一種二維圖形生成三維圖像的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種二維圖形生成三維圖像的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 立體影像（由數(shù)碼成像、動(dòng)畫(huà)、計(jì)算機(jī)成像(CGI)或者傳統(tǒng)攝影完成)開(kāi)拓了模擬人 腦成像三維視覺(jué)影像時(shí)，將有細(xì)微差別的圖像合成的能力。每個(gè)附加的圖像以同樣的方式 區(qū)別，就像人的左右眼在觀察同樣?xùn)|西一樣。將不同的圖像分別傳輸給人的左眼和右眼，我 們就能模擬出在真實(shí)環(huán)境下人腦合成雙眼視覺(jué)的同樣場(chǎng)景。這樣，圖像的深度就產(chǎn)生了。 [0003]將合適的圖像分別傳輸給左右眼需要一個(gè)立體的裝置。普通的立體成像裝置包 括:一對(duì)分別給左右眼投射影像的數(shù)碼投射儀，在同一個(gè)顯示器上為左右眼分別投射相應(yīng) 的影像。每一個(gè)投射儀含有偏光透鏡，使光源在顯示屏上有區(qū)別地顯示。觀察者在觀影時(shí)佩 戴3D眼鏡，眼鏡的左右鏡片也有特殊的屬性。左眼鏡片會(huì)過(guò)濾掉專(zhuān)門(mén)為右眼投射的相關(guān)影 像，右眼反之。這樣，觀察者的左眼只能看到左眼投射儀放出的影像，右眼只能看到右眼影 像，人腦再經(jīng)過(guò)上述的合成，就形成了立體的影像。左右投射儀可以并排放置，但是通常會(huì) 縱向疊加放置，以減小光源之間的距離。
[0004] 多年來(lái)，如上文所說(shuō)，視覺(jué)效果業(yè)為2D向3D轉(zhuǎn)化中產(chǎn)生的新材料和空缺信息花費(fèi) 了很多精力。怎樣制作出新的空缺信息是產(chǎn)業(yè)展覽中討論的首要議題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的重大局限，提供提供了一種更加 簡(jiǎn)單的，隱藏部分信息而非增加信息，之后再運(yùn)用更加完善的方法結(jié)合零碎的圖像信息的 二維圖形生成三維圖像的方法及系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種二維圖形生成三維圖像的方法， 具體包括以下步驟：
[0007] 接收二維圖像并復(fù)制，得到兩個(gè)工作圖像；
[0008] 對(duì)至少一個(gè)工作圖像中的每個(gè)像素定位上分配不同的深度值；
[0009] 使觀看者在雙眼分別查看兩個(gè)工作圖像時(shí)達(dá)到三維圖像效果。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)運(yùn)用加權(quán)的圖像選擇避免了轉(zhuǎn)描的步驟。這一步驟和 轉(zhuǎn)描相比，只須很少的人工運(yùn)作。其次，它通過(guò)矢量重測(cè)圖像元素，壓縮或者擴(kuò)張部分圖像 來(lái)提供需要位移的元素信息，避免了花費(fèi)巨大的立體重塑步驟。這里不需要制作3D幾何模 型來(lái)重塑場(chǎng)景。這點(diǎn)是與其它2D向3D轉(zhuǎn)化方法中大幅度的改變，它減少了轉(zhuǎn)描、3D場(chǎng)景追 蹤、建模、場(chǎng)景重塑和渲染等步驟。這個(gè)方法避免了像素復(fù)制和逐幀填補(bǔ)空缺花費(fèi)的大量人 力，運(yùn)用一系列高科技圖像映射，給加了權(quán)重的圖像遮罩成柔和的樣式（比如，映射的圖像 和原始圖像進(jìn)行融合，這樣變形的部分不會(huì)有突出的線條和過(guò)多的變化）。這些變動(dòng)的結(jié)果 不會(huì)造成圖像的空缺。在造成空缺的情況下，加權(quán)的圖像也會(huì)自動(dòng)重新映射，把空缺補(bǔ)上。
