CN103905807A - 一种将二维视频转换为三维视频的方法和装置 - Google Patents

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CN103905807A CN201210578843.0A CN201210578843A CN103905807A CN 103905807 A CN103905807 A CN 103905807A CN 201210578843 A CN201210578843 A CN 201210578843A CN 103905807 A CN103905807 A CN 103905807A
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白向军
王云刚
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Abstract

本发明涉及一种将二维视频转换为三维视频的方法和装置。所述方法包括:S1、对当前视频帧进行横向缩放,使缩放后的横向分辨率为n+M,其中,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差;S2、提取缩放后视频帧中第一颜色通道矩阵的i行j列分量矩阵作为左、右眼其中一眼的图像,提取缩放后视频帧中至少一个与该第一颜色互为补色的第二颜色通道矩阵的a行b列分量矩阵作为左、右眼其中另一眼的图像,其中,i=0,1,…,m;j=0,1,…,n;a=0,1,…,m;b=M,M+1,…,n+M;m为视频帧的纵向分辨率,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差;S3、合成左眼图和右眼图得到三维视频帧。本发明基于互补色技术将二维视频转换为三维视频,转换速度更快,能很好的保持边缘的清晰度。

Description

一种将二维视频转换为三维视频的方法和装置
技术领域
本发明涉及视频编解码技术,更具体地说,涉及一种将二维视频转换为三维视频的方法和装置。
背景技术
人以左右眼看同样的对象,两眼所见角度不同,在视网膜上形成的图像并不完全相同,两者经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近,从而产生立体视觉。立体(3D)电影的原理即以两台摄影机仿照人眼的视角同时拍摄,在放映时亦以两台放影机同步放映至同一面银幕上,以供左右眼观看,从而产生立体效果。
目前存在的3D播放技术有空分法、不闪式技术、互补色技术、时分法、光栅式、观屏式、全息式等多种技术。在现有的普通显示器上,一般采用互补色技术实现立体播放,播放简单,互补色眼镜成本也非常低廉。但是目前存在的3D视频并不多,主要原因是3D视频在拍摄时要考虑视差、背景效果、拍摄成本等多方面因素的限制。为此,普通二维(2D)视频转换为三维立体视频的方法应运而出。目前出现的二维视频转换为三维视频的方法多种多样,算法复杂,但是效果并没有明显提升。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种转换简单、速度快且效果好的将二维视频转换为三维视频的方法和装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提出一种将二维视频转换为三维视频的方法,包括如下步骤:
S1、对当前视频帧进行横向缩放,使缩放后的横向分辨率为n+M,其中,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差;
S2、提取缩放后视频帧中第一颜色通道矩阵的i行j列分量矩阵作为左、右眼其中一眼的图像,提取缩放后视频帧中至少一个与该第一颜色互为补色的第二颜色通道矩阵的a行b列分量矩阵作为左、右眼其中另一眼的图像,其中,i=0,1,…,m;j=0,1,…,n;a=0,1,…,m;b=M,M+1,…,n+M;m为视频帧的纵向分辨率,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差;
S3、合成左眼图和右眼图得到三维视频帧。
一个实施例中,所述步骤S1进一步包括:
采用三次样条基插值对当前视频帧进行横向缩放,其中,样条基A如下:
A = 1 0 0 0 - 3 3 0 0 3 - 6 3 0 - 1 3 - 3 1 .
