專利名稱：用于數(shù)字圖像輸入和輸出的多維圖像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及基于因特網(wǎng)和其它網(wǎng)絡(luò)的圖像處理和顯示系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種方法和裝置，用于輸入二維圖像、將圖像轉(zhuǎn)換為具有用戶可選圖像參數(shù)的三維或連續(xù)視像文件以及在用戶可選顯示器或打印機單元上輸出文件。
存在至少兩種已知方法，用于將二維攝影圖像或其多個圖像布置和重新格式化到平面媒體上，使得在觀察時產(chǎn)生深度的印象。一種方法通常稱為“3-d眼鏡”方法。在它的最簡單形式中，用兩個攝像機拍攝場景，一個對應(yīng)于人的左眼而另一個對應(yīng)于人的右眼。然后，通過兩個相應(yīng)的投影透鏡將這兩個攝像機拍攝的顯影圖像或電影的圖像序列投影到平面屏幕上，一個圖像在另一個圖像之上。投影透鏡在把左右圖像重疊在觀察屏上之前，對它們運用彼此互不相同的色彩或極化。然后觀察者戴上特殊眼鏡，該眼鏡按照色彩或極化對重疊的圖像進行過濾，使得人的左眼只看見來自左眼攝像機的圖像，而人的右眼只看見來自右眼攝像機的圖像。由于左眼和右眼看到的圖像之間的視差，觀看者感覺到視深、即三維。
但是，“3d眼鏡”方法存在一些問題。一個問題是觀察者必須戴上特殊眼鏡。另一個問題是由于許多觀看者在觀看畫面時有視覺失真，他們會感到惡心。
將二維照片轉(zhuǎn)換到不同媒體上的第二種已知方法是雙凸透鏡法，其中該媒體顯示的圖像具有視深。雙凸透鏡法利用光柵式隔行掃描，隔行掃描Q個不同圖像或單個圖像的Q個視角，然后在光柵圖像上放置由多個拉長帶狀透鏡或微透鏡形成的片。這種重疊使得每個微透鏡或透鏡覆蓋Q個光柵線。這樣形成微透鏡，使得在觀察者的左眼呈現(xiàn)一個圖像而在觀察者的右眼呈現(xiàn)另一個圖像。左邊圖像和右邊圖像的差別接近于觀察者親自觀察原始圖像時就會感受到的視差。
透鏡狀屏幕成像的光學(xué)原理對于相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是眾所周知的。但是下面參照

圖1A和1B描述這些操作的原理。
參考圖1A，透鏡塑料2由透明塑料構(gòu)成，包括該塑料正面2a上的常稱作“微透鏡”的N個柱面透鏡4的垂直重疊。這些透鏡4朝一個方向使光成像，并且過去被設(shè)計成它們的焦點在該塑料的底板2b上。各個柱面透鏡4的焦平面是從單個折射面的頂點4a測量的，因而等于塑料片2的總厚度。圖1A還表示出正用他或她的右眼R和他或她的左眼L看塑料片2的人(未標(biāo)出)的典型觀察情況的頂視圖。該例子假定觀察者的平均瞳孔間距離為2.5英寸。
如圖1A所示，觀察者在垂直中心線VC上觀看圖像。為了便于理解，只表示出N個微透鏡4中的三個，并且用明顯放大的比例來繪制各個微透鏡。如圖1A所示，標(biāo)為a、b和c的三個光線分別從標(biāo)為A、B和C的透鏡片2下的點發(fā)出。點A在微透鏡L1下，點B在微透鏡L2下，而點C在微透鏡L3下。三條光線a、b和c中的每一條穿過其各自的微透鏡L1、L2和L3的曲率中心，并傳播到觀察者的右瞳孔R。
由于光線a、b和c分別顯現(xiàn)為垂直于它們各自的微透鏡的柱面4a，因而不被折射，所以它們是直線。另外，如圖1B所示，除了中心射線c之外，從點C發(fā)出的各個光線將從微透鏡L3射出，并與c平行。由于偏心光線各自在L3a表面上的折射角，所以它們與c平行。因此，發(fā)自點A、B和C的所有光線將顯現(xiàn)為平行于a、b和c。換句話說，由于點A、B和C位于三個微透鏡的焦平面，所以它們成像為無窮大。
通過穿過微透鏡L1、L2和L3的各個曲率中心的中心的光線d、e和f，觀察者的左眼將看到點D、E和F。如圖1A所示，點D、E和F在面2b上相對于點A、B和C水平移位。
所有其余的微透鏡(未示出)具有一對點，比如微透鏡L1的A和D，一個是觀察者右眼可看到的，而另一個是觀察者左眼可看到的。
參考圖1A，剖面中表示出微透鏡L1、L2和L3。從正視圖(未示出)來看，N個微透鏡中的每一個的垂直長度延長至等于屏幕2的高度。圖1A的點A和D沿窄寬度延長相同的長度。因此，每個微透鏡覆蓋兩個細(xì)垂直區(qū)域，一個是觀察者右眼可看到的，而另一個是觀察者左眼可看到的。
當(dāng)擴大對微透鏡L1、L2和L3的分析以包括所觀察的片2的所有N個微透鏡時，可以發(fā)現(xiàn)，觀察者的左眼看到N個垂直細(xì)微區(qū)域中的一組，通過他的右眼，每個區(qū)域在各個微透鏡后面，并且通過它的左眼看到N個垂直細(xì)微區(qū)域中的另一組。如上所述，各個微透鏡下的左右垂直細(xì)微區(qū)域相對彼此水平移位。
參考圖1B，各個垂直細(xì)微區(qū)域的寬度是接受角以及觀察者瞳孔對著的角的函數(shù)。該寬度一般是微透鏡寬度WL的一小部分。
以下是垂直線區(qū)域的寬度的實例如圖1A所示，假定透鏡片的接受角為32度并且觀察者的1/8″瞳孔距該片有17英寸。根據(jù)該片中的任何給定信息，觀察者的瞳孔對著反正切為(0.125/17)的角，大約等于0.42度。因此，對于這個例子，觀察者看到各個微透鏡后面的線，它是微透鏡寬度的0.42/32或1.3％。
因此，如果圖像被轉(zhuǎn)換為N條垂直光柵線，在各個微透鏡L1、L2和L3的后面放置一條，分別以點A、B和C為中心，并且其余N-3條線中的每一條在各個其余微透鏡后面的適當(dāng)垂直線上，那么該圖像將只能通過觀察者的右眼看到。類似地，如果第二圖像被轉(zhuǎn)換為N條垂直光柵線，對于微透鏡L1、L2和L3，在每個微透鏡下對應(yīng)于點D、E和F的位置上放置一條，那么該圖像將只能通過觀察者的左眼看見。
