ES2313035T3 - Procedimiento y unidad de ajuste a escala para ajustar a escala un modelo tridimensional. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de ajuste a escala de un modelo (200 a 208) de entrada tridimensional que representa una escena tridimensional que comprende un número de objetos en un modelo (210 a 224) de salida tridimensional a escala para su visualización en un dispositivo de visualización de imagen tridimensional, comprendiendo el procedimiento: - determinar, para partes del modelo (200 a 208) de entrada tridimensional, las probabilidades respectivas de que las partes correspondientes del modelo (210 a 224) de salida tridimensional a escala sean visibles en una vista bidimensional del modelo de salida tridimensional a escala, basándose la determinación en una proyección del modelo (200 a 208) de entrada tridimensional en una dirección de visualización; y - transformar geométricamente partes del modelo de entrada tridimensional en las partes respectivas del modelo de salida tridimensional a escala basándose en las probabilidades respectivas.
Description
Procedimiento y unidad de ajuste a escala para
ajustar a escala un modelo tridimensional.
La invención se refiere a un procedimiento de
ajuste a escala para un modelo de entrada tridimensional en un
modelo de salida tridimensional a escala.
La invención se refiere además a una unidad de
ajuste a escala para ajustar a escala un modelo de entrada
tridimensional en un modelo de salida tridimensional a escala.
La invención además se refiere a un aparato de
visualización de imagen que comprende:
- medios de recepción para recibir una señal que
representa un modelo de entrada tridimensional;
- una unidad de ajuste a escala para ajustar a
escala el modelo de entrada tridimensional en un modelo de salida
tridimensional a escala; y
- medios de visualización para visualizar una
vista del modelo de salida tridimensional a escala.
El ajuste a escala de modelos tridimensionales
es conocido. La solicitud de patente europea EP0817123 da a conocer
un dispositivo y procedimiento para ajustar a escala un modelo 3D
para la visualización de una imagen estereoscópica. El dispositivo y
procedimiento tienen como fin mover un objeto 3D a una posición en
la que es probable que el espectador fije sus ojos. De esta forma
puede reducirse la astenopía dando como resultado una fatiga ocular
reducida. Para obtener este resultado se determina un rango de
mirada indicativo de una posición en la que es probable que el
usuario fije sus ojos. Una vez establecida esta posición, el objeto
3D se mueve en una dirección perpendicular a la pantalla de
visualización, en el proceso el modelo se aumenta o reduce para que
el espectador perciba el movimiento.
Hay sin embargo otra razón para ajustar a escala
un modelo tridimensional aparte de reducir la fatiga visual. La
probabilidad de que el tamaño de una escena tridimensional no se
corresponda con las capacidades de visualización de un aparato de
visualización de imagen es alta. Por consiguiente, se requiere una
operación de ajuste a escala. Otras razones por las que podría
requerirse ajuste a escala son para adaptar la geometría del modelo
tridimensional que representa la escena tridimensional a un canal de
transmisión o para adaptar el modelo tridimensional a las
preferencias del espectador.
Las operaciones lineales de ajuste a escala en
un modelo tridimensional que representa una escena tridimensional
son ampliamente conocidas. Una realización del aparato de
visualización de imagen del tipo descrito en el párrafo
introductorio se conoce a partir de la patente estadounidense
6.313.866. Este aparato de visualización de imagen comprende un
circuito para adquirir un valor máximo de información de profundidad
a partir de una primera señal de imagen. El aparato de visualización
de imagen comprende además un circuito de control de paralaje para
controlar la cantidad de paralaje de una segunda señal de imagen
basándose en la información de profundidad contenida en la primera y
segunda señales de imagen de modo que una imagen correspondiente a
la segunda señal de imagen puede visualizarse en tres dimensiones
delante de una imagen correspondiente a la primera señal de imagen.
Un sintetizador de imagen tridimensional sintetiza la primera y
segunda señales de imagen que el circuito de control de paralaje ha
controlado, basándose en la cantidad de paralaje de cada señal de
imagen, de modo que las imágenes se corresponden con esa primera y
segunda señales de imagen en el espacio de visualización
tridimensional. El ajuste a escala de información de profundidad se
realiza en principio mediante una adaptación lineal de la
información de profundidad excepto para información de profundidad
que exceda los límites de las capacidades de visualización. Estos
últimos valores se recortan.
