WO2000019265A1 - Anordnung und verfahren zur stereoskopischen darstellung eines objekts - Google Patents

Anordnung und verfahren zur stereoskopischen darstellung eines objekts Download PDF

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    • H04N13/398—Synchronisation thereof; Control thereof

Definitions

  • the invention relates to an arrangement and a method for stereoscopic representation of an object.
  • Such an arrangement and such a method are used for determining a stereoscopic representation of an object.
  • two perspectively different views of the object are created.
  • an associated second image, which has the view of the object from a second perspective are displayed to the viewer during image reproduction such that the first image and the second Image can accordingly be seen separately from a viewer's left and right eyes.
  • the viewer gets a stereoscopic impression of the object.
  • a corresponding pair of images for stereoscopic representation of an object is generated either photographically or electronically with a stereo camera and / or a computer.
  • a representation means for example an optical aid, a screen or a projection system, is required to reproduce the corresponding pair of images.
  • FIG. 3 An autostereoscopic representation using a screen 301 according to a lenticular method is known from [1] (FIG. 3).
  • an image 308 is generated from the image contents of two images 302 and 303 corresponding to one another and displayed using a screen 301.
  • the illustrated image 308 and 204 is generated by dividing the corresponding images 302 and 201 and 303 and 202 into vertical strips 309 and 203, respectively.
  • the strips 309 and 203 of the corresponding images 302 and 201 and 304 and 202 are then arranged alternately next to one another.
  • the image 308 or 204 thus generated is displayed on the screen 301.
  • An autostereoscopic display according to a lenticular method in combination with a method and a device 401 for tracking a head movement is known from [2] (FIG. 4).
  • the device 401 for performing the head tracking is known from [2] (FIG. 4).
  • the method has one attached to a screen 407
  • Images representing a head 409 of a viewer 404 are taken.
  • the images are sent to a processing unit
  • the processing unit 408 uses the images to determine a head movement of the viewer 404. Depending on the head movement of the viewer 404, signals are generated which are transmitted to the device 410 for shifting the lens grid 402. Depending on the signals, the lenticular screen 402 is adjusted in the horizontal direction 403 and in the viewing direction 405 of the viewer 404.
  • Detector 406 can also be a video camera.
  • Coordinate system are present, two views of the object 501 are determined.
  • the two views of the object are each a spatial representation of the object from the perspective of a left 502 and a right eye 503 of an observer 505 (FIG. 5a).
  • the two views differ in that in one view the object 501 appears rotated by an angle of rotation ⁇ 504 with respect to the object 501 in the second view (FIG. 5b).
  • a spatial view for the left 502 and the right eye 503 is determined by moving the object by one
  • Rfj (0.0, R) 601 results with respect to the predetermined center of rotation
  • Perspective transformation "are the two rotated points p 01inks 603 and PQrechts 604 by means of a Perspective transformation mapped onto a projection plane w 605 (FIG. 6).
  • the projection plane w 605 is arranged at a predetermined distance d 606 parallel to an xy plane of the global Cartesian coordinate system 607.
  • the point Poiinks 603 goes through the perspective transformation
  • two two-dimensional images 201 and 202 of the object are generated, which represent two perspectively different views of the object.
  • the communication network connects individual computers to one another in such a way that the computers can exchange data in accordance with a predetermined transmission protocol, the "Transmission Control Protocol (TCP) / Internet Protocol (IP)".
  • TCP Transmission Control Protocol
  • IP Internet Protocol
  • HTML Hyper Text Markup Language
  • Such data can be image data, text data and multimedia data.
  • a first auxiliary tool for visualizing image data and a first computer program implementing the first auxiliary tool are known from [5].
  • a third computer program (auxiliary tool) is known from [6], using which a WWW browser can be adapted for a special application.
  • a disadvantage of a known WWW browser is that image data describing an object can only be processed using the WWW browser in such a way that the object is only displayed in two dimensions.
  • data describing an object are determined in the context of the known WWW browser and the object is displayed in a two-dimensional representation on a screen.
  • the invention is therefore based on the problem of generating a stereoscopic representation of an object in a simple manner.
  • the problem is solved by the method with the features according to the independent claims and the arrangements with the
  • the arrangement for stereoscopic representation of an object has a reading unit which is set up in such a way that first data containing second data can be read in.
  • a processing unit coupled to the reading unit is set up in such a way that from the first data the second data, which second data a spatial one
  • Contain structural information of the object can be determined, and the second data on at least a first image of the object and on at least a second image of the object, the first image and the second image being a pair of images of the object, which pair of images is the stereoscopic
  • a display unit coupled to the processing unit is set up in such a way that the object can be displayed stereoscopically using the image pair.
  • the second data are determined from the first data, which contain second data.
  • the second data contain spatial structural information of the object.
  • Object and at least one second image of the object determined, wherein the first image and the second image are a pair of images of the object, which pair of images enables the stereoscopic representation of the object.