如果第一和第二圖像是立體像對，第一圖像表示左眼觀察到的場景，第二圖像表示右眼觀察到的場景，那么觀察者感覺到與實際觀察者眼睛所感受的一樣的視差。但是，只要兩個垂直細(xì)區(qū)域在各個微透鏡之下，那么只有當(dāng)觀察者在圖1A所示的位置時才獲得這種三維效果。其原因在于，如果在水平方向、即相對于中心線VC橫向地移動觀察者，那么左眼不能在右眼看到另一個圖像的同時看到兩個圖像之一。出于這種原因，一般用各個微透鏡后相應(yīng)的四個或四個以上垂直光柵線，在塑料片2下記錄四個或四個以上2D幀或視圖。這樣放置這四個2D幀以及各自相關(guān)的光柵線，使得觀察者有四個可接受的視角。在第一角度上，觀察者將看到圖像1和2。圖像1和2是第一立體像對。在第二視角上，觀察者的右眼將看到圖像2而他的左眼將看到圖像3。圖像2和3是原始場景的另一立體像對，換句話說，原始圖像的兩個視圖具有彼此相同的視差，如圖像1和2。類似地，在第三視角上，觀察者將看到圖像3和4。利用圖1A作為例子，以下容易地計算圖像或幀的最佳數(shù)目。
觀察者的眼睛對著大約等于8度的反正切為(2.5/17)的角。利用接受角為32度的透鏡材料，32/8或4幀被視為最小數(shù)。在該值上，觀察者的眼睛將看到相鄰圖像帶的中心。可以記錄更多的幀，但是涉及到諸如銳度對圓度的折衷。
以上的四幀實例描述了在指定視角上分別被右眼和左眼看作同一原始圖像的立體像對的圖像對1和2、2和3、3和4以及1和4。如本領(lǐng)域中已知的，用透鏡狀屏幕可能有其它圖像效果。其中之一是“反轉(zhuǎn)成像”，其中，例如觀察者從第一視角看到的圖像對1和2是第一圖像、比如縮回起落架的飛機的立體像對。觀察者從第二視角看到的圖像對3和4可以是起落架伸出的飛機的圖像。另一種效果是“動作”，其中隨著觀察者通過相應(yīng)的視角序列，看到兩個或兩個以上圖像的序列。一個示例“動作”是棒球投手移動他的手臂。另一種效果是“演變”，其中隨著觀察者通過相應(yīng)的視角序列，看到兩個或兩個以上圖像的序列。所描繪的圖像序列是場景中或者場景中一個或多個對象或特征中的分段變化。
將二維圖像轉(zhuǎn)換為透鏡狀屏幕格式的當(dāng)前技術(shù)和相關(guān)裝置需要技術(shù)人員相當(dāng)多的時間，包括大量的試驗和錯誤，并且使圖像遠(yuǎn)低于所謂的“攝影質(zhì)量”。更具體地說，從一系列2D圖像幀產(chǎn)生多維透鏡圖像總是包括“線形成”過程，即將各個2D幀連續(xù)切成一系列的n條細(xì)線，在n個微透鏡中每一個后面相等地間隔開以供記錄。
目前存在兩種技術(shù)用于產(chǎn)生線形透鏡成像1.由攝影隔行掃描形成的線；2.由透鏡圖形技術(shù)的專家使用的隔行掃描計算機程序形成的線。
攝影隔行掃描在攝影技術(shù)中，或者客戶必須為專家提供多個底片，或者必須從現(xiàn)有數(shù)字文件中還原多個底片。使用“專家”一詞是因為實現(xiàn)攝影隔行掃描所需的技術(shù)水平和經(jīng)驗非常高。本領(lǐng)域中已知的這種專家很少。按照目前在本領(lǐng)域中所實踐的，攝影隔行操作的簡述如下通過透鏡狀屏幕曝光各個不同的照相底片產(chǎn)生了線形圖像。在攝影微透鏡上(感光乳劑直接涂在透鏡片的背面)曝光將產(chǎn)生單個唯一圖像。當(dāng)將透鏡保持與攝影透明材料緊密接觸時，通過透鏡的前面連續(xù)曝光各個幀產(chǎn)生一種“模糊”母片。曝光圖像序列之后，可以對正片進行數(shù)字化，以產(chǎn)生用于圖形技術(shù)再現(xiàn)的任何種格式的文件，比如平版印刷技術(shù)、數(shù)字印刷等。
需要專門的裝置以產(chǎn)生攝影成像。所需的成本和時間取決于圖像數(shù)量、裝置和材料的可用性以及制作圖像的技術(shù)人員的技術(shù)。
計算機生成的圖像處理計算機圖像處理需要圖像為數(shù)字形式。因此，作為第一步，如果圖像為攝影形式，必須將其數(shù)字化。這可以由客戶或?qū)＜襾硗瓿?。接著，必須將?shù)字格式傳送給專家，后者再將其格式化為多個圖像。然后專家將這多個圖像線形成為適合于附在MOM上的形式，從而呈現(xiàn)為多維圖像。
但是，現(xiàn)有技術(shù)中沒有已知系統(tǒng)在沒有專門裝置的前提下就能通過或在非技術(shù)人員的命令下，將二維圖像容易地轉(zhuǎn)換為三維透鏡圖像，不論圖像質(zhì)量如何。更確切地說，不存在一種已知的系統(tǒng)，它允許普通消費者輸入二維圖像并且在沒有大量技術(shù)工作和昂貴裝置的情況下，獲得適當(dāng)質(zhì)量的透鏡3D產(chǎn)品。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種系統(tǒng)和方法，用于在因特網(wǎng)上傳送2D文件；生成表示圖像中一個或多個對象的變化或演變的圖像文件序列；然后將演變文件傳送到用戶指定的輸出裝置，用于在MOM媒體上定影。當(dāng)相對于觀察者眼睛的平面旋轉(zhuǎn)MOM時，觀察者看到演變圖像。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種系統(tǒng)和方法，用于在因特網(wǎng)上接收一個或多個2D圖像文件，并將接收的文件轉(zhuǎn)換為一組離散或“翻轉(zhuǎn)”圖像，用于輸出到MOM媒體上并在其上定影。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種系統(tǒng)和方法，用于在因特網(wǎng)上接收一個或多個2D圖像文件，并將接收的文件轉(zhuǎn)換為“動作”圖像的順序組，用于輸出到MOM媒體并在其上定影。“動作”圖像的實例是棒球投手，其中圖像序列對應(yīng)于投手投擲棒球時的手臂。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種系統(tǒng)和方法，用于將例如通過前面實施例的系統(tǒng)和方法生成的相間圖像文件傳送到具有覆蓋的MOM屏幕的陰極射線管(CRT)。在示例實施例中，CRT可以對于客戶機是本地的。另外，可以以2D或相間3D形式將圖像文件存儲在客戶機可以通過例如因特網(wǎng)訪問的存檔存儲器中。