Una desventaja del ajuste a escala o adaptación
de profundidad es que podría dar como resultado una reducción de
impresión de profundidad. Especialmente el ajuste a escala de
profundidad lineal podría ser desventajoso para la impresión de
profundidad del modelo tridimensional a escala.
Es un objetivo de la invención proporcionar un
procedimiento del tipo descrito en el párrafo introductorio que dé
como resultado un modelo de salida tridimensional a escala que se
asemeje al modelo de entrada tridimensional en cuanto a la
percepción y que tenga una impresión tridimensional agradable.
Este objetivo de la invención se consigue porque
el procedimiento comprende:
- determinar, para partes del modelo de entrada
tridimensional, probabilidades respectivas de que las partes
correspondientes del modelo de salida tridimensional a escala sean
visibles en una vista bidimensional del modelo de salida
tridimensional a escala, basándose la determinación en una
proyección del modelo de entrada tridimensional en una dirección de
visualización; y
- transformar geométricamente partes del modelo
de entrada tridimensional en las partes respectivas del modelo de
salida tridimensional a escala, basándose en las probabilidades
respectivas.
Como se describió con anterioridad, el ajuste a
escala se requiere para que el modelo de entrada tridimensional se
corresponda con por ejemplo las capacidades de visualización de un
dispositivo de visualización. Tras el ajuste a escala del modelo de
entrada tridimensional en el modelo de salida tridimensional a
escala, se crearán múltiples vistas basándose en el modelo de salida
tridimensional a escala. La idea es que no debería desperdiciarse
rango de profundidad, por ejemplo del dispositivo de visualización,
en el ajuste a escala para partes finalmente invisibles del modelo
de salida tridimensional a escala. Esto significa que aquellas
partes del modelo de entrada tridimensional que se corresponden con
partes del modelo de salida tridimensional a escala que no serán
visibles en una de las vistas deberían descartarse para el ajuste a
escala. Haciendo que el dispositivo de visualización aplique una
vista particular del modelo de entrada tridimensional, mediante la
proyección del modelo de entrada tridimensional en una dirección de
visualización, es posible determinar la visibilidad de las partes
del modelo de entrada tridimensional en esa vista particular.
Basándose en eso, es posible determinar la probabilidad de
visibilidad de partes del modelo de salida tridimensional a escala.
Las partes del modelo de salida tridimensional a escala que se
corresponden con partes del modelo de entrada tridimensional que son
visibles en la vista particular serán también visibles en general en
una vista basada en el modelo de salida tridimensional a escala.
Otras partes del modelo de salida tridimensional a escala que se
corresponden con otras partes del modelo de entrada tridimensional
que no son visibles en la vista particular tendrán una probabilidad
relativamente baja de ser visibles en una vista basada en el modelo
de salida tridimensional a escala. Haciendo múltiples proyecciones
del modelo de entrada tridimensional, cada una en una dirección que
se corresponde con una dirección de visualización, las
probabilidades de ser visibles pueden adaptarse. Sin embargo,
incluso sin hacer realmente estas proyecciones las probabilidades de
visibilidad pueden determinarse basándose en otros parámetros, por
ejemplo parámetros relacionados con las capacidades conocidas de un
dispositivo de visualización. Alternativamente, las probabilidades
se determinan basándose en parámetros de un canal de
transmisión.
En una realización del procedimiento según la
invención, determinar la probabilidad de que una primera de las
partes sea visible, se basa en comparar un primer valor de una
primera coordenada de la primera de las partes con un segundo valor
de la primera coordenada de una segunda de las partes. Determinar si
partes del modelo de entrada tridimensional se tapan mutuamente en
la dirección de la vista puede realizarse fácilmente mediante
comparación de los valores de las coordenadas de las partes de la
entrada tridimensional. Preferiblemente, la primera coordenada se
corresponde con la dirección de visualización.
En una realización del procedimiento según la
invención, determinar la probabilidad de que la primera de las
partes sea visible, se basa en las capacidades de un dispositivo de
visualización en el que se visualizará el modelo de salida
tridimensional a escala. Las capacidades del dispositivo de
visualización podrían corresponderse con un ángulo máximo de
visualización y el rango de profundidad del dispositivo de
visualización. Estas propiedades del dispositivo de visualización
determinan qué vistas pueden crearse, es decir las máximas
diferencias entre las diferentes vistas. Basándose en estas
propiedades del dispositivo de visualización en combinación con una
vista apropiada, es decir una proyección de la entrada
tridimensional, puede determinarse fácilmente la probabilidad de
visibilidad de partes en cualquiera de las vistas posibles.