一个实施例中,所述方法通过如下方式进行插值:
g(u,v)=ABAT
其中,g(u,v)表示缩放后的视频帧,0<u<(n+M),0<v<(n+M);
AT表示样条基矩阵A的转置;
B = f ( x - 1 , y - 1 ) f ( x - 1 , y ) f ( x - 1 , y + 1 ) f ( x - 1 , y + 2 ) f ( x , y - 1 ) f ( x , y ) f ( x , y + 1 ) f ( x , y + 2 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) ;
矩阵B中的f(x,y)表示u、v在原视频帧上对应位置最近的坐标点。
一个实施例中,所述步骤S1进一步包括:
对当前视频帧的红、绿、蓝三个颜色通道分别进行横向缩放,使缩放后的横向分辨率为n+M,其中,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。
一个实施例中,所述步骤S2进一步包括:
提取缩放后的红色通道矩阵的i行j列分量矩阵作为左眼图,提取缩放后的绿色通道矩阵和缩放后的蓝色通道矩阵的a行b列分量矩阵作为右眼图,其中,i=0,1,…,m;j=0,1,…,n;a=0,1,…,m;b=M,M+1,…,n+M;m为视频帧的纵向分辨率,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。
本发明为解决其技术问题还提出一种将二维视频转换为三维视频的装置,包括:
缩放模块,用于对当前视频帧进行横向缩放,使缩放后的横向分辨率为n+M,其中,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差;
提取模块,用于提取缩放后视频帧中第一颜色通道矩阵的i行j列分量矩阵作为左、右眼其中一眼的图像,提取缩放后视频帧中至少一个与该第一颜色互为补色的第二颜色通道矩阵的a行b列分量矩阵作为左、右眼其中另一眼的图像,其中,i=0,1,…,m;j=0,1,…,n;a=0,1,…,m;b=M,M+1,…,n+M;m为视频帧的纵向分辨率,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差;
合成模块,用于合成左眼图和右眼图得到三维视频帧。
一个实施例中,所述缩放模块进一步采用三次样条基插值对当前视频帧进行横向缩放,其中,样条基A如下:
A = 1 0 0 0 - 3 3 0 0 3 - 6 3 0 - 1 3 - 3 1 .
一个实施例中,所述缩放模块通过如下方式进行插值:
g(u,v)=ABAT
其中,g(u,v)表示缩放后的视频帧,0<u<(n+M),0<v<(n+M);
AT表示样条基矩阵A的转置;
B = f ( x - 1 , y - 1 ) f ( x - 1 , y ) f ( x - 1 , y + 1 ) f ( x - 1 , y + 2 ) f ( x , y - 1 ) f ( x , y ) f ( x , y + 1 ) f ( x , y + 2 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) ;
矩阵B中的f(x,y)表示u、v在原视频帧上对应位置最近的坐标点。
一个实施例中,所述缩放模块进一步对当前视频帧的红、绿、蓝三个颜色通道分别进行横向缩放,使缩放后的横向分辨率为n+M,其中,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。
一个实施例中,所述提取模块提取缩放后的红色通道矩阵的i行j列分量矩阵作为左眼图,提取缩放后的绿色通道矩阵和缩放后的蓝色通道矩阵的a行b列分量矩阵作为右眼图,其中,i=0,1,…,m;j=0,1,…,n;a=0,1,…,m;b=M,M+1,…,n+M;m为视频帧的纵向分辨率,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。
本发明提出的将二维视频转换为三维视频的方法和装置,是基于互补色技术的2D转3D技术,通过对当前视频帧进行缩放、提取左右眼图、合成立体图三个步骤实现,算法简单,转换速度更快,能很好的保持边缘的清晰度。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明一个实施例的将二维视频转换为三维视频的方法的流程图;
图2是本发明另一实施例的将二维视频转换为三维视频的方法的流程图;
图3是本发明一个实施例的将二维视频转换为三维视频的装置的逻辑框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提出一种基于互补色技术将二维视频转换为三维视频的方法和装置,通过对当前视频帧进行缩放、提取左右眼图、合成立体图三个步骤实现,算法简单,转换速度更快,能很好的保持边缘的清晰度。
图1示出了本发明一个实施例的将二维视频转换为三维视频的方法100的流程图。如图1所示,该方法100开始于步骤110。
接下来步骤120中,对当前视频帧进行横向缩放,使缩放后的横向分辨率为n+M,其中,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。
为了确保缩放以后既能保持视频的清晰度,又不会出现视频帧边缘有锯齿,本发明的一个实施例采用三次样条基插值的方法对视频帧进行横向缩放,其中,所采用的样条基A如下:
A = 1 0 0 0 - 3 3 0 0 3 - 6 3 0 - 1 3 - 3 1 .