實現(xiàn)這些和其它目的的本發(fā)明的系統(tǒng)的一個示例實施例包括家用計算機，具有到遠(yuǎn)程服務(wù)器的因特網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)接入；服務(wù)器，具有數(shù)據(jù)處理和存儲能力或資源；以及服務(wù)器能訪問的打印機或其它輸出裝置，它或者對于用戶是本地的，對于服務(wù)器是本地的，或者在另一位置。服務(wù)器存儲2D-3D圖像處理程序，用于控制其處理器執(zhí)行所述步驟。本系統(tǒng)中所發(fā)明方法的示例實施例如下a.用戶/客戶機將二維圖像文件輸入或下載到他或她的個人計算機或機頂因特網(wǎng)接入單元。該文件可以是任何圖像格式的，例如JPEG或Adobe“.pds”、“.eps”等等?？梢岳帽绢I(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何技術(shù)來壓縮該文件。
b.用戶訪問圖像服務(wù)提供商發(fā)布的網(wǎng)站等等，點擊“上載2D文件”按鈕等等，并且利用若干已知傳輸媒體中的任一種，包括但不限于56千比特/秒調(diào)制解調(diào)器、ISDN、DSL、T1、T2、T3或電纜調(diào)制解調(diào)器，通過因特網(wǎng)將該文件自動傳送到圖像服務(wù)提供商指定的服務(wù)器。
c.響應(yīng)出現(xiàn)在用戶顯示器上的關(guān)于輸入的提示或其它圖形用戶界面請求，用戶通過小鍵盤、鼠標(biāo)或觸摸屏將命令輸入屏幕的圖形用戶界面區(qū)域中，以便指定一個對象為關(guān)鍵主題。用戶還可以將其它對象標(biāo)識為前景和背景。
d.駐留在服務(wù)器上或可從服務(wù)器訪問的程序?qū)⒍S圖像內(nèi)的不同片段或?qū)ο蟆⒒蛘邔ο蟮母鞑糠职才呕蛟黾釉谙鄳?yīng)面上，一個是關(guān)鍵對象面，第一個是前景面，而最后一個面是背景面。
在上述步驟[d]中，各個面對應(yīng)于原始二維圖像內(nèi)的各點，從實際觀察該圖像所表示的三維場景的觀察者的角度來看，它們距該觀察者的距離是相同的。這些面的數(shù)目是可選的。
接下來，本示例的系統(tǒng)執(zhí)行以下步驟e.選擇多個視角，然后對于每個視角，計算每個面內(nèi)每個對象的視差或圖像偏移。
f.對于每個視角，將基于步驟(e)的結(jié)果的視差或圖像偏移應(yīng)用于所有對象，偏移量取決于相對于關(guān)鍵主題、對象在哪個面上以及面之間的深度大小。
g.生成對應(yīng)于各個視角的線文件，每個線文件表示從該視角看到的所有對象的圖像，線數(shù)對應(yīng)于MOM片中柱面透鏡的數(shù)量。
h.使步驟(g)生成的線文件相間成為單線形文件。
i.線形文件直接印刷在MOM上，在隨后要用MOM覆蓋的紙上打印，通過照相技術(shù)加在MOM上，或者顯示在具有MOM覆蓋的陰極射線管(CRT)上。
本發(fā)明的另一個實施例通過因特網(wǎng)從客戶機接收二維圖像序列，它表示對象、動作、翻轉(zhuǎn)或縮放序列的演變。該圖像序列被相間成為合并文件。對于演變圖像，該文件序列表示對象形狀或形式上的漸進變化。相間文件或合并文件被打印或用攝影技術(shù)曝光在MOM上。當(dāng)通過MOM在一連串視角上觀察時，呈現(xiàn)可見圖像的相應(yīng)序列。類似地，對于動作、翻轉(zhuǎn)和縮放，當(dāng)通過MOM在一連串視角上觀察時，MOM呈現(xiàn)出可見圖像的相應(yīng)序列，表現(xiàn)為對象的動作、對象或場景之間的翻轉(zhuǎn)、或者對象的放大或縮小。
參考圖2，描述本發(fā)明的系統(tǒng)的第一示例實施例。圖2的示例系統(tǒng)包括輸入終端2，諸如基于Pentium或PowerPC的個人計算機或者機頂因特網(wǎng)接入單元。終端2運行在任何一種市場上可買到的操作系統(tǒng)下，例如Windows、Apple或MacintoshOS或Linux。將二維文件輸入用戶終端2或者用戶終端2創(chuàng)建二維文件的方法不是本發(fā)明所特有的。例如，二維文件可以是通過諸如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到終端2的電子郵件附件(未示出)，或者可以利用與終端2相關(guān)的瀏覽器(未示出)下載，或者可以在終端2內(nèi)創(chuàng)建?；蛘?，輸入終端2可以具有掃描儀(未示出)，用于接收照片和幻燈片并將其數(shù)字化。另外，該終端可以具有DVD或其它格式的CD ROM驅(qū)動器(未示出)，用于接收數(shù)字圖像文件。這種文件格式可以是JPEG、TIFF、Adobe“.eps”或者表示照片和圖形文件的許多其它已知格式之一。