En una realización del procedimiento según la
invención, la transformación geométrica de las partes del modelo de
entrada tridimensional en las partes respectivas del modelo de
salida tridimensional a escala, comprenden una de traslación,
rotación o deformación. La topología de las partes no se cambia
debido a estas transformaciones geométricas.
Es un objetivo adicional de la invención
proporcionar una unidad de ajuste a escala del tipo descrito en el
párrafo introductorio que proporciona un modelo de salida
tridimensional a escala que se asemeja al modelo de entrada
tridimensional en cuanto a la percepción y que tiene una impresión
tridimensional agradable.
Este objetivo de la invención se consigue porque
la unidad de ajuste a escala comprende:
- medios de determinación de probabilidad para
determinar, para partes del modelo de entrada tridimensional,
probabilidades respectivas de que las partes correspondientes del
modelo de salida tridimensional a escala sean visibles en una vista
bidimensional del modelo de salida tridimensional a escala,
basándose la determinación en una proyección del modelo de entrada
tridimensional en una dirección de visualización; y
- medios de transformación para transformar
geométricamente partes del modelo de entrada tridimensional en las
partes respectivas del modelo de salida tridimensional a escala
basándose en las probabilidades respectivas.
Es un objetivo adicional de la invención
proporcionar un aparato de visualización de imagen del tipo descrito
en el párrafo introductorio que proporciona un modelo de salida
tridimensional a escala que se asemeja al modelo de entrada
tridimensional en cuanto a la percepción y que tiene una impresión
tridimensional agradable.
Este objetivo de la invención se consigue porque
la unidad de ajuste a escala comprende:
- medios de determinación de probabilidad para
determinar, para partes del modelo de entrada tridimensional,
probabilidades respectivas de que las partes correspondientes del
modelo de salida tridimensional a escala sean visibles en una vista
bidimensional del modelo de salida tridimensional a escala,
basándose la determinación en una proyección del modelo de entrada
tridimensional en una dirección de visualización; y
\newpage
- medios de transformación para transformar
geométricamente partes del modelo de entrada tridimensional en las
partes respectivas del modelo de salida tridimensional a escala
basándose en las probabilidades respectivas.
Modificaciones de la unidad de ajuste a escala y
del aparato de visualización de imagen y variaciones de los mismos
pueden corresponderse con modificaciones y variaciones del
procedimiento descrito.
Estos y otros aspectos del procedimiento, de la
unidad de ajuste a escala y del aparato de visualización de imagen
según la invención resultarán evidentes a partir de y se aclararán
con respecto a las implementaciones y realizaciones descritas a
continuación en la presente memoria y con referencia a los dibujos
adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra esquemáticamente un
dispositivo de visualización autoestereoscópico según la técnica
anterior;
la figura 2A muestra esquemáticamente una vista
desde arriba de un modelo de entrada tridimensional;
La figura 2B muestra esquemáticamente una vista
frontal del modelo de entrada tridimensional de la figura 2A;
la figura 2C muestra esquemáticamente una vista
desde arriba de un modelo de salida tridimensional a escala que se
basa en el modelo de entrada tridimensional de la figura 2A;
la figura 3A muestra esquemáticamente los
contenidos de una pila de la memoria z
(z-buffer) tras el cálculo de una vista
basándose en un modelo de entrada tridimensional;
la figura 3B muestra esquemáticamente el
contenido de la pila de la memoria z de la figura 3A tras la
segmentación;
la figura 3C muestra esquemáticamente el
contenido de la pila de la memoria z de la figura 3B tras actualizar
las probabilidades de visibilidad;
la figura 4 muestra esquemáticamente una unidad
de ajuste a escala según la invención;
la figura 5 muestra esquemáticamente la unidad
de transformación geométrica de la unidad de ajuste a escala según
la invención;
la figura 6 muestra esquemáticamente el ajuste a
escala de un modelo de entrada tridimensional en un modelo de salida
tridimensional a escala; y
la figura 7 muestra esquemáticamente un aparato
de visualización de imagen según la invención.
Se usan los mismos números de referencia para
indicar partes similares a lo largo de todas las figuras.