[0011] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種二維圖形生成三維圖像的系統(tǒng)， 包括接收模塊和處理模塊；
[0012] 所述接收模塊用于接收二維圖像并復(fù)制，得到兩個(gè)工作圖像；
[0013] 所述處理模塊用于對(duì)至少一個(gè)工作圖像中的每個(gè)像素定位上分配不同的深度值； 使觀看者在雙眼分別查看兩個(gè)工作圖像時(shí)達(dá)到三維圖像效果。
[0014] 發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，隱藏一些圖像信息，比如把圖像包裹或者扭曲實(shí)際上能在制作新圖 像的時(shí)候促使同樣的立體效果生成。這種隱藏的方法同時(shí)也比復(fù)制和重塑更加快捷。融合 了篩選和通過(guò)圖像固有的性質(zhì)來(lái)分割圖像的手法之后，更加完善和更加真實(shí)的3D圖像能夠 在更短的時(shí)間完成，并且效果更加細(xì)致和逼真。
[0015] 一方面，這項(xiàng)發(fā)明包含了一個(gè)從二維圖像生成三維圖像的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程包括通 過(guò)扭曲圖像生成改進(jìn)圖像來(lái)轉(zhuǎn)移部分現(xiàn)有圖像，一個(gè)生成深度視覺(jué)的取代量級(jí)，扭曲的操 作篡改圖像信息，在選擇的區(qū)域取代部分圖像。在某些方面，這個(gè)過(guò)程更深入地包括了在視 頻展示新生成的圖像。三維圖像的感知是通過(guò)觀看成對(duì)的立體圖像時(shí)建立的。
[0016] 在更深的層面，這個(gè)過(guò)程包含了制作一個(gè)圖像遮罩，關(guān)聯(lián)了圖像中的某個(gè)物體，并 且關(guān)聯(lián)了至少一部分圖像中的其它元素，對(duì)關(guān)聯(lián)的每個(gè)像素賦一個(gè)深度值，通過(guò)深度值篩 選出的取代物中，有一個(gè)最大量級(jí)，而這些選中的元素在新的位置會(huì)賦予第二個(gè)深度值，中 間量級(jí)的取代物會(huì)被賦予第三個(gè)深度值，第三個(gè)深度值是在第一和第二個(gè)深度值之間選擇 的。在此方面之上，該過(guò)程也會(huì)包括至少在圖像遮罩的一個(gè)邊制造一個(gè)界限以杜絕給界限 外的區(qū)域附加深度值。該過(guò)程還會(huì)包括給每個(gè)像素位置附加深度值，包括給每個(gè)圖像上的 像素位置附加深度值，然后運(yùn)用到圖像遮罩上，給每個(gè)與圖像遮罩一致的像素賦予相應(yīng)的 深度值。
[0017] 但從更深的方面來(lái)看，制作和工作圖像特性相關(guān)的圖像蒙版需要從含有色相、光 度、飽和度、色彩的特征組中選取一種圖像特性，并且在工作圖像中生成一個(gè)具有該圖像特 性的加權(quán)圖像，在這之中按照加權(quán)分布將深度值分給到每個(gè)像素定位。這一過(guò)程也可能包 括將工作圖像中所展現(xiàn)的圖像特性和圖像蒙版的一部分以及深度值的選取范圍進(jìn)行比較， 且以同圖像特性相關(guān)的像素定位為基礎(chǔ)，在圖像蒙版的選定像素上改變深度值。根據(jù)這些 深層方面，這一過(guò)程可能還包括將圖像蒙版應(yīng)用于第二圖像，將每個(gè)深度值分配給第二圖 像中相應(yīng)地像素定位，按照與工作圖像位移相反的方向，通過(guò)對(duì)第二像圖添加畸變以此使 其一部分位移，并用第二圖像取代立體圖像對(duì)中選定的一張圖像。