进一步的具体实施例中,插值的具体方式如下:
g(u,v)=ABAT
其中,g(u,v)表示缩放后的视频帧,0<u<(n+M),0<v<(n+M);
AT表示样条基矩阵A的转置;
B = f ( x - 1 , y - 1 ) f ( x - 1 , y ) f ( x - 1 , y + 1 ) f ( x - 1 , y + 2 ) f ( x , y - 1 ) f ( x , y ) f ( x , y + 1 ) f ( x , y + 2 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) ;
矩阵B中的f(x,y)表示u、v在原视频帧上对应位置最近的坐标点。
接下来步骤130中,提取左右眼图,即:提取缩放后视频帧中第一颜色通道矩阵的i行j列分量矩阵作为左、右眼其中一眼的图像,提取缩放后视频帧中至少一个与该第一颜色互为补色的第二颜色通道矩阵的a行b列分量矩阵作为左、右眼其中另一眼的图像,其中,i=0,1,…,m;j=0,1,…,n;a=0,1,…,m;b=M,M+1,…,n+M;m为视频帧的纵向分辨率,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。本发明是基于互补色技术的二维转三维技术,左眼图和右眼图互为补色,不同实施例中,可以采用的互补色包括红蓝、红绿等多种模式,后续将结合具体实施例给出详细介绍。
接下来步骤140中,合成步骤130提取的左眼图和右眼图得到三维视频帧。
如前所述,通过本发明的以上方法,2D到3D的转换速度更快,并且能很好的保持边缘的清晰度。
图2示出了本发明另一具体实施例的将二维视频转换为三维视频的方法200的流程图。如图2所示,该方法200开始于步骤210。
接下来步骤220中,对当前视频帧的红、绿、蓝三个颜色通道(RGB)分别进行横向缩放,使缩放后的横向分辨率为n+M,即:
C 0,0 C 0,1 . . . C 0 , n C 1,0 C 1,1 . . . C 1 , n . . . . . . . . . . . . C m , 0 C m , 1 . . . C m , n - > C 0,0 C 0,1 . . . C 0 , n + M C 1,0 C 1,1 . . . C 1 , n + M . . . . . . . . . . . . C m , 0 C m , 1 . . . C m , n + M ,
其中,C表示颜色通道矩阵,m为视频帧的纵向分辨率,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。
如前所述,为了确保缩放以后既能保持视频的清晰度,又不会出现视频帧边缘有锯齿,可以采用三次样条基插值的方法对当前视频帧的红、绿、蓝三个颜色通道分别进行横向缩放。
接下来步骤230中,提取左右眼图,即:提取缩放后的红色通道矩阵的分量矩阵作为左眼图,提取缩放后的绿色通道矩阵和缩放后的蓝色通道矩阵的分量矩阵作为右眼图。
具体来说,红色分量矩阵取自缩放后的红色通道矩阵R的i行j列,i=0,1,…,m;j=0,1,…,n,即:
R 0,0 R 0,1 . . . R 0 , n + M R 1,0 R 1,1 . . . C 1 , n + M . . . . . . . . . . . . R m , 0 R m , 1 . . . R m , n + M &RightArrow; R 0,0 R 0,1 . . . R 0 , n R 1,0 R 1,1 . . . R 1 , n . . . . . . . . . . . . R m , 0 R m , 1 . . . R m , n .
绿色分量矩阵取自缩放后的绿色通道矩阵G的a行b列,a=0,1,…,m;b=M,M+1,…,n+M,即:
G 0,0 G 0,1 . . . G 0 , n + M G 1,0 G 1,1 . . . G 1 , n + M . . . . . . . . . . . . G m , 0 G m , 1 . . . G m , n + M &RightArrow; G 0 , M G 0 , M + 1 . . . G 0 , n + M G 1 , M G 1 , M + 1 . . . G 1 , n + M . . . . . . . . . . . . G m , M G m , M + 1 . . . G m , n + M .