  • the object is displayed stereoscopically using the image pair.
  • Brightness information and / or color information of the object are referred to.
  • a stereoscopic color representation of the object is thus possible using the spatial structure information of the object.
  • the first data are preferably in a Hyper Text Markup Language (HTML) format and the second data in a Virtual Reality Markup Language (VRML) format.
  • HTML Hyper Text Markup Language
  • VRML Virtual Reality Markup Language
  • the image pair is shown staggered in time.
  • Synchronization glasses the first and the second image of the image pair can be seen separately from the left eye and the right eye of a viewer.
  • a screen and a lenticular screen are preferably used as the autostereoscopic display unit. Such an arrangement enables a good stereoscopic display of an object, and additional aids, such as synchronization glasses, can be dispensed with.
  • the head movement of a person is determined using a device for tracking a head movement.
  • the pair of images is determined and displayed. This procedure, known as the so-called head tracking method, considerably improves the stereoscopic representation of the object.
  • An embodiment of the invention is shown in the figures and is explained in more detail below.
  • FIG. 1 shows the structure of an arrangement for stereoscopic representation of an object.
  • FIG. 2 principle of the arrangement of the image strips of the first and second images.
  • FIG. 3 sketch to illustrate the principle of a lenticular screen
  • FIG. 4 arrangement for autostereoscopic display with a device for a head tracking method FIG. 5a, b sketch to clarify the basic principle of the method “rotation with perspective transformation”
  • Figure 1 shows the structure of an arrangement for stereoscopic representation of an object.
  • data that are transmitted in a communication network 101 are used using a modem 102 connected to the communication network 101 to a reading unit 110 coupled to the modem 102 and to a reading unit 110 coupled to the reading unit 110
  • the transmitted data are in an HTML format, and those data which contain spatial structure information are in a VRML format.
  • the spatial structure information enables a stereoscopic representation of the object.
  • the processing unit 103 comprises a commercially available processor 107 and a memory 108 coupled to the processor 107.
  • a WWW browser is stored in the memory 108.
  • the WWW browser in the following is to be understood as the second computer program known from [3].
  • a computer program is stored in the memory 108, using which the WWW browser can be adapted for a special application.
  • Such a computer program is to be understood in the following as the third computer program as known from [6].
  • a first computer program is stored in the memory 108, using which image data can be visualized on a screen. Furthermore, the first computer program is to be understood as the first auxiliary tool as known from [5].
  • the WWW browser is supplemented with the first auxiliary tool.
  • the first auxiliary tool is modified using the third computer program in such a way that within the scope of the first auxiliary tool from image data which contain spatial structural information of an object, which enables stereoscopic representation of the object, in the form of object points, which are predetermined by Cartesian coordinates , a first and a second image of the object is determined as described in [4] (FIG. 5a, b and FIG. 6).
  • the processor 107 loads the WWW browser from the memory 108 and executes the WWW browser. Data is transmitted from the communication network 101 to the processing unit 103. Using the WWW browser, the data becomes
  • a first two-dimensional image 201 from a perspective is made from the image data, which contains spatial structural information of an object, in the form of object points, which are predetermined by Cartesian coordinates and which enable a three-dimensional representation of the object of a left eye and a second two-dimensional image 202 generated from a perspective of a right eye of an observer.
  • Processor 107 executes the "rotation with perspective transformation" method for an object point p ⁇ ( ⁇ O / YO / z ⁇ ) 602 of the object in the context of the WWW browser:
  • Rrj (0.0, R) 601 results with respect to the predetermined center of rotation
  • Perspective transformation the two rotated points p 01inks 603 and Porechts 604 are mapped onto a projection plane w 605 by means of a perspective transformation (FIG. 6).
  • the projection plane w 605 is arranged at a predetermined distance d 606 parallel to an xy plane of the global Cartesian coordinate system 607 .
  • the point Poiinks 603 goes through the perspective transformation
  • This method is applied to all predetermined object points of the image data. This creates two two-dimensional images 201 and 202 of the object, which represent two perspectively different views of the object.
  • a third image 204 is generated, which is displayed using a screen 104, which is coupled to the processing unit 103.
  • the third image 204 is generated by the first image 201 and the second image 202 each in vertical strips
  • the third image 204 thus generated is transmitted to the screen 104, which is coupled to the processing unit 103 and has a lens grid 105 and a device for a head tracking method 106, as described in [2].
  • the screen 104 represents the third image 204.
  • the lens grid 304 placed in front of the screen 301 in the opposite viewing direction 305 of a viewer 109 or 306 optically separates the first and the second image for the eyes 307 of the viewer 109 or 306 (cf. Figure 3).