輸入終端2通過傳輸線6連接到因特網(wǎng)或其它廣域網(wǎng)8。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的，有多種接口系統(tǒng)、方法和技術(shù)，用于將輸入終端2連接到因特網(wǎng)8。所用的特定接口方法并不是本發(fā)明特有的，除非如本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的，圖像一般需要大的文件。因此，普遍認(rèn)為，傳輸速率越高，在輸入終端2和因特網(wǎng)8之間上載和下載信息所用的時間越少。因此，如果用戶想要采用高速互連，則存在若干選項，包括電纜調(diào)制解調(diào)器(未示出)和諸如HughesDirecPC的基于衛(wèi)星的下載系統(tǒng)(未示出)。另外，如果需要更高的傳輸速率，則可以采用視頻壓縮?，F(xiàn)有許多已知的視頻壓縮算法和各種各樣的市場上可買到的用于實現(xiàn)這些算法的軟件包。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都知道它們的使用和可用性。
圖2中包括的傳輸線6是到因特網(wǎng)8的接入，它可以穿過諸如America On Line的因特網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)。通過因特網(wǎng)8傳輸數(shù)據(jù)協(xié)議和格式可以是例如眾所周知的傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)協(xié)議組。
圖2的系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡(luò)集線器10，它通過交換機12、防火墻14和路由器16連接到因特網(wǎng)8。圖2的系統(tǒng)還包括圖像轉(zhuǎn)換服務(wù)提供商(ICSP)18，它連接到集線器10，ICSP具有數(shù)字信號處理器或DSP 20作為連接資源。如圖所示，圖2的系統(tǒng)還包括連接到集線器10的工作站22。工作站22和DSP單元20連接到交換機24，交換機24的輸出饋送多個輸出資源，包括攝影輸出26、數(shù)字打印輸出28、圖形印刷30和視頻監(jiān)視器32。
根據(jù)可以在各種硬件配置中實現(xiàn)的示例功能塊描繪圖2的系統(tǒng)，圖2的系統(tǒng)不代表這種系統(tǒng)的實際硬件配置。例如，工作站22、ICSP服務(wù)器或網(wǎng)站主機18和DSP 20的功能可以全部由單個Pentium III或等效工作站來實現(xiàn)。另外，可以在服務(wù)器(未示出)和工作站(未標(biāo)號)的大得多的網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)集線器10、ICSP服務(wù)器18、DSP 20和工作站22的功能，這些服務(wù)器和工作站在大型機構(gòu)(未示出)內(nèi)通過大容量網(wǎng)絡(luò)互連。此外，ICSP服務(wù)器18、DSP單元20和工作站22可以彼此相距遙遠(yuǎn)，通過因特網(wǎng)8來連接，而不是通過集線器10或通過專用內(nèi)部網(wǎng)(未示出)連接。
用于實現(xiàn)參考示例操作所述的處理步驟的軟件(未標(biāo)出)駐留在DSP單元20上或者該單元可訪問，所述示例操作參照圖3和4描述。
圖3是根據(jù)圖2的系統(tǒng)的抽象圖，用類似的號碼標(biāo)識類似的功能。參考圖2-4，描述本發(fā)明的一個實施例的第一示例操作。
圖3的框100表示二維圖像文件，標(biāo)為2DFILE。圖4的方法步驟200描繪了客戶機將2DFILE上載到圖2的圖像轉(zhuǎn)換服務(wù)提供商(ICSP)18，它表示在圖3的抽象系統(tǒng)示意圖中。
步驟100的特定上載方法是一種設(shè)計選擇。各種上載方法對于數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是已知的。例如，可以將與ICSP 18相關(guān)的網(wǎng)站(未示出)安置在ICSP服務(wù)器18內(nèi)或連接到因特網(wǎng)8的另一服務(wù)器(未示出)內(nèi)。
如果使用ICSP網(wǎng)站，它可以例如具有上載或等效按鈕或熱鏈接(未示出)，用戶通過諸如Internet Explore的典型瀏覽器與用戶屏幕(未示出)交互，并觀看用戶屏幕。上載按鈕的示例操作是調(diào)用存儲在例如ICSP服務(wù)器18中的Java或等效腳本。然后Java腳本可以調(diào)用或顯示用戶屏幕上的文件選擇框(未示出)，以及完成上載或等效按鈕。作為響應(yīng)，用戶/客戶機將文件名、例如2DFILE插入文件選擇框中并點擊上載按鈕。接下來，上載按鈕調(diào)用另一Java腳本文件傳送功能。對于本示例，傳送目的地可以是ICSP服務(wù)器18內(nèi)的文件夾。
應(yīng)當(dāng)指出，上述傳送操作僅僅是出于示例的目的。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，許多變形是顯而易見的。例如，可以利用缺省傳送名而不是調(diào)用文件選擇框的Java腳本，例如點擊上載按鈕將自動上載位于用戶終端2上的缺省文件夾中的任何圖像文件。
用于將2DFILE裝入客戶終端2的裝置不是本發(fā)明特有的。例如可以從因特網(wǎng)下載、掃描或從小型光盤(CD ROM)(未示出)中讀取2DFILE。2DFILE的文件格式也不是本發(fā)明特有的。示例格式包括但不限于TIFF、JPEG或Adobe“.pds”或“.eps”。