蓝色分量矩阵取自缩放后的蓝色通道矩阵B的a行b列,a=0,1,…,m;b=M,M+1,…,n+M,即:
B 0,0 B 0,1 . . . B 0 , n + M B 1,0 B 1,1 . . . B 1 , n + M . . . . . . . . . . . . B m , 0 B m , 1 . . . B m , n + M &RightArrow; B 0 , M B 0 , M + 1 . . . B 0 , n + M B 1 , M B 1 , M + 1 . . . B 1 , n + M . . . . . . . . . . . . B m , M B m , M + 1 . . . B m , n + M .
接下来步骤240中,合成步骤230提取的左眼图和右眼图(即三个R、G、B分量矩阵)得到三维视频帧。
最后,方法200结束于步骤250。
图2所示的实施例中,本发明采用左眼红色通道、右眼蓝绿两个通道这样的模式来实现三维立体效果,显然,本发明并不仅限于此。根据本发明的不同实施例中,也可以采用左眼一个颜色通道、右眼一个颜色通道(互补色)的模式来实现三维立体效果。
图3示出了本发明一个实施例的将二维视频转换为三维视频的装置300的逻辑框图。如图3所示,该将二维视频转换为三维视频的装置300包括缩放模块310、提取模块320和合成模块330。缩放模块310用于对当前视频帧进行横向缩放,使缩放后的横向分辨率为n+M,其中,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。提取模块320用于提取左右眼图,即:提取缩放后视频帧中第一颜色通道矩阵的i行j列分量矩阵作为左、右眼其中一眼的图像,提取缩放后视频帧中至少一个与该第一颜色互为补色的第二颜色通道矩阵的a行b列分量矩阵作为左、右眼其中另一眼的图像,其中,i=0,1,…,m;j=0,1,…,n;a=0,1,…,m;b=M,M+1,…,n+M;m为视频帧的纵向分辨率,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。合成模块330用于合成左眼图和右眼图得到三维视频帧。
一个实施例中,缩放模块310进一步采用三次样条基插值对当前视频帧进行横向缩放,其中,样条基A如下:
A = 1 0 0 0 - 3 3 0 0 3 - 6 3 0 - 1 3 - 3 1 .
进一步的具体实施例中,为了确保缩放以后既能保持视频的清晰度,又不会出现视频帧边缘有锯齿,缩放模块210通过如下方式进行插值:
g(u,v)=ABAT
其中,g(u,v)表示缩放后的视频帧,0<u<(n+M),0<v<(n+M);
AT表示样条基矩阵A的转置;
B = f ( x - 1 , y - 1 ) f ( x - 1 , y ) f ( x - 1 , y + 1 ) f ( x - 1 , y + 2 ) f ( x , y - 1 ) f ( x , y ) f ( x , y + 1 ) f ( x , y + 2 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) ;
矩阵B中的f(x,y)表示u、v在原视频帧上对应位置最近的坐标点。
进一步实施例中,缩放模块310对当前视频帧的红、绿、蓝三个颜色通道分别进行横向缩放,使缩放后的横向分辨率为n+M,其中,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。
一个具体实施例中,提取模块320提取缩放后的红色通道矩阵的i行j列分量矩阵作为左眼图,提取缩放后的绿色通道矩阵和缩放后的蓝色通道矩阵的a行b列分量矩阵作为右眼图,其中,i=0,1,…,m;j=0,1,…,n;a=0,1,…,m;b=M,M+1,…,n+M;m为视频帧的纵向分辨率,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。但是显然,本发明并不仅限于此。根据本发明的不同实施例中,提取模块320可以采用红、绿、蓝三原色中任一原色对其余两种的混合色光作为互补色,提取左、右眼图像。此外,提取模块320也可以采用左眼一个颜色通道、右眼一个颜色通道(互补色)的模式来提取左右眼图。提取模块320提取到的左右眼图经合成模块330合成,即得三维立体视频。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种将二维视频转换为三维视频的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、对当前视频帧进行横向缩放,使缩放后的横向分辨率为n+M,其中,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差;
S2、提取缩放后视频帧中第一颜色通道矩阵的i行j列分量矩阵作为左、右眼其中一眼的图像,提取缩放后视频帧中至少一个与该第一颜色互为补色的第二颜色通道矩阵的a行b列分量矩阵作为左、右眼其中另一眼的图像,其中,i=0,1,…,m;j=0,1,…,n;a=0,1,…,m;b=M,M+1,…,n+M;m为视频帧的纵向分辨率,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差;
S3、合成左眼图和右眼图得到三维视频帧。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤S1进一步包括:
采用三次样条基插值对当前视频帧进行横向缩放,其中,样条基A如下:
A = 1 0 0 0 - 3 3 0 0 3 - 6 3 0 - 1 3 - 3 1 .