  • the device 106 or 401 for carrying out the head tracking method has a video camera 406 attached to the screen 104 or 407 (cf. FIG. 4). Images of a viewer's head 409 are captured using video camera 406. The images are transmitted to the processing unit 408, which is coupled to the video camera 406, the screen 407 and a device 410 for displacing the lens grid 402. The processing unit 408 determines a head movement of the viewer 404 using the images. Signals are generated depending on the head movement of the viewer 404, which signals are transmitted to the device 410 for shifting the lens grid 402. Depending on the signals, this will be Lenticular grid 402 in the horizontal direction 403 and in
  • Viewing direction 405 of viewer 404 is adjusted.
  • the head tracking method can also be carried out in the following manner: using the signals which are dependent on the
  • further first 201 and second 202 images can be determined using the “rotation with perspective transformation” method.
  • further third images 204 are generated, which are displayed on the screen 104 become.

Abstract

Es wird eine Anordnung und ein Verfahren zur stereoskopischen Darstellung eines Objekts dargestellt, bei der bzw. bei dem aus ersten Daten, die zweite Daten enthalten, die zweiten Daten bestimmt werden, welche zweiten Daten eine räumliche Strukturinformation des Objekts beinhalten. Unter Verwendung der zweiten Daten werden ein erstes Bild des Objekts und ein zweites Bild des Objekts bestimmt, wobei das erste Bild und das zweite Bild ein korrespondierendes Bildpaar des Objekts sind. Das Objekt wird mittels einer Darstellungseinheit unter Verwendung des Bildpaars stereoskopisch dargestellt.

Description

Beschreibung
Anordnung und Verfahren zur stereoskopischen Darstellung eines Objekts
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung und ein Verfahren zur stereoskopischen Darstellung eines Objekts.
Eine solche Anordnung und ein solches Verfahren werden für eine Ermittlung einer stereoskopischen Darstellung eines Objektes eingesetzt. Dazu werden zwei perspektivisch unterschiedliche Ansichten des Objektes erzeugt. Ein zugehöriges erstes Bild, das die Ansicht des Objekts aus einer ersten Perspektive aufweist, und ein zugehöriges zweites Bild, das die Ansicht des Objekts aus einer zweiten Perspektive aufweist, werden bei einer Bildwiedergabe für den Betrachter derart dargestellt, daß das erste Bild und das zweite Bild entsprechend von einem linken und einem rechten Auge des Betrachters getrennt gesehen werden. Durch eine Überlagerung des ersten Bildes und des zweiten Bildes durch den Betrachter, welche Bilder zusammen ein korrespondierendes Bildpaar ergeben, entsteht für den Betrachter ein stereoskopischer Eindruck von dem Objekt.
Wie aus [1] bekannt ist, wird ein korrespondierendes Bildpaar für eine stereoskopische Darstellung eines Objekts entweder fotografisch oder elektronisch mit einer Stereokamera und/oder einem Computer erzeugt. Zur Wiedergabe des korrespondierenden Bildpaars ist ein Darstellungsmittel, beispielsweise eine optische Hilfe, ein Bildschirm oder ein Projektionssystem erforderlich.
Bei einer Bildwiedergabe unterscheidet man zwischen einer ster.eoskopischen und einer autostereoskopischen Darstellung, welche autostereoskopische Darstellung eine Sonderform der stereoskopischen Darstellung darstellt. Bei der autostereoskopischen Darstellung erfolgt die Bildwiedergabe mit einem entsprechend eingerichteten Darstellungsmittel, aber ohne ein zusätzliches Mittel, wie z. B. eine
Stereobrille.
Aus [1] ist eine autostereoskopische Darstellung unter Verwendung eines Bildschirms 301 nach einem Linsenrasterverfahren bekannt (Figur 3) .
Bei diesem Verfahren wird ein Bild 308 aus den Bildinhalten zweier miteinander korrespondierender Bilder 302 und 303 erzeugt und unter Verwendung eines Bildschirms 301 dargestellt.
Das dargestellte Bild 308 bzw. 204 wird dadurch erzeugt, daß die korrespondierenden Bilder 302 bzw. 201 und 303 bzw. 202 jeweils in vertikale Streifen 309 bzw. 203 unterteilt werden. Anschließend werden die Streifen 309 bzw. 203 der korrespondierenden Bilder 302 bzw. 201 und 304 bzw. 202 jeweils abwechselnd nebeneinander angeordnet. Das somit erzeugte Bild 308 bzw. 204 wird auf dem Bildschirm 301 dargestellt.
Ein in entgegengesetzter Blickrichtung 305 eines Betrachters 306 vor dem Bildschirm 301 angebrachtes Linsenraster 304 separiert auf optischem Wege die beiden Bilder 302 und 303 für die Augen 307 des Betrachters 306.