參考圖4，在步驟202，ICSP服務(wù)器18接收數(shù)字S，表示像面SIMG(s)的數(shù)量，s取值從1到S，其上面將按以下所述安排對象或部分或區(qū)域。接下來，在步驟204，ICSP服務(wù)器18接收關(guān)鍵主題數(shù)據(jù)KS，它指定哪個圖像對象將是關(guān)鍵主題。從以下圖5的描述中會理解，指定為關(guān)鍵主題的2DFILE內(nèi)的對象或區(qū)域是本發(fā)明所產(chǎn)生的三維圖像在深度方向上的圖像焦點。接下來，在步驟205，ICSP服務(wù)器18接收LN和LPI數(shù)據(jù)，它們分別表示透鏡總數(shù)和最終MOM上每英寸的透鏡數(shù)，其中圖像將被固定在所述MOM上或通過所述MOM顯示。
ICSP 18接收S、KS、LN和LPI的方法是設(shè)計選擇。例如，ICSP18可以在步驟202和204中利用與ICSP主管的網(wǎng)站交互的用戶瀏覽器(未示出)接收S參數(shù)和KS數(shù)據(jù)。
參考圖4，在接收表示像面數(shù)量SIMG(s)的S值和關(guān)鍵主題標(biāo)識符KS之后，ICSP服務(wù)器18繼續(xù)進行到步驟206，并且識別和分離由2DFILE表示的圖像內(nèi)的所有對象或區(qū)域?？梢岳缤ㄟ^用于圖像對象分離的多種市場上可買到的軟件程序之一來執(zhí)行步驟206的識別。這些程序包括AdobePolygon ElassoTM、Magnetic LassoTM和LassoToolTM，這些程序利用亮度閾值和色彩閾值分離對象。
步驟206識別并分離的各個對象稱為對象(n)，其中n取值為1到N，其中N是所識別對象的數(shù)目。
步驟206還從圖2的工作站22接收命令，將各個對象(n)分配給相應(yīng)的像面SIMG(s)。為了這種描述，SIMG(l)是前景，而面SIMG(S)是圖像的背景。因此，用戶想要在最終三維圖像的遠(yuǎn)背景中的各個對象(n)被放在SIMG(S)上。類似地，用戶想要在最終三維圖像的近前景中的各個對象(n)被放在面SIMG(1)上。關(guān)鍵主題、對象(KS)被放在關(guān)鍵主題面SIMG(KS)上。其余的對象(n)被放在前景面SIMG(1)和關(guān)鍵主題面SIMG(KS)之間或關(guān)鍵主題面和遠(yuǎn)背景面SIMG(S)之間的面SIMG(s)上。
應(yīng)當(dāng)理解，多個對象可以放在同一像面SIMG(s)上。另外，每個像面SIMG(s)不是絕對必須具有分配給它的對象(n)。面S的最小數(shù)目和最大數(shù)目由所處理的圖像將附于的MOM上每英寸的透鏡數(shù)LPI來限制。例如，對于LPI＝40，最小面數(shù)為4，而最大面數(shù)等于7。光學(xué)的相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以從相關(guān)技術(shù)圖1A和1B中理解最大和最小數(shù)所依據(jù)的物理理論。
參考圖4，所述處理接著進行到步驟208，其中它針對與各個S像面SIMG(s)相關(guān)的各個對象(n)，確定2DFILE的每個左眼圖像和2DFILE的每個右眼圖像之間的視差或旋轉(zhuǎn)。下面會參照圖5中所示的例子描述視差或旋轉(zhuǎn)的確定。
對于圖5的例子，面SIMG(s)的數(shù)目S等于4。對象(n)的數(shù)目N也等于4。為了簡化，對象(1)放在面SIMG(1)上，對象(2)放在面SIMG(2)上，關(guān)鍵主題對象(KS)放在面SIMG(KS)上，而對象(4)放在SIMG(4)上。圖5的例子針對標(biāo)為A、B、C和D的4個視圖中每一個，計算各個對象(n)的水平偏移。由于以上參考圖1A和1B所述的原因，圖5的例子假定有4個視圖。更確切地說，圖5的視圖A對應(yīng)于在第一觀察位置觀察者左眼所看到的圖像，而視圖B對應(yīng)于從相同的第一觀察位置觀察者右眼所看到的圖像。視圖A和視圖B之間的角位移或視差為θ/3度。類似地，將視圖C相對于視圖B旋轉(zhuǎn)θ/3，或相對于視圖A旋轉(zhuǎn)2θ/3。將視圖D相對于視圖A旋轉(zhuǎn)θ。在視圖B和視圖C中間指定視線有利點，使得這些視圖成為觀察者的左眼和右眼在第二觀察位置上看到的圖像。類似地，視圖C和D是觀察者的左眼和右眼在第三觀察位置會看到的圖像。
參考圖5，通過比較視圖A和視圖B表示出視差和圖像偏移。更具體地說，與視圖A對應(yīng)的像面被標(biāo)為平面A，而平面B是與視圖B對應(yīng)的像面。還表示出與視圖C對應(yīng)的平面C，以及作為視圖D的像面的平面D。在平面A中，相對于對象(KS)，對象(1)在位置W上，對象(2)在位置X上，而對象(4)在位置Y上。但是，在對應(yīng)于視圖B的平面B中，對象(1)在相對于關(guān)鍵主題對象(KS)的位置W’上，對象(2)和對象(3)分別在位置X’和Y’上。W和W’之間的偏移是從視圖A看到的對象(1)和關(guān)鍵主題對象(KS)與從視圖B看到的對象(1)和對象(KS)的關(guān)系之間的視差。
參考圖5，可以看到，在關(guān)鍵主題前面的面SIMG(a)和SIMG(2)中的對象(1)和對象(2)的水平偏移是在一個方向。關(guān)鍵對象的平面背景SIMG(4)中的對象(4)的偏移在相反方向。圖5還表示對于四個對象(n)中的每一個，當(dāng)從視圖C和D觀察時，相對于從視圖A看到的它們的位置的類似的視差或偏移。
圖4的步驟208利用圖5所說明的基本理論，計算各個視圖的各個對象(n)的像素偏移?？梢钥吹?，步驟208計算的偏移使各個面SIMG(s)內(nèi)的所有對象(n)移動了一個水平距離，它對應(yīng)于該面內(nèi)對象相對于關(guān)鍵主題面SIMG(KS)應(yīng)該呈現(xiàn)的深度方向上的距離。該水平距離稱為“基本線性像素運動”。該值越大，最終看到的圖像中各平面之間呈現(xiàn)的深度越大。水平偏移也稱為“視差偏移”。