Hay varios tipos de modelos para el
almacenamiento de información tridimensional:
- Mallas de alambre, por ejemplo tal como se
especifican para VRML. Estos modelos comprenden una estructura de
líneas y caras.
- Estructuras de datos volumétricas o mapas
voxel (Voxel significa elemento de volumen). Estas estructuras de
datos volumétricas comprenden una serie de elementos tridimensional.
Cada elemento tiene tres dimensiones y representa un valor de una
propiedad. Por ejemplo los datos CT (tomografía por ordenador,
Computer tomography) se almacenan como una estructura de
datos volumétrica en la que cada elemento se corresponde con un
valor Hounsfield respectivo.
- Imagen bidimensional con mapa de profundidad,
por ejemplo una imagen bidimensional con Valores RGBZ. Esto
significa que cada píxel comprende valores de componente de tres
colores y un valor de profundidad. Los valores de componente de tres
colores también representan un valor de luminancia.
- Modelos basados en imágenes, por ejemplo pares
de imágenes estéreo o imágenes multivista. Estos tipos de imágenes
se llaman también campos de luz.
Son posibles las conversiones de datos
representados por un tipo de modelo tridimensional en otro modelo
tridimensional. Por ejemplo datos representados con una malla de
alambre o una imagen bidimensional con mapa de profundidad pueden
convertirse mediante renderizado en datos representados con una
estructura de datos volumétrica o un modelo basado en imagen.
La cantidad de profundidad que puede realizarse
con un dispositivo de visualización de imagen tridimensional depende
de su tipo. Con un dispositivo de visualización volumétrica la
cantidad de profundidad se determina completamente mediante las
dimensiones del dispositivo de visualización. Pantallas estéreo con,
por ejemplo, gafas tienen una limitación flexible en cuanto a la
cantidad de profundidad que depende del observador. Los observadores
podrían llegar a fatigarse si la cantidad de profundidad está
causada excesivamente por un "conflicto" entre la adaptación a
la lente y la convergencia mutua de los ojos. Los dispositivos de
visualización autoestereoscópicos, por ejemplo basados en un LCD
con una pantalla lenticular para múltiples vistas, tienen un rango d
de profundidad máximo teórico que viene determinado por la cantidad
de vistas. La figura 1 muestra esquemáticamente un dispositivo 100
de visualización autoestereoscópico. Fuera del dispositivo 100 de
visualización físico, pero dentro de una caja 102 virtual, puede
mostrar objetos dentro de un cierto rango de profundidad, a
espectadores dentro de un cierto ángulo \alpha de visualización.
Ambos definen conjuntamente una constante k en píxeles, que es un
porcentaje del número N de píxeles horizontales en el dispositivo
100 de visualización. Esta k es igual a la máxima disparidad que el
dispositivo de visualización puede mostrar. Puede excederse el rango
de profundidad máximo, dando como resultado una pérdida de
nitidez.
La figura 2A muestra esquemáticamente una vista
desde arriba de un modelo de entrada tridimensional. El modelo de
entrada tridimensional comprende un número de objetos, 200 a 208,
que difieren en tamaño y forma. La figura 2B muestra
esquemáticamente una vista frontal del modelo de entrada
tridimensional de la figura 2A. Puede observarse claramente que
algunos de los objetos tapan otros objetos, completamente o
parcialmente. Lo que significa que algunas partes del modelo de
entrada tridimensional no son visibles en la vista frontal. Por
ejemplo uno de los objetos, concretamente el objeto 200, es
completamente invisible en la vista frontal.
La figura 2C muestra esquemáticamente una vista
desde arriba de un modelo de salida tridimensional a escala que se
basa en el modelo de entrada tridimensional de la figura 2A. Un
primero de los objetos del modelo de entrada tridimensional a escala
que se corresponde con un primero 200 de los objetos del modelo de
entrada tridimensional se recorta al borde del rango de profundidad.