Aus [2] ist eine autostereoskopische Darstellung nach einem Linsenrasterverfahren in Kombination mit einem Verfahren und einer Vorrichtung 401 zur Verfolgung einer Kopfbewegung (Headtracking-Verfahren) bekannt (Fig. 4) . Die Vorrichtung 401 für die Durchführung des Headtracking-
Verfahrens weist einen an einem Bildschirm 407 angebrachten
Detektor 406 auf. Unter Verwendung des Detektors 406 werden
Bilder, die einen Kopf 409 eines Betrachters 404 darstellen, aufgenommen. Die Bilder werden an eine Verarbeitungseinheit
408, die mit dem Detektor 406, einem Bildschirm 407 und einer
Vorrichtung 410 zum Verschieben eines Linsenrasters 402 gekoppelt ist, übertragen. Die Verarbeitungseinheit 408 bestimmt unter Verwendung der Bilder eine Kopfbewegung des Betrachters 404. In Abgängigkeit der Kopfbewegung des Betrachters 404 werden Signale generiert, die an die Vorrichtung 410 zum Verschieben des Linsenrasters 402 übertragen werden. In Abhängigkeit der Signale wird das Linsenraster 402 in horizontaler Richtung 403 und in Blickrichtung 405 des Betrachters 404 verstellt.
Der Detektor 406 kann auch eine Videokamera sein.
Aus [4] sind verschiedene Verfahren zur Ermittlung eines Bildpaars für eine stereoskopische Darstellung eines Objekts bekannt .
Ein solches, aus [4] bekanntes Verfahren ist die sogenannte „Rotation mit Perspektivtransformation".
Bei dem Verfahren „Rotation mit Perspektivtransformation" werden unter Verwendung einer vorgegebenen räumlichen Strukturinformation eines Objekts 501, die in Form von kartesischen Koordinaten von Objektpunkten P=P(x,y, z) bezüglich eines vorgegebenen globalen kartesischen
Koordinatensystems vorliegen, zwei Ansichten des Objekts 501 ermittelt. Die zwei Ansichten des Objekts sind jeweils eine räumliche Darstellung des Objekts aus der Sicht eines linken 502 und eines rechten Auges 503 eines Betrachters 505 (Figur 5a) .
Die beiden Ansichten unterscheiden sich dadurch, daß in der einen Ansicht das Objekt 501 um einen Drehwinkel φ 504 gegenüber dem Objekt 501 in der zweiten Ansicht gedreht erscheint (Figur 5b) .
Eine räumliche Ansicht für das linke 502 und das rechte Auge 503 wird dadurch bestimmt, indem das Objekt jeweils um einen
Drehwinkel +φ/2 und -φ/2 um ein vorgegebenes Drehzentrum Ro
601 gedreht wird (Figur 6) .
Exemplarisch für einen Objektpunkt Po(xθ/YO/z θ) 602 eines Objekts ergibt sich folgendes Vorgehen:
Für den vorgegebenen Objektpunkt Po(xθ/YO'z θ) 602 ergeben sich bezüglich des vorgegebenen Drehzentrums Rfj(0,0,R) 601
folgende gedrehte Punkte Poiinks 603 und PQrechts 604:
χ0 cos( φ / 2) + (z0 - R) sin( φ/2) p01inks: yo 603) [izo - R) cos( φ / 2) - x0 sin( φ / 2) + RJ
cos( φ / 2) - (z0 - R) sin( φ/2) p0rechts" yo (604)
Figure imgf000006_0001
R) COS( φ / 2) + x0 Sin( φ / 2) + R
In einen weiteren Schritt des Verfahrens „Rotation mit
Perspektivtransformation" werden die beiden gedrehten Punkte p01inks 603 und PQrechts 604 mittels einer Perspektivtransformation auf eine Projektionsebene w 605 abgebildet (Figur 6) . Die Projektionsebene w 605 ist in einem vorgegebenen Abstand d 606 parallel zu einer xy-Ebene des globalen kartesischen Koordinatensystems 607 angeordnet.
Der Punkt Poiinks 603 geht durch die Perspektivtransformation
in einen Punkt Piw=p (xiw Ylw) 608 bzw. der Punkt Porechts 604 geht durch die Perspektivtransformation in einen Punkt Prw=P(xrw,yrw) 609 über:
d[xp cos (φ /2) - (z0 - R) sin (φ / 2)] xrw (ZQ - R) cos (φ / 2) + XQ sin (φ / 2) + R dyo yrw (ZQ - R) cos (φ / 2) + XQ sin (φ / 2) + R
d[xp cos (φ / 2) + (zp - R) sin (φ / 2)] (ZQ - R) cos (φ /2) - XQ sin (φ / 2) + R dyo
Ylw (ZQ - R) cos (φ /2) - x0 sin (φ / 2) + R
Wird dieses Verfahren auf alle vorgegebene Objektpunkte angewendet, so werden zwei zweidimensionale Bilder 201 und 202 des Objekts erzeugt, die zwei perspektivisch unterschiedliche Ansichten des Objekts darstellen.
Ferner sind aus [3] Grundlagen über ein Kommunikationsnetz, das World-Wide-Web (WWW) und einen WWW-Browser bekannt.