[0018] 在某些方面，該過(guò)程包括提供一張同工作圖像相關(guān)聯(lián)的第二圖像，對(duì)第二張圖添 加畸變實(shí)現(xiàn)其部分位移以此改良第二圖像，其中第二圖像的位移量和該圖位移部分的感知 深度相關(guān)，該圖畸變的作用是在該圖的位移范圍內(nèi)改變圖像信息，同時(shí)也包括用改良后的 第二圖像取代立體像對(duì)中的第二圖像。根據(jù)這些方面，人們通過(guò)立體觀看設(shè)備將改良后的 工作圖像和第二張圖像看做一對(duì)立體圖像時(shí)便可視覺(jué)感知到三維圖像。第二圖像的位移方 向可能和工作圖像的位移方向相反。進(jìn)一步來(lái)看，第二圖像的位移量可能和工作圖像的位 移量相等或者大致相等。
[0019] 更進(jìn)一步來(lái)看，此發(fā)明包含可從二維數(shù)字圖像中感知到三維圖像的系統(tǒng)，這包括 可顯示立體像對(duì)以此回應(yīng)視頻信號(hào)的顯示器，可生成輸入信號(hào)、從圖像組中選取工作圖像、 選取工作圖像特點(diǎn)的輸入設(shè)備，和生成控制信號(hào)、給輸入設(shè)備所選定的圖像特性分配數(shù)值 的控制器。處理器和顯示器、輸入設(shè)備以及控制器在操作上具有聯(lián)系，主要是通過(guò)工作圖像 畸變而實(shí)現(xiàn)該圖位移以此創(chuàng)建一張改良的工作圖像，其中，該圖的位移量和控制器所接收 的數(shù)值相關(guān)，圖像畸變是為了在位移范圍內(nèi)修改圖像信息。進(jìn)一步地，處理器回應(yīng)第一次輸 入信號(hào)時(shí)會(huì)用改良后的工作圖像取代立體像對(duì)中的選定圖像。顯示器回應(yīng)第二次輸入信號(hào) 時(shí)會(huì)將改良后的工作圖像展示為立體像對(duì)的一部分。
[0020] 按照上述方面，處理器可能會(huì)以進(jìn)一步的配置創(chuàng)建一個(gè)同工作圖像特性和至少一 部分工作圖像相關(guān)的圖像蒙版以此回應(yīng)第二次輸入信號(hào)，同時(shí)也會(huì)為和該圖像蒙版相關(guān)的 工作圖像的每個(gè)像素定位分配深度值，該深度值選自于特定的數(shù)值范圍，其中，和控制器所 接收數(shù)值相關(guān)的位移量包含控制器接收的一項(xiàng)控制值和一項(xiàng)換算系數(shù)相乘后的結(jié)果，該系 數(shù)可在每個(gè)像素定位上根據(jù)每個(gè)定位所分配的深度值進(jìn)行測(cè)定。在某些方面，處理器為對(duì) 第二次輸入信號(hào)進(jìn)行回應(yīng)會(huì)以進(jìn)一步配置將圖像蒙版應(yīng)用于第二圖像，將每個(gè)深度值分配 給第二圖像的相應(yīng)的像素定位。處理器也會(huì)對(duì)第二圖像添加畸變從而按照和工作圖像相反 的方向?qū)Φ趶垐D像的部分進(jìn)行位移，同時(shí)用第二圖像取代立體像對(duì)中的選定圖像。