Un segundo 224 de los objetos del modelo de entrada tridimensional a
escala que se corresponde con un segundo 208 de los objetos del
modelo de entrada tridimensional se sitúa cerca del otro borde del
rango de profundidad. Un tercero de los objetos del modelo de
entrada tridimensional a escala que se corresponde con un tercero
202 de los objetos del modelo de entrada tridimensional comprende
tres partes 210 a 214 de las que dos son visibles y una tercera 212
no es visible en ninguna de las vistas posibles. Un cuarto de los
objetos del modelo de entrada tridimensional a escala que se
corresponde con un cuarto 204 de los objetos del modelo de entrada
tridimensional comprende dos partes 216,218 de las que una primera
216 es visible y una segunda 218 no es visible en ninguna de las
vistas posibles. Un quinto de los objetos del modelo de entrada
tridimensional a escala que se corresponde con un quinto 206 de los
objetos del modelo de entrada tridimensional comprende dos partes
220,222 de las que una primera 210 es visible y una segunda 222 no
es visible en ninguna de las vistas
posibles.
posibles.
En conexión con las figuras 3A a 3C se
describirá cómo la probabilidad de visibilidad puede determinarse
para partes de un modelo de entrada tridimensional que comprende un
número de objetos 1 a 8. Esto se basa en el procedimiento según la
invención que comprende las siguientes etapas:
- calcular la proyección del modelo de entrada
tridimensional mediante una pila de la memoria z;
- indicar cuáles de los elementos de la pila de
la memoria z son visibles en la proyección mediante comparación de
valores z de pares de elementos de la pila de la memoria z que
tienen valores x mutuamente iguales y valores y mutuamente iguales;
y
- determinar qué grupos de elementos de la pila
de la memoria z forman las partes respectivas del modelo de entrada
tridimensional, mediante segmentación de los elementos de la pila de
la memoria z;
- indicar la probabilidad de visibilidad de cada
elemento de la pila de la memoria z que forma parte de un grupo de
elementos de la pila de la memoria z que comprenden un elemento de
la pila de la memoria z adicional que es visible, basándose en la
capacidad de un dispositivo de visualización.
En este caso un elemento de la pila de la
memoria z se corresponde con una parte del modelo de entrada
tridimensional.
La figura 3A muestra esquemáticamente el
contenido de una pila 300 de la memoria z tras el cálculo de una
vista 302 basándose en el modelo de entrada tridimensional. La pila
300 de la memoria z comprende un número de celdas 304 a 322 de datos
para el almacenamiento de datos que representan a las partes del
modelo de entrada tridimensional.
Esta pila 300 de la memoria z comprende tres
niveles, i=1, i=2 e i=3.
Los números 1 a 8 indicados en las celdas 304 a
322 de datos de la pila 300 de la memoria z se corresponden con los
diferentes objetos 1 a 8 del modelo de entrada tridimensional. Por
ejemplo, en una primera celda 312 de datos se almacenan datos
relacionados con una parte del segundo objeto 2. En la pila 300 de
la memoria z se almacenan los valores z, es decir valores de
profundidad, de las partes del modelo de entrada tridimensional.
Además de eso, se almacenan los correspondientes valores de color y
de luminancia. En las figuras 3A a 3C solamente se representan un
número de celdas 304 a 322 de datos para un único valor de la
coordenada y.
Es ampliamente conocida en la técnica anterior
la creación de una proyección basándose en una pila 300 de la
memoria z. Debido a la naturaleza de una pila de la memoria z es muy
fácil determinar cuáles de los elementos de la pila de la memoria z
son visibles en la vista 302: aquéllos con el nivel superior, es
decir i=3 en este caso. Por lo tanto, en la vista 302
solamente están presentes aquellas partes de las que se almacenan
los datos en las celdas de datos, por ejemplo 304 a 310, de nivel
superior i=3. En la figura 3A las celdas de datos
correspondientes a las partes que son visibles en esta vista
particular están sombreadas. Puede observarse en este caso que
solamente una parte del segundo objeto 2 es visible y solamente una
parte del octavo objeto 8 es visible. La mayor parte del cuarto
objeto 4 es visible, excepto aquella parte que se tapa por el quinto
objeto 5.
La figura 3B muestra esquemáticamente el
contenido de la pila de la memoria z de la figura 3A tras la
segmentación. La segmentación se aplica para determinar qué grupos
de los elementos de la pila de la memoria z forman los respectivos
objetos 1 a 8 del modelo de entrada tridimensional. Con este
propósito, el contenido de las celdas 304 a 322 de datos de la pila
300 de la memoria z se analiza para determinar qué grupos de las
celdas de datos almacenan los datos que pertenecen a los diferentes
objetos del modelo de entrada tridimensional. Esta segmentación, o
extracción de objeto se basa en los valores almacenados, por ejemplo
color, luminancia y profundidad, en combinación con la distancia
entre las diferentes celdas 304 a 322 de datos de la pila 300 de la
memoria z. En la figura 3B se indican los diferentes grupos de
celdas de datos mediante las curvas con puntos en sus extremos.