Das Kommunikationsnetz verbindet einzelne Rechner derart miteinander, so daß die Rechner Daten gemäß eines vorgegebenen Übertragungsprotokoll, dem „Transmission Control Protocol (TCP)/ Internet Protocol (IP)", austauschen können. Um eine einheitliche Bearbeitung von Daten zu ermöglichen, liegen viele Daten in einem einheitlichen Format, dem sogenannten Hyper Text Markup Language (HTML) -Format, vor.
Derartige Daten können Bilddaten, Textdaten sowie multimediale Daten sein.
Ein erstes Hilfstool zur Visualisierung von Bilddaten und ein das erste Hilfstool realisierendes erstes Computerprogramm ist aus [5] bekannt.
Ferner ist aus [3] bekannt, unter Verwendung eines WWW- Browsers bestimmte Daten im WWW zu suchen und diese Daten auf einem Bildschirm darzustellen. Ein solcher WWW-Browser und ein den WWW-Browser realisierendes zweites Computerprogramm ist aus [3] bekannt.
Aus [6] ist ein drittes Computerprogramm (Hilfstool) bekannt, unter Verwendung dessen ein WWW-Browser für eine spezielle Anwendung angepaßt werden kann.
Ein Nachteil von einem bekannten WWW-Browser ist, daß Bilddaten, die ein Objekt beschreiben, mittels des WWW- Browsers nur derart verarbeitet werden können, daß das Objekt nur zweidimensional dargestellt wird.
Somit werden im Rahmen des bekannten WWW-Browsers Daten, die ein Objekt beschreiben, ermittelt und das Objekt in einer zweidimensionaler Darstellung auf einem Bildschirm dargestellt.
Somit liegt der Erfindung das Problem zugrunde, auf einfache Weise eine stereoskopische Darstellung eines Objekts zu erzeugen. Das Problem wird durch die Verfahren mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen sowie den Anordnungen mit den
Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Die Anordnung zur stereoskopischen Darstellung eines Objekts weist eine Einleseeinheit auf, die derart eingerichtet ist, daß erste Daten, die zweite Daten enthalten, einlesbar sind. Eine mit der Einleseeinheit gekoppelte Verarbeitungseinheit ist derart eingerichtet, daß aus den ersten Daten die zweiten Daten, welche zweiten Daten eine räumliche
Strukturinformation des Objekts beinhalten, bestimmbar sind, und die zweiten Daten zu mindestens einem ersten Bild des Objekts und zu mindestens einem zweiten Bild des Objekts, wobei das erste Bild und das zweite Bild ein Bildpaar des Objekts sind, welches Bildpaar die stereoskopische
Darstellung des Objekts ermöglicht, verarbeitbar sind. Eine mit der Verarbeitungseinheit gekoppelte Darstellungseinheit ist derart eingerichtet, daß unter Verwendung des Bildpaars das Objekt stereoskopisch darstellbar ist.
Bei dem Verfahren zur stereoskopischen Darstellung eines Objekts werden aus ersten Daten, die zweite Daten enthalten, die zweiten Daten bestimmt. Die zweiten Daten beinhalten eine räumliche Strukturinformation des Objekts. Unter Verwendung der zweiten Daten werden mindestens ein erstes Bild des
Objekts und mindestens ein zweites Bild des Objekts bestimmt, wobei das erste Bild und das zweite Bild ein Bildpaar des Objekts, welches Bildpaar die stereoskopische Darstellung des Objekts ermöglicht, sind. Unter Verwendung des Bildpaars wird das Objekt stereoskopisch dargestellt.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. In einer Weiterbildung beinhalten die zweiten Daten eine
Helligkeitsinformation und/oder Farbinformation des Objekts.
Damit ist unter Verwendung der räumlichen Strukturinformation des Objekts eine stereoskopische Farbdarstellung des Objekts möglich.
Vorzugsweise liegen in einer Weiterbildung die ersten Daten in einem Hyper Text Markup Language (HTML) -Format und die zweiten Daten in einem Virtual Reality Markup Language (VRML) -Format vor. In dem Kommunikationsnetz sind viele Daten in derartigen Datenformaten gespeichert und können damit ohne zusätzliche Änderung verarbeitet werden.
In einer Weiterbildung wird das Bildpaar zeitversetzt dargestellt. Somit kann unter Verwendung einer
Synchronisationsbrille das erste und das zweite Bild des Bildpaars jeweils von dem linken Auge und dem rechten Auge eines Betrachters getrennt gesehen werden.
Vorzugsweise wird als autostereoskopische Darstellungseinheit ein Bildschirm und ein Linsenraster eingesetzt. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine gute stereoskopische Darstellung eines Objekts, wobei auf zusätzliche Hilfsmittel, wie zum Beispiel eine Synchronisationsbrille, verzichtet werden kann.