[0021] 在更深層的方面，處理器可能會(huì)在接收輸入設(shè)備的一項(xiàng)指令后以更進(jìn)一步的配置 通過(guò)對(duì)選定圖片進(jìn)行畸變處理從而實(shí)現(xiàn)立體像對(duì)中選定圖像，至少是部分圖像的畸變。類(lèi) 似地，處理器也可能會(huì)在接收輸入設(shè)備的一項(xiàng)指令后通過(guò)對(duì)選定圖片進(jìn)行畸變處理從而取 消立體像對(duì)中選定圖像，至少是部分圖像的畸變。處理器也可能會(huì)在接收到輸入設(shè)備的第 一批指令后選取工作圖像的第一和第二部分作為位移候選對(duì)象，并將其分別分配給第一個(gè) 和第二個(gè)控制器，在這之中，第一個(gè)處理器負(fù)責(zé)位移第一部分，第二個(gè)處理器負(fù)責(zé)位移第二 部分。
[0022] 在某些方面，該系統(tǒng)包含一個(gè)立體視圖觀看設(shè)備和一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)包含多張工作圖 像的圖像流的圖像存儲(chǔ)器。在這之中，處理器在對(duì)第二個(gè)輸入信號(hào)回應(yīng)時(shí)會(huì)接受存儲(chǔ)器的 圖像流，將其展示在顯示器上，從而使人在使用立體視圖觀看設(shè)備時(shí)可以視覺(jué)感知到三維 動(dòng)圖。
[0023]進(jìn)一步地看，此項(xiàng)發(fā)明包含從二維媒體中生成三維媒體的過(guò)程，其中包括:創(chuàng)建和 工作圖像特性和工作圖像部分相關(guān)聯(lián)的像素定位圖像蒙版;將深度值分配給圖像蒙版的每 個(gè)像素定位;將圖像蒙版應(yīng)用于工作圖像以此將深度值分配給工作圖像中相應(yīng)的像素定 位;將最大位移量分配給具有第一選定深度值的像素定位，將最小位移量分配給具有第二 選定深度值的像素定位，將中等位移量分配給具有第三選定深度值(選自于第一和第二深 度值的區(qū)域范圍內(nèi)）的像素定位，根據(jù)最大、最小及中等位移量通過(guò)對(duì)工作圖像進(jìn)行畸變處 理來(lái)位移工作圖像的一部分，從而生成改良工作圖像，其中畸變處理是為了在位移范圍內(nèi) 修改圖像信息，用改良圖像取代立體像對(duì)中的選定圖像，以及在顯示器上將改良后的工作 圖像展示為立體像對(duì)的一部分。
[0024]然而，在更深層的方面，此項(xiàng)發(fā)明包含從二維媒體中生成三維媒體的過(guò)程，包括： 準(zhǔn)備一張從含有左眼圖像和右眼圖像的立體像對(duì)中選取的工作圖像;將深度值分配給和工 作圖像一部分相關(guān)聯(lián)的像素組中工作圖像的每個(gè)像素定位，其中深度選取值選自于特定的 數(shù)值范圍;根據(jù)矢量在每個(gè)已選取深度值的像素定位上對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行轉(zhuǎn)換以此生成改良 的工作圖像，其中矢量的大小由深度選取值決定；以及用改良后的工作圖像取代工作圖像。 [0025] -方面，此發(fā)明包含轉(zhuǎn)換二維圖像流的方法，從而觀看者可以將轉(zhuǎn)換后的圖像流 感知為三維圖像。在此方面，這一方法包括a)從單張三維圖像中生成圖像對(duì)，b)調(diào)整圖像對(duì) 中至少一張圖像的各個(gè)元素以生成差異，使人在觀看像對(duì)時(shí)足以感知深度。步驟a和步驟b 也可在一系列圖像中進(jìn)行以此準(zhǔn)備圖像流，這一圖像流在被觀看時(shí)可以為人感知到其足以 提供三維效果的深度信息。