Además de luminancia, color y profundidad
también se almacena en memoria la probabilidad de visibilidad. Por
cada celda de datos se almacena un valor de esa cantidad.
Normalmente pueden distinguirse los siguientes tipos:
- I: definitivamente será visible en una de las
proyecciones;
- II: muy probablemente será visible en una de
las proyecciones;
- III: muy probablemente no será visible en una
de las proyecciones; y
- IV: definitivamente no será visible en una de
las proyecciones.
Tras la primera proyección, el tipo I se asigna
a un número de elementos de la pila de la memoria z, por ejemplo 304
y 306. Otros elementos de la pila de la memoria z podrían
inicializarse con tipo IV o III.
Tras la segmentación, la probabilidad de
visibilidad de un número de los elementos de la pila de la memoria z
se actualiza, basándose en la capacidad del dispositivo de
visualización. Normalmente se adapta la probabilidad de visibilidad
de cada elemento de la pila de la memoria z que forma parte de un
grupo de elementos de la pila de la memoria z que comprenden un
elemento de la pila de la memoria z adicional que es visible (Tipo
I). Por ejemplo, en una primera celda 312 de datos se almacenan los
datos relacionados con una parte del segundo objeto 2. Tras la
segmentación queda claro que la primera celda 312 de datos pertenece
a un grupo de celdas de datos al que también pertenece una segunda
celda 304 de datos de la que se conoce que almacena datos que
pertenecen a una parte de objeto 2 que es visible. Basándose en esto
y basándose en el ángulo de visualización y el rango de profundidad
conocidos se decide actualizar la probabilidad de visibilidad de la
segunda celda 312 de datos a tipo II. En la figura 3C se indica con
una flecha 324 que este elemento de la pila de la memoria z podría
ser visible en otra vista. También la probabilidad de visibilidad de
otras celdas 314 a 322 de datos se actualiza de manera similar. La
figura 3C muestra esquemáticamente el contenido de una pila de la
memoria z de la figura 3B tras actualizar las probabilidades de
visibilidad. Los elementos de la pila de la memoria z asignados a
probabilidad de visibilidad de tipo I o II están sombreados.
En el ejemplo descrito en conexión con las
figuras 3A a 3C todos los objetos son opacos, es decir no
transparentes. Debería observarse que el procedimiento según la
invención también puede aplicarse para objetos transparentes. En ese
caso, debería almacenarse también un valor que representa la
transparencia de cada uno de los elementos de la pila de la memoria
z, es decir partes de los modelos de entrada tridimensionales, en
las respectivas celdas 304 a 322 de datos.
La figura 4 muestra esquemáticamente una unidad
400 de ajuste a escala según la invención para ajustar a escala un
modelo de entrada tridimensional en un modelo de salida
tridimensional a escala. La unidad 400 de ajuste a escala
comprende:
- una unidad 402 de determinación de
probabilidad para determinar, para partes del modelo de entrada
tridimensional, probabilidades respectivas de que las partes
correspondientes del modelo de salida tridimensional a escala sean
visibles en una vista bidimensional del modelo de salida
tridimensional a escala; y
- una unidad 408 de transformación geométrica
para transformar geométricamente partes del modelo de entrada
tridimensional en las partes respectivas del modelo de salida
tridimensional a escala basándose en las probabilidades
respectivas.
Se proporcionan datos que representan el modelo
de entrada tridimensional en el conector 410 de entrada de la unidad
400 de ajuste a escala y la unidad 400 de ajuste a escala
proporciona datos que representan el modelo de salida tridimensional
a escala en el conector 412 de salida. Mediante la interfaz 414 de
control se proporcionan los datos de control relacionados con un
dispositivo de visualización, por ejemplo el rango de profundidad y
ángulo máximo de visualización.