In einer Weiterbildung wird unter Verwendung einer Vorrichtung zur Verfolgung einer Kopfbewegung die Kopfbewegung einer Person bestimmt. In Abhängigkeit der Kopfbewegung wird das Bildpaar bestimmt und dargestellt. Durch dieses Vorgehen, das als sogenanntes Headtracking- Verfahren bezeichnet wird, wird die stereoskopische Darstellung des Objekts erheblich verbessert. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im weiteren näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 Aufbau einer Anordnung zur stereoskopischen Darstellung eines Objekts Figur 2 Prinzip der Anordnung der Bildstreifen des ersten und des zweiten Bildes Figur 3 Skizze zur Verdeutlichung des Prinzip eines Linsenraster
Figur 4 Anordnung zur Autostereoskopischen Darstellung mit einer Vorrichtung für ein Headtracking-Verfahren Figur 5a, b Skizze zur Verdeutlichung des Grundprinzips des Verfahrens „Rotation mit Perspektivtransformation" Figur 6 Skizze zur Verdeutlichung des Grundprinzips des Verfahrens „Rotation mit Perspektivtransformation"
Figur 1 zeigt den Aufbau einer Anordnung zur stereoskopischen Darstellung eines Objekts.
In dem dargestellten Aufbau werden Daten, die in einem Kommunikationsnetz 101 übertragen werden, unter Verwendung eines mit dem Kommunikationsnetz 101 verbundenem Modems 102 an eine mit dem Modem 102 gekoppelte Einleseeinheit 110 und an eine mit der Einleseeinheit 110 gekoppelten
Verarbeitungseinheit 103 übertragen. Die übertragenen Daten liegen in einem HTML-Format vor, wobei diejenigen Daten, die eine räumliche Strukturinformation enthalten, in einem VRML- Format vorliegen. Die räumliche Strukturinformation ermöglicht eine stereoskopische Darstellung des Objekts.
Die Verarbeitungseinheit 103 umfaßt einen handelsüblichen Prozessor 107 und einen mit dem Prozessor 107 gekoppelten Speicher 108. In dem Speicher 108 ist ein WWW-Browser gespeichert. Unter dem WWW-Browser ist im Weiteren das wie aus [3] bekannte zweite Computerprogramm zu verstehen.
Ferner ist in dem Speicher 108 ein Computerprogramm gespeichert, unter Verwendung dessen der WWW-Browser für eine spezielle Anwendung angepaßt werden kann. Unter einem solchen Computerprogramm ist im Weiteren das wie aus [6] bekannte dritte Computerprogramm zu verstehen.
In dem Speicher 108 ist ein erstes Computerprogramm gespeichert, unter Verwendung dessen Bilddaten auf einem Bildschirm visualisiert werden können. Im Weiteren ist unter dem ersten Computerprogramm das wie aus [5] bekannte erste Hilfstool zu verstehen.
Unter Verwendung des dritten Computerprogramms wird der WWW- Browser mit dem ersten Hilfstool ergänzt. Ferner wird das erste Hilfstool unter Verwendung des dritten Computerprogramms derart verändert, daß im Rahmen des ersten Hilfstools aus Bilddaten, die eine räumliche Strukturinformation eines Objekts, welche eine stereoskopische Darstellung des Objekts ermöglicht, in Form von Objektpunkten, die durch kartesische Koordinaten vorgegeben sind, beinhalten, ein erstes und ein zweites Bild des Objekts ermittelt wird, wie in [4] beschrieben (Figur 5a,b u. Figur 6) .
Dazu ist im ersten Hilfstool das Verfahren „Rotation mit Perspektivtransformation", wie in [4] beschrieben, implementiert. Als Drehwinkel φ wird φ=2° eingestellt.
Der Prozessor 107 lädt den WWW-Browser aus dem Speicher 108 und führt den WWW-Browser aus. Aus dem Kommunikationsnetz 101 werden Daten an die Verarbeitungseinheit 103 übertragen. Unter Verwendung des WWW-Browsers werden aus den Daten
Bilddaten bestimmt.
Im Weiteren wird unter Verwendung des WWW-Browsers das Verfahren „Rotation mit Perspektivtransformation", wie in [4] beschrieben, auf die Bilddaten angewendet.
Aus den Bilddaten, die eine räumliche Strukturinformation eines Objekts, in Form von Objektpunkten, die durch kartesische Koordinaten vorgegeben sind und die eine dreidimensionale Darstellung des Objekts ermöglichen, beinhalten, werden, wie in [4] beschrieben, ein erstes zweidimensionales Bild 201 aus einer Perspektive eines linken Auges und ein zweites zweidimensionales Bild 202 aus einer Perspektive eines rechten Auges eines Betrachters erzeugt.