參考圖3和4，上述步驟208計算N個對象(n)中每一對象的視差偏移之后，該處理進行到步驟210，其中表示各個對象(n)以及各個對應(yīng)于各個視圖的視差偏移的圖像數(shù)據(jù)被輸入DSP單元20。在步驟210，DSP單元20根據(jù)步驟208所確定的視差值，執(zhí)行圖像偏移，然后創(chuàng)建完成的三維圖像所需的各個視角的垂直光柵或線文件。如下所述，多個線文件被相間成為單線形文件102。
分離對象(n)、為這些對象分配面SIMG(s)并且計算旋轉(zhuǎn)的上述方法并不是本發(fā)明的一種限定。一種備選方法(未示出)如下a.利用Adobe Photoshop或等效物，選擇顯示器(未示出)上二維圖像內(nèi)的對象；b.利用Photoshop或等效物剪切掉特定對象；c.僅將切掉的對象扔到一層；以及d.利用市場上可買到的軟件創(chuàng)建三維圖像。
上述備選方案還利用對象的旋轉(zhuǎn)來創(chuàng)建三維效果，但背景和對象是靜態(tài)的，因此不太完美。
參考圖6，構(gòu)成步驟210形成的各個線文件的線數(shù)等于覆蓋顯微光學(xué)材料304的墨水層或像面302的柱面透鏡300的數(shù)目L。面302是放置墨水的面，或者是層壓線形文件102的版樣的面。
參考圖5的四視圖例子描述圖4的步驟210的示例操作。圖5的示例采用四個視圖A、B、C和D。因此，步驟210將創(chuàng)建四個光柵型或線文件，分別對應(yīng)于四個視圖A、B、C和D中的各視圖。參考圖6，每個線文件有L條垂直線，分別對應(yīng)于圖6的各柱面透鏡300。L條垂直線中的每條都是一個像素寬。參考圖3，創(chuàng)建四個L線文件之后，將它們合并或相間成為單個相間線形文件102。
接下來，參考圖3的示例系統(tǒng)，線形文件102或者被傳送給攝影輸出框104或者傳送到數(shù)字打印機框106。首先利用圖5中四視角的例子描述數(shù)字打印機框106的示例操作。
對于該數(shù)字打印的示例，在圖3的步驟108中直接將線形文件102打印在圖6的MOM材料302的背面304。由于圖5的示例有四個視角，所以對于本示例，每個柱面透鏡300下面有四條垂直線。更具體地說，對應(yīng)于視圖A、B、C和D的L線文件的第一條垂直線將被打印在圖6的第一柱面透鏡300a下。各個L線文件的第二條垂直線將被打印在第二柱面透鏡300b下。第L個柱面透鏡300L下將打印四個L線文件中的每一個的最后或第L條光柵線。結(jié)果是直接MOM印刷品110。
參考圖3，備選實施例在步驟112將線形文件102打印到紙上(未示出)，而不是直接打印到圖6的背面304上。打印到紙上之后，在步驟114，該紙被層壓到圖6的背面304，從而生成分層MOM印刷品116。
應(yīng)當(dāng)指出，對于上述打印操作，步驟106到116利用的打印資源被描繪為圖2的高級系統(tǒng)圖上的框28。
如圖2和3所示，上述示例在DSP單元20本地的位置上打印線形文件102。下面參考圖7描述這種打印操作的變型的更詳細(xì)示例。在圖7示例中，圖4的步驟210生成的線形文件102被輸入到圖2的交換機24。接下來，線形文件102被輸入到打印假脫機程序402。打印假脫機程序402選擇性地輸出到本地硬盤406，用于以后在步驟408中傳送給打印機，如參考圖3所述?；蛘?，可以通過因特網(wǎng)108或其它廣域網(wǎng)傳送線形文件102，用于通過專業(yè)打印機的計算機PC404下載。此外，如框400所示，不是如上所述從ICSP 18和DSP單元20直接獲取線形文件102，可以從線形相間攝影圖像的硬拷貝創(chuàng)建數(shù)字相間線形文件(未標(biāo)號)，以下方法也稱為“模糊光柵”(未示出)首先，在例如CrossFieldTM或SciteTM高分辨率鼓形掃描儀上掃描模糊母片并將其數(shù)字化。然后DLFile是線形相間攝影圖像的數(shù)字表示。這種文件生成的備選方法有以下優(yōu)點它考慮了MOM的幻象的出現(xiàn)。但是，需要輔助掃描步驟。
再參考圖3，除打印線形文件102以外，該文件可以在步驟104中被轉(zhuǎn)換為攝影底片，然后在步驟118，被轉(zhuǎn)換為光柵印刷而生成MOM照片120。步驟104、118和120的攝影輸出由圖2的攝影輸出資源26完成。
圖8更詳細(xì)地描繪了圖3的數(shù)字打印機106的示例實施例，它具有如108所示的直接打印到MOM上和打印到紙上以及層壓步驟112和114的關(guān)聯(lián)功能。
圖8的框500表示在如圖7的框406和408所示，打印機的PC 404通過因特網(wǎng)108下載所述線形文件之后或者通過硬盤在打印機上接收之后，圖7的打印假脫機程序402所輸出的線形文件102。參考圖8，光柵圖像處理器502將假脫機的線形文件500重新格式化為隨后的打印框可接受的格式。存在三種所述方法用于打印光柵圖像處理器502輸出的文件。所述方法之一在框508采用CMYK分隔，其后是框510的防護步驟。如果框510中獲得的防護是可接受的，則下一步驟512是分隔的制版。接下來印刷機連續(xù)運作514生成多維印刷品516。
圖8所述的另一種印刷裝置采用高分辨率數(shù)字印刷機504，它生成多維印刷品506。再一種所述印刷裝置是高分辨率打印機518，它將處理后的線文件打印到紙或其它可油墨印刷的媒體上。然后打印紙或其它可油墨印刷的媒體在步驟520被層壓，從而產(chǎn)生分層多維印刷品522。參考圖6，圖8的層壓步驟520將打印紙或其它可油墨印刷的媒體貼在MOM 2的背面2b。