El funcionamiento de la unidad 402 de
determinación de probabilidad se describe en conexión con las
figuras 3A a 3C. La unidad 408 de transformación geométrica
comprende una unidad 404 de detección de mínimo y máximo y una
unidad 406 de control de ganancia. La unidad 404 de detección de
mínimo y máximo se dispone para determinar para cada serie de
elementos de la pila de la memoria z que tienen valores x mutuamente
iguales y valores y mutuamente iguales un valor z mínimo y un valor
z máximo correspondientes. La unidad 406 de control de ganancia se
dispone para calcular valores z a escala para los elementos de la
pila de la memoria z basándose en los respectivos valores z mínimos
y valores z máximos y el rango de profundidad del dispositivo de
visualización. El funcionamiento de la unidad 408 de transformación
geométrica según la invención se describirá con más detalle en
conexión con la
figura 4.
figura 4.
La unidad 402 de determinación de probabilidad,
la unidad 404 de detección de mínimo y máximo y la unidad 406 de
control de ganancia pueden implementarse utilizando un procesador.
Normalmente, estas funciones se realizan bajo el control de un
producto de programa software. Durante la ejecución, normalmente se
carga el producto de programa software en una memoria, como una RAM,
y se ejecuta desde la misma. El programa puede cargarse desde una
memoria auxiliar, como una ROM, disco duro, o almacenamiento
magnético y/o óptico, o pueden cargarse mediante una red como
Internet. Opcionalmente un circuito integrado de aplicación
específica proporciona la funcionalidad descrita.
La figura 5 muestra esquemáticamente la unidad
408 de transformación geométrica de la unidad de ajuste a escala 400
según la invención. Esta unidad 408 de transformación geométrica
está diseñada para procesar los datos en una pila 300 de la memoria
z como se describe en conexión con la figura 3C.
Los datos que están almacenados en la pila 300
de la memoria z se proporcionan para cada par x, y. En el ejemplo
descrito en conexión con la figura 3C hay tres niveles por cada
serie i=1, i=2 o i=3. Para cada uno de los niveles se proporciona un
valor z y una probabilidad de visibilidad. Si un elemento de la
memoria z particular es de tipo IV, es decir definitivamente no
visible en una de las proyecciones, entonces los datos
correspondientes se proporcionan a la unidad 518 de recorte. De lo
contrario los datos se proporcionan al detector 502 de máximo y al
detector 504 de mínimo. El detector 502 de máximo se dispone para
extraer el valor z máximo por cada coordenada x, y y el detector 504
de mínimo se dispone para extraer el valor z mínimo por cada
coordenada x, y. Los valores z máximos para cada coordenada x, y se
proporcionan a una primera unidad 506 de filtro. Los valores z
mínimos para cada coordenada x, y se proporcionan a una segunda
unidad 508 de filtro. Preferiblemente la primera unidad 506 de
filtro y la segundo unidad 508 de filtro son filtros morfológicos.
Los filtros morfológicos son unidades de procesamiento de imagen no
lineales comunes. Véase por ejemplo El artículo
"Low-level image processing by
max-min filters" por P. W. Verbeek, H. A.
Vrooman y L. J. van Vliet, en "Signal Processing", vol. 15, nº
3, pág. 249 a 258, 1988. Otros tipos de filtros, por ejemplo paso
bajo, podrían también aplicarse para la primera unidad 506 de filtro
y la segunda unidad 508 de filtro. La salida de la primera unidad
506 de filtro es un tipo de relieve de valores z máximos y la salida
de la segunda unidad 508 de filtro es un tipo de relieve de valores
z mínimos.
La salida de la primera unidad 506 de filtro y
la segunda unidad 508 de filtro se combinan mediante un primer medio
510 de combinación que suma las dos señales y divide la suma por un
factor dos. La salida del primer medio 510 de combinación es una
especie de valor medio, es decir un relieve medio. Esta salida se
resta de los datos de entrada mediante la unidad 514 de resta. Esta
resta puede interpretarse como una especie de corrección de
desplazamiento.
La salida de la primera unidad 506 de filtro y
la segunda unidad 508 de filtro se combinan también mediante un
segundo medio 512 de combinación que resta las dos señales y divide
la suma por un factor dos. La salida del segundo medio 512 de
combinación es una especie de valor de rango que se utiliza para
normalizar los datos de salida de la unidad 514 de resta. Esta
normalización se realiza mediante la unidad 516 de normalización. La
salida de la unidad 516 de normalización se proporciona a la unidad
520 de multiplicación que mapea los datos con el rango de
profundidad disponible u opcionalmente rango de profundidad
preferido. En este caso, k es una función del rango de profundidad
de la pantalla y el ángulo de visualización disponibles.