Dabei führt der Prozessor 107 für einen Objektpunkt pθ(χO/YO/zθ) 602 des Objekts im Rahmen des WWW-Browsers das Verfahren „Rotation mit Perspektivtransformation" durch:
Für den vorgegebenen Objektpunkt Prj(xθ/yθ'zθ) 602 ergeben sich bezüglich des vorgegebenen Drehzentrums Rrj(0,0,R) 601
folgende gedrehte Punkte Poiinks 603 und PQrechts 604:
Figure imgf000013_0001
f x0 cos (φ /2) - (z0 - R) sin (φ /2) p0recht∑ yo 604 ZQ - R) cos (φ / 2) + XQ sin (φ / 2) + R) In einen weiteren Schritt des Verfahrens „Rotation mit
Perspektivtransformation" werden die beiden gedrehten Punkte p01inks 603 und Porechts 604 mittels einer Perspektivtransformation auf eine Projektionsebene w 605 abgebildet (Figur 6) . Die Projektionsebene w 605 ist in einem vorgegebenen Abstand d 606 parallel zu einer xy-Ebene des globalen kartesischen Koordinatensystems 607 angeordnet.
Der Punkt Poiinks 603 geht durch die Perspektivtransformation
in einen Punkt Pi =p (χlw Ylw) 608 bzw. der Punkt Porechts 604 geht durch die Perspektivtransformation in einen Punkt Prw=P(xrw,yrw) 609 über:
d[xp cos (φ /2) - (ZQ - R) sin (φ / 2)] vrw (ZQ - R) cos (φ / 2) + XQ sin (φ / 2) + R dyo
Yrw = (ZQ - R) cos (φ / 2) + XQ sin (φ / 2) + R
d[x0 cos (φ / 2) + (ZQ - R) sin (φ / 2)] (ZQ - R) cos (φ/2) - XQ sin (φ / 2) + R dyo
Ylw (ZQ - R) cos (φ /2) - x0 sin (φ / 2) + R
Dieses Verfahren wird auf alle vorgegebene Objektpunkte der Bilddaten angewendet. Dadurch werden zwei zweidimensionale Bilder 201 und 202 des Objekts erzeugt, die zwei perspektivisch unterschiedliche Ansichten des Objekts darstellen.
Unter Verwendung des ersten 201 und des zweiten 202 Bildes wird ein drittes Bild 204 erzeugt, das unter Verwendung eines Bildschirms 104, der mit der Verarbeitungseinheit 103 gekoppelt ist, dargestellt wird. Das dritte Bild 204 wird dadurch erzeugt, daß das erste Bild 201 und das zweite Bild 202 jeweils in vertikale Streifen
(L ,L2,... bzw. Rι,R2, ...) 203 unterteilt werden (Figur 7). Anschließend werden die Streifen 203 des ersten Bildes 201 und des zweiten Bildes 202 jeweils abwechselnd nebeneinander angeordnet.
Das somit erzeugte dritte Bild 204 wird an den Bildschirm 104, der mit der Verarbeitungseinheit 103 gekoppelt ist und ein Linsenraster 105 und eine Vorrichtung für ein Headtracking-Verfahren 106 aufweist, wie in [2] beschrieben, übertragen.
Der Bildschirm 104 stellt das dritte Bild 204 dar. Das in entgegengesetzter Blickrichtung 305 eines Betrachters 109 bzw. 306 vor dem Bildschirm 301 vorgesetzte Linsenraster 304 separiert auf optischem Wege das erste und das zweite Bild für die Augen 307 des Betrachters 109 bzw. 306 (vgl. Figur 3) .
Die Vorrichtung 106 bzw. 401 für die Durchführung des Headtracking-Verfahrens weist eine an dem Bildschirm 104 bzw. 407 angebrachte Videokamera 406 auf (vgl. Figur 4). Unter Verwendung der Videokamera 406 werden Bilder eines Kopfes 409 eines Betrachters 404 aufgenommen. Die Bilder werden an die Verarbeitungseinheit 408, die mit der Videokamera 406, dem Bildschirm 407 und einer Vorrichtung 410 zum Verschieben des Linsenrasters 402 gekoppelt ist, übertragen. Die Verarbeitungseinheit 408 bestimmt unter Verwendung der Bilder eine Kopfbewegung des Betrachters 404. In Abgängigkeit der Kopfbewegung des Betrachters 404 werden Signale generiert, die an die Vorrichtung 410 zum Verschieben des Linsenrasters 402 übertragen werden. In Abhängigkeit der Signale wird das Linsenraster 402 in horizontaler Richtung 403 und in
Blickrichtung 405 des Betrachters 404 verstellt.
Im Folgenden wird eine Variante des oben dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben:
Zusätzlich zu der Verschiebung des Linsenrasters 105 im Rahmen des Headtracking-Verfahrens kann das Headtracking- Verfahren auch auf folgende Weise durchgeführt werden: Unter Verwendung der Signale, die in Abhängigkeit der
Kopfbewegung des Betrachters 109 generiert wurden, können unter Verwendung des Verfahrens „Rotation mit Perspektivtransformation" weitere erste 201 und zweite 202 Bilder bestimmt werden. Unter Verwendung der weiteren ersten 201 und zweiten Bilder 202 werden weitere dritte Bilder 204 erzeugt, die auf dem Bildschirm 104 dargestellt werden.