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,通过如下方式进行插值:
g(u,v)=ABAT
其中,g(u,v)表示缩放后的视频帧,0<u<(n+M),0<v<(n+M);
AT表示样条基矩阵A的转置;
B = f ( x - 1 , y - 1 ) f ( x - 1 , y ) f ( x - 1 , y + 1 ) f ( x - 1 , y + 2 ) f ( x , y - 1 ) f ( x , y ) f ( x , y + 1 ) f ( x , y + 2 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) ;
矩阵B中的f(x,y)表示u、v在原视频帧上对应位置最近的坐标点。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤S1进一步包括:
对当前视频帧的红、绿、蓝三个颜色通道分别进行横向缩放,使缩放后的横向分辨率为n+M,其中,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述步骤S2进一步包括:
提取缩放后的红色通道矩阵的i行j列分量矩阵作为左眼图,提取缩放后的绿色通道矩阵和缩放后的蓝色通道矩阵的a行b列分量矩阵作为右眼图,其中,i=0,1,…,m;j=0,1,…,n;a=0,1,…,m;b=M,M+1,…,n+M;m为视频帧的纵向分辨率,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。
6.一种将二维视频转换为三维视频的装置,其特征在于,包括:
缩放模块,用于对当前视频帧进行横向缩放,使缩放后的横向分辨率为n+M,其中,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差;
提取模块,用于提取缩放后视频帧中第一颜色通道矩阵的i行j列分量矩阵作为左、右眼其中一眼的图像,提取缩放后视频帧中至少一个与该第一颜色互为补色的第二颜色通道矩阵的a行b列分量矩阵作为左、右眼其中另一眼的图像,其中,i=0,1,…,m;j=0,1,…,n;a=0,1,…,m;b=M,M+1,…,n+M;m为视频帧的纵向分辨率,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差;
合成模块,用于合成左眼图和右眼图得到三维视频帧。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述缩放模块进一步采用三次样条基插值对当前视频帧进行横向缩放,其中,样条基A如下:
A = 1 0 0 0 - 3 3 0 0 3 - 6 3 0 - 1 3 - 3 1 .
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述缩放模块通过如下方式进行插值:
g(u,v)=ABAT
其中,g(u,v)表示缩放后的视频帧,0<u<(n+M),0<v<(n+M);
AT表示样条基矩阵A的转置;
B = f ( x - 1 , y - 1 ) f ( x - 1 , y ) f ( x - 1 , y + 1 ) f ( x - 1 , y + 2 ) f ( x , y - 1 ) f ( x , y ) f ( x , y + 1 ) f ( x , y + 2 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 1 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) f ( x + 2 , y - 1 ) ;
矩阵B中的f(x,y)表示u、v在原视频帧上对应位置最近的坐标点。
9.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述缩放模块进一步对当前视频帧的红、绿、蓝三个颜色通道分别进行横向缩放,使缩放后的横向分辨率为n+M,其中,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述提取模块提取缩放后的红色通道矩阵的i行j列分量矩阵作为左眼图,提取缩放后的绿色通道矩阵和缩放后的蓝色通道矩阵的a行b列分量矩阵作为右眼图,其中,i=0,1,…,m;j=0,1,…,n;a=0,1,…,m;b=M,M+1,…,n+M;m为视频帧的纵向分辨率,n为视频帧的原始横向分辨率,M为三维视频的视差。
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