[0026]另一方面，此發(fā)明包括從二維圖像中創(chuàng)造三維圖像感知的方法，該方法包含:準(zhǔn)備 一張從含有左眼圖像和右眼圖像的立體像對(duì)中選取的工作圖像;創(chuàng)建一個(gè)和工作圖像的選 定特性和工作圖像至少一部分相關(guān)聯(lián)的深度選取蒙版;將深度選取值分配給和深度選取蒙 版相關(guān)聯(lián)的工作圖像的每個(gè)像素定位，該深度選取值選自于特定的數(shù)值范圍；根據(jù)矢量在 具有深度選取值的每個(gè)像素定位上變換像素以此生成改良工作圖像，矢量的大小由深度選 取值決定；以及用改良后的工作圖像取代該工作圖像。
[0027] -方面，該方法可能還包括通過(guò)將徑向畸變應(yīng)用于選定圖像來(lái)對(duì)立體像對(duì)中的選 定圖片，至少是一部分，添加畸變。另一方面，該方法可能包括通過(guò)將徑向基百納應(yīng)用于選 定圖像來(lái)對(duì)立體像對(duì)中的選項(xiàng)圖片，至少是一部分，取消徑向畸變。但是，另一方面，該方法 可能也包括從含有光度、飽和度和色彩的特性組中選取選定的特性。進(jìn)一步來(lái)看，深度選取 蒙版是一個(gè)逐像素外觀模型，該方法包含將每個(gè)像素定位處所呈現(xiàn)的圖像的一部分和每個(gè) 像素變位上的每一像素的深度選取值和選定范圍的深度選取值進(jìn)行比較;和在與圖像相關(guān) 的選定像素變位的基礎(chǔ)上改變選定像素的深度選取值。更深一方面，此方法可能包括在深 度選取蒙版(至少一部分)上創(chuàng)造一個(gè)邊界，從而不用在邊界外的非選定像素定位上分配深 度選取值。二維數(shù)字圖像中的可感知物體的邊緣可以被選取作為邊界的一個(gè)最近點(diǎn)。一方 面，該方法可能也包括:準(zhǔn)備從含有左眼圖像和右眼圖像的立體像對(duì)中選取的第二圖像，第 一圖像和第二圖像選自同一系列的圖像;將深度選取蒙版和第二圖像聯(lián)系起來(lái);根據(jù)選定 特性從工作圖像到第二圖像的位移和第二張圖像中工作圖像的一部分的位移，對(duì)深度選取 蒙版進(jìn)行置換，在這之中，根據(jù)置換后的深度選取蒙版，第二套深度選取值被自動(dòng)分配給第 二張圖像，同時(shí)與深度選取蒙版相關(guān)聯(lián)的第二圖像的各像素按照置換后的深度選取蒙版進(jìn) 行自動(dòng)置換，以此來(lái)生成改良的第二圖像；同時(shí)，在這一過(guò)程中，改良后的工作圖像和第二 圖像被看做一系列的立體像對(duì)中的一部分時(shí)，對(duì)于動(dòng)態(tài)三維圖像的感知得以創(chuàng)建。在某些 方面，深度選取蒙版被省略，深度選取值被分配給與工作圖像一部分相關(guān)聯(lián)的像素組中工 作圖像的各個(gè)像素定位。
[0028]更近一方面，此發(fā)明包含一個(gè)可從二維數(shù)字圖像中創(chuàng)建三維圖像感知的系統(tǒng)，包 括用于回應(yīng)視頻信號(hào)而生成視覺(jué)顯示的顯示器，可從包含左眼圖像和右眼圖像的立體像對(duì) 中選取工作圖像以及選取工作圖像特性的輸入設(shè)備，可創(chuàng)建與工作圖像的選定特性和工作 圖像的至少一部分相關(guān)的深度選取蒙版的處理器，該處理器進(jìn)行配置后為與深度選取蒙版 相關(guān)的工作圖像的各像素定位分配深度選取值，該深度選取值選自于特定的數(shù)值范圍，處 理器以進(jìn)一步的配置根據(jù)矢量在具有深度選取值的各像素變位處更換像素，矢量的大小由 深度選取值和從輸入設(shè)備收到的信號(hào)決定，處理器以進(jìn)一步的配置在立體像對(duì)中以改良的 工作圖像取代工作圖像，處理器以進(jìn)一步的配置展示立體像對(duì)，包括改良工作圖像。