Im Rahmen dieses Dokuments wurden folgende Veröffentlichungen zitiert:
[1] R. Börner, „Forschungsarbeiten zu autostereoskopischen Bildschirmen nach dem Linsenrasterverfahren", Heinrich- Herz-Institut für Nachrichtentechnik Berlin GmbH, Juni 1998
[2] Produktinformation „Autostereoskopisches Display - Dreidimensionales Sehen ohne Spezialbrille", Carl Zeiss, Heinrich-Herz-Institut für Nachrichtentechnik Berlin GmbH, Juni 1998
[3] Grundlagen für WWW Browser, erhältlich am 26. August 1998 unter: http : //www. ifs .univie . ac. at/~c9202011/grundlw. html
[4] David F. McAllister, et al . , „Stereo Computer Graphic and Other True 3D Technologies", Kap. 5, S. 71-76, Princeton University Press, New Jersey, ISBN 0-61-08741- 5, 1993
[5] Produktinformation für das Softwareprogramm „Netscape Live3D", erhältlich am 18. September 1998 unter: http: //home.netscape.com/eng/live3d/mac/index.html
[6] Produktinformation für das Softwareprogramm „Netscape Plugin Software Developement Kit", erhältlich am 18. September 1998 unter: http : //home .netscape . com/comprod/development_partners/ plugin_api/index .html

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur stereoskopischen Darstellung eines Objekts, bei dem mindestens folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: a) es werden aus ersten Daten, die zweite Daten enthalten, die zweiten Daten bestimmt; b) die zweiten Daten beinhalten eine räumliche Strukturinformation des Objekts; c) es werden unter Verwendung der zweiten Daten mindestens ein erstes Bild des Objekts und mindestens ein zweites Bild des Objekts bestimmt, wobei das erste Bild und das zweite Bild ein Bildpaar des Objekts, welches Bildpaar die stereoskopische Darstellung des Objekts ermöglicht, sind; d) unter Verwendung des Bildpaars wird das Objekt stereoskopisch dargestellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mehrere erste Bilder und/oder mehrere zweite Bilder bestimmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zweiten Daten eine Helligkeitsinformation und/oder Farbinformation des Objekts beinhalten.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die ersten Daten in einem Hyper Text Markup Language (HTML) -Format vorliegen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die zweiten Daten in einem Virtual Reality Markup Language (VRML) -Format vorliegen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Bildpaar zeitversetzt dargestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem mindestens folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden, a) es wird eine Kopfbewegung einer Person bestimmt; b) in Abhängigkeit der Kopfbewegung wird das Objekt stereoskopisch dargestellt.
8. Anordnung zur stereoskopischen Darstellung eines Objekts, die folgende Komponenten umfaßt: a) eine Einleseeinheit, die derart eingerichtet ist, daß erste Daten, die zweite Daten enthalten, einlesbar sind; b) eine mit der Einleseeinheit gekoppelte Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, daß aus den ersten Daten die zweiten Daten, welche zweite Daten eine räumliche Strukturinformation des Objekts beinhalten, bestimmbar sind, und die zweiten Daten zu mindestens einem ersten Bild des Objekts und zu mindestens einem zweiten Bild des Objekts, wobei das erste Bild und das zweite Bild ein Bildpaar des Objekts sind, welches Bildpaar die stereoskopische Darstellung des Objekts ermöglicht, verarbeitbar sind; c) eine mit der Verarbeitungseinheit gekoppelte Darstellungseinheit, welche Darstellungseinheit derart eingerichtet ist, daß unter Verwendung des Bildpaars das Objekt stereoskopisch darstellbar ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, bei der mehrere erste Bilder und/oder mehrere zweite Bilder bestimmbar sind/ist.
10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, bei der die zweiten Daten eine Helligkeits- und/oder Farbinformation des Objekts beinhalten.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die Darstellungseinheit eine autostereoskopische Darstellungseinheit umfaßt.
12. Anordnung nach Anspruch 10, bei der die autostereoskopische Darstellungseinheit einen Bildschirm und ein Linsenraster umfaßt.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die Darstellungseinheit einen polarisierten Bildschirm umfaßt.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die Darstellungseinheit derart eingerichtet ist, daß das Bildpaar zeitversetzt darstellbar ist.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei der die Einleseeinheit derart eingerichtet ist, daß die ersten Daten, die in einem Hyper Text Markup Language (HTML)- Format vorliegen, einlesbar sind.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, bei der die Verarbeitungseinheit derart eingerichtet ist, daß die zweiten Daten, die in einem Virtual Reality Markup Language (VRML) -Format vorliegen, einlesbar sind.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, bei der eine Vorrichtung zur Verfolgung einer Kopfbewegung, die derart eingerichtet ist, daß die Kopfbewegung einer Person bestimmbar ist, vorgesehen ist.
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