如圖2的框26所示，本發(fā)明的系統(tǒng)所設(shè)想的另一種輸出裝置是攝影輸出。圖3在框104、118和120中表示出打印機輸出26的高級功能圖。參考圖9，描述圖2和3的攝影輸出框的詳細(xì)例子。首先，在框600，從DSP單元20接收多圖像文件。多圖像文件是對應(yīng)于圖像的各層或各面以及如參考圖5所述的相關(guān)視差偏移的信息的數(shù)字表示。接著，在步驟602，攝影底片是關(guān)于各幀的輸出，其中“幀”表示一層或一面。如框608所示，步驟602生成的底片和感光乳劑涂敷的MOM被輸入到攝影放大系統(tǒng)604，它將放大的底片曝光到MOM上。接下來，在步驟606，顯影所曝光的感光乳劑涂敷的MOM，從而生成多維照片610。
圖9還表示了可選的數(shù)字化儀系統(tǒng)611。數(shù)字化儀系統(tǒng)611首先在步驟612放大來自步驟602的底片，然后在步驟614，創(chuàng)建放大的照相透明膠片。接下來在步驟615顯影透明膠片。在步驟616，掃描這些透明膠片以形成模糊光柵文件，所述模糊光柵文件又變成線形文件102。采用術(shù)語“模糊光柵文件”是因為圖像看上去模糊，直到它與MOM重疊，從而向觀察者呈現(xiàn)三維或翻轉(zhuǎn)、動作、演變或縮放效果。
參考圖10，描述本發(fā)明系統(tǒng)的再一個實施例。該實施例在框700接收來自用戶終端2的上述二維文件2DFILE序列，并將該序列輸入ICSP服務(wù)器18。ICSP服務(wù)器18還接收來自框702的命令，這些命令定義2DFILE所表示的圖像的類型、圖像的數(shù)量和它們作為序列的關(guān)系。然后DSP單元20根據(jù)從框702接收的命令，創(chuàng)建各個圖像的L線文件，然后將這些文件相間為線形文件102，并輸入到交換機24。如果來自702的命令指定演變序列，那么文件2DFILE的輸入序列表示具有從一個圖像到下一圖像的對象變化的圖像序列。例如，第一2DFILE可以是小男孩。第二2DFILE可以是年輕的青少年，第三是中年人，而第四是虛弱的老年人。然后DSP單元20將創(chuàng)建四個L線文件，各文件分別對應(yīng)四個圖像中的每一個，并被相間為單線形文件102。
交換機4的輸出被發(fā)送到適當(dāng)?shù)妮敵?04，它是如圖2的框26、28、30和32所示的任何輸出系統(tǒng)。這些輸出系統(tǒng)可以打印相間圖像，或?qū)⑵淦毓獾接蠱OM覆蓋的攝影膠片上。例如，利用圖8的框518、520和522的方法，可以將線形文件102打印在紙上，然后該紙被層壓到圖6的MOM的背面304。參考圖1B，這樣執(zhí)行打印和層壓，使得當(dāng)觀察者從諸如圖5的視圖A的第一視角觀察時，對于該演變例子，將看到小男孩。當(dāng)觀察者旋轉(zhuǎn)圖6的MOM 302到第二視角、如圖5的視圖B時，觀察者將看到少年。類似地，隨著觀察者轉(zhuǎn)過圖5的視圖C和D時，他或她看到中年人出現(xiàn)，然后變?yōu)槔夏耆恕?br> 當(dāng)從一系列視角觀察MOM時，可以選擇圖像序列以顯示從對象的一個形式或位置到另一個的突變。這稱為“翻轉(zhuǎn)”圖像。類似地，當(dāng)從一系列視角觀察MOM時，可以選擇圖像序列以顯示圖像的所選部分的漸進“縮放”。
參考圖2和11到12，描述本發(fā)明系統(tǒng)的再一個示例實施例。圖11和12的視頻監(jiān)視器例子實際上是圖2的視頻監(jiān)視器的附加物，因為圖2系統(tǒng)將監(jiān)視器放在ICSP 18本地，而圖11和12提供在客戶終端2本地的三維視頻顯示器。更具體地說，圖11表示客戶文件900，它連接到ICSP 18本地的集線器，它可以是圖2的集線器10?？蛻粑募?00包括一個或一個以上的二維圖像文件。二維圖像文件被傳送到ICSP 18，并且利用上述實施例所述的方法，被ICSP 18和DSP單元20轉(zhuǎn)換為多個線形文件，對應(yīng)于三維圖像的面，或者是關(guān)于動作、縮放或演變圖像的連續(xù)視圖。通過交換機24和因特網(wǎng)108將線形文件下載到客戶機PC 102。然后這些文件在步驟902被傳送到MOM視頻顯示器。
圖12表示出示例MOM視頻顯示器800。MOM視頻顯示器包括高分辨率平板屏幕CRT，它附有MOM屏幕802。MOM屏幕802的操作根據(jù)參照圖6的描述，除非平板屏幕CRT的正面對著MOM片的底面302。圖11還表示連接到集線器24的存檔圖像904。存檔圖像904可以是ICSP 18和DSP單元20以前生成的線形文件的數(shù)據(jù)庫，示例存檔圖像904包括諸如文件102的多個線形文件，以及如果需要的話，多個相關(guān)的二維文件。線形文件和相關(guān)二維文件可以是例如一組專業(yè)足球球員。對于該例子，客戶可以利用例如InternetExplorer瀏覽器來瀏覽二維文件。當(dāng)客戶發(fā)現(xiàn)感興趣的球員時，客戶會例如點擊適當(dāng)?shù)腍TML熱鍵(未示出)。然后系統(tǒng)將通過因特網(wǎng)下載相關(guān)線形文件，用于在MOM顯示器800上進行三維觀察。
已參考示例實施例描述了本發(fā)明，因此應(yīng)當(dāng)理解，只要不背離所附權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的范圍，可以對其作出各種替換、變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種將二維圖像轉(zhuǎn)換為三維圖像的方法，它包括以下步驟將表示二維圖像的文件通過因特網(wǎng)從終端傳送到服務(wù)器；將所述二維圖像所表示的多個對象分離為多個分離對象；將所述多個所述分離對象中的一個或多個對象分配到多個像面中的一個相關(guān)像面；為所述多個所述分離對象中的一個或多個對象生成對應(yīng)于多個視角中的每個視角的線像；將所述線像相間為合并線形文件；將所述合并線形文件發(fā)送到輸出裝置；通過所述輸出裝置生成與所述發(fā)送的合并線形文件對應(yīng)的可見形式；通過具有多個縱向透鏡的片顯示所述可見形式。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括接收命令數(shù)據(jù)S的步驟，S表示所述多個像面的數(shù)目。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收命令數(shù)據(jù)S的步驟包括在因特網(wǎng)上傳送所述命令數(shù)據(jù)S的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括接收表示所述片中每英寸的透鏡數(shù)目的命令數(shù)據(jù)LPI的步驟，而且將多個所述分離對象中的每個對象分配到多個像面中的一個相關(guān)像面的所述步驟至少部分地根據(jù)所述命令數(shù)據(jù)LPI。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收命令數(shù)據(jù)LPI的步驟包括通過因特網(wǎng)傳送所述命令數(shù)據(jù)LPI的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括接收指定所述二維圖像內(nèi)關(guān)鍵主題的命令數(shù)據(jù)KS的步驟，而且將多個所述分離對象中的每個對象分配到多個像面中的一個相關(guān)像面的所述步驟至少部分地根據(jù)所述命令數(shù)據(jù)KS。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述接收命令數(shù)據(jù)KS的步驟包括通過因特網(wǎng)傳送所述命令數(shù)據(jù)KS的步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述顯示步驟包括將所述可見形式打印到所述透明片的背面的步驟。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述顯示步驟包括以下步驟將所述可見形式打印到紙上；以及將所述紙貼在所述透明片的背面上。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述顯示步驟包括在可見顯示器上顯示圖像的步驟，所述可見顯示器的表面上附有所述透明片。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于還包括以下步驟將多個存檔相間數(shù)據(jù)文件存儲在存檔數(shù)據(jù)庫中，各個所述存檔相間數(shù)據(jù)文件表示相關(guān)圖像的多個視圖；在所述存檔數(shù)據(jù)庫接收選擇命令；檢索一個或多個所述存檔相間數(shù)據(jù)文件以響應(yīng)所述選擇命令；以及將所述一個或多個檢索存檔相間數(shù)據(jù)文件經(jīng)由因特網(wǎng)傳送給客戶機，所述客戶機具有可見顯示屏，該顯示屏配備具有多個縱向透鏡的覆蓋透明片；以及在所述可見顯示屏上顯示對應(yīng)于所述傳送的存檔相間數(shù)據(jù)文件的可見圖像。
12.一種用于檢索和顯示三維圖像的方法，包括以下步驟將多個存檔相間數(shù)據(jù)文件存儲在存檔數(shù)據(jù)庫中，各個所述存檔相間數(shù)據(jù)文件表示相關(guān)圖像的多個視圖；在所述存檔數(shù)據(jù)庫接收選擇命令；檢索一個或多個所述存檔相間數(shù)據(jù)文件以響應(yīng)所述選擇命令；以及將所述一個或多個檢索存檔相間數(shù)據(jù)文件經(jīng)由因特網(wǎng)傳送給客戶機，所述客戶機具有可見顯示屏，該顯示屏配備具有多個縱向透鏡的覆蓋透明片；以及在所述可見顯示屏上通過所述覆蓋透明片顯示對應(yīng)于所述傳送的存檔相間數(shù)據(jù)文件的可見圖像。
全文摘要
通過因特網(wǎng)或其它數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)將二維圖像文件(100)從客戶機傳送到服務(wù)器，該服務(wù)器具有根據(jù)所存儲的程序執(zhí)行可選圖像數(shù)據(jù)處理的處理器。該處理器生成用于輸出的文件，將其格式化并定影在顯微光學(xué)材料上。根據(jù)所選擇的圖像處理，通過肉眼看到的定影在顯微光學(xué)材料上的圖像是三維的，或者是動作、縮放、翻轉(zhuǎn)或演變序列。為了三維成像，該處理器將圖像內(nèi)各區(qū)域分配到不同像面(18)，并且根據(jù)多個視角將其移位。像面被相間(20)為單個數(shù)據(jù)文件，通過打印(106)或攝影處理(104)將其輸出并定影在顯微光學(xué)材料上。打印的圖像或者直接印刷(108)或者層壓(114)在顯微光學(xué)材料上。還可以通過具有覆蓋顯微光學(xué)材料的CRT來觀看該圖像。
文檔編號G06T15/10GK1459081SQ01815361
公開日2003年11月26日 申請日期2001年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月13日
發(fā)明者W·M·卡斯?jié)伤? J·C·尼姆斯, P·F·佩特斯 申請人:奧拉西伊公司