處理裝置通訊，該第一無線通訊協定係選自由Intel WiDi協定、Intel WiDi協定、Wi-Fi Display協定、WHDI協定、WiDi協定、5G WiFi協定、WiGig 802.11ad協定、WiHD 802.11ac協定、IEEE 802.11系列協定、3G網路協定、4G網路協定、5G網路協定、HSPA網路協定、LTE網路協定以及藍芽協定所組成之群組中之其一。
5. 如請求項1所述之系統，進一步包含一影像擷取裝置，係能與該資料處理裝置通訊，該影像擷取裝置係安置以擷取關於該裸視三維影像之一截取影像，且將該截取影像傳送至該資料處理裝置，該至少一處理器執行該影像處理應用程式根據該截取影像調整該三維全球體影像之一尺寸，致使該裸視三維影像完全套合在該半球面投影面上。
6. 如請求項5所述之系統，其中該影像擷取裝置係遵守一第二無線通訊協定與該資料處理裝置通訊，該第二無線通訊協定係選自由Intel WiDi協定、Intel WiDi協定、Wi-Fi Display協定、WHDI協定、WiDi協定、5G WiFi協定、WiGig 802.11ad協定、WiHD 802.11ac協定、IEEE 802.11系列協定、3G網路協定、4G網路協定、5G網路協定、HSPA網路協定、LTE網路協定以及藍芽協定所組成之群組中之其一。
7. 如請求項1所述之系統，其中該資料處理裝置係經由一網路聯結至一雲端儲存系統，多個代選的二維影像係儲存於該雲端儲存系統內，一使用者操作該資料處理裝置經由該 網路聯結至該雲端儲存系統，從該多個代選的二維影像選取該選定的二維影像，且將該選定的二維影像匯入該資料處理裝置。
8. 如請求項1所述之系統，其中該資料處理裝置係經由一網路聯結至一雲端儲存系統，多個代選的二維影像係儲存於該雲端儲存系統內，一使用者操作該資料處理裝置經由該網路聯結至該雲端儲存系統，從該多個代選的二維影像選取多個欲處理的二維影像，且將該多個欲處理的二維影像匯入該資料處理裝置，該至少一處理器執行該影像處理應用程式以將該多個欲處理的二維影像拼接成該選定的二維影像。
9. 如請求項1所述之系統，其中該影像投影裝置係遵守一第三無線通訊協定與該資料處理裝置通訊，該第三無線通訊協定係選自由Intel WiDi協定、Intel WiDi協定、Wi-Fi Display協定、WHDI協定、WiDi協定、5G WiFi協定、WiGig 802.11ad協定、WiHD 802.11ac協定、IEEE 802.11系列協定、3G網路協定、4G網路協定、5G網路協定、HSPA網路協定、LTE網路協定以及藍芽協定所組成之群組中之其一。

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