La figura 6 muestra esquemáticamente el ajuste a
escala de un modelo de entrada tridimensional en un modelo de salida
tridimensional a escala. El ajuste a escala se realiza mediante el
enfoque de alargamiento tal como se describe en conexión con la
figura 5. El modelo de entrada tridimensional comprende tres objetos
602 a 606 que son visibles en una vista que se corresponde con una
proyección que es aplicable para el dispositivo de visualización. El
dispositivo de visualización tiene un rango d de profundidad. El
alargamiento es tal que el uso del rango de profundidad disponible
es óptimo. Eso significa que si hay solamente dos objetos para un
cierto par x, y entonces uno de los objetos, o una parte del mismo,
se mueve al borde frontal del rango d de profundidad y el otro
objeto, o una parte del mismo, se mueve al borde posterior del rango
d de profundidad. Por ejemplo el primer objeto 602 de entrada se
solapa parcialmente con el segundo objeto 604 de entrada, es decir
el segundo objeto 604 de entrada tapa parcialmente el primer objeto
602 de entrada. El resultado es que una primera parte 612
correspondiente al primer objeto 602 de entrada se mapea con el
borde posterior del rango d de profundidad y que una primera parte
614 correspondiente al segundo objeto 604 de entrada se mapea con el
borde frontal de la rango d de profundidad.
Si hay solamente un objeto para un cierto par x,
y entonces este objeto, o una parte del mismo, se mueve al centro
del rango d de profundidad. Por ejemplo una primera parte 620
correspondiente al tercer objeto 606 de entrada se mapea con el
centro del rango d de profundidad. También una segunda parte 618
correspondiente al segundo objeto 604 de entrada se mapea con el
borde frontal de la rango d de profundidad y una segunda parte 608
correspondiente al primer objeto 602 de entrada se mapea con el
centro del rango d de profundidad.
Para hacer los mapeos a partir de partes de un
único objeto de entrada suaves, hay partes de transición. La primera
unidad 506 de filtro y la segunda unidad 508 de filtro causan este
suavizado. Por ejemplo, una tercera parte 610 correspondiente al
primer objeto 602 de entrada forma una transición desde el centro al
borde posterior del rango d de profundidad, para conectar la primera
parte 612 y la segunda parte, correspondiente al primer objeto 602
de entrada. También una tercera parte 616 correspondiente al segundo
objeto 604 de entrada forma una transición desde el centro al borde
frontal del rango d de profundidad, para conectar la primera parte
614 y la segunda parte 618, correspondiente al segundo objeto
604.
La figura 7 muestra esquemáticamente un aparato
700 de visualización de imagen según la invención, que
comprende:
- un receptor 702 para recibir una señal que
representa un modelo de entrada tridimensional;
- una unidad 400 de ajuste a escala para ajustar
a escala el modelo de entrada tridimensional en un modelo de salida
tridimensional a escala, tal como se describe en conexión con la
figura 4; y
- un dispositivo 100 de visualización para
visualizar una vista del modelo de salida tridimensional a
escala.
La señal puede ser una señal de emisión recibida
mediante una antena o cable pero también puede ser una señal desde
un dispositivo de almacenamiento como un VCR (grabador de cinta de
vídeo, Video Cassette Recorder) o disco versátil digital
(DVD, Digital Versatile Disk). La señal se proporciona en el
conector 710 de entrada. El aparato 700 de visualización de imagen
podría ser por ejemplo una TV. Opcionalmente el aparato 700 de
visualización de imagen comprende medios de almacenamiento, como un
disco duro o medios para almacenamiento en medios extraíbles, por
ejemplo discos ópticos. El aparato 700 de visualización de imagen
podría también ser un sistema aplicado por un estudio de cine u
organismo de radiodifusión.
Debería observarse que las realizaciones
mencionadas con anterioridad ilustran más que limitan la invención y
que los expertos en la técnica serán capaces de diseñar
realizaciones alternativas sin apartarse del alcance de las
reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, cualquier
símbolo de referencia colocado entre paréntesis no deberá
interpretarse como que limita la reivindicación. Las expresiones
"comprendiendo" y "que comprende" no excluyen la presencia
de elementos o etapas no indicados en la reivindicación. La palabra
"un" o "una" precediendo a un elemento no excluye la
presencia de una pluralidad de tales elementos. La invención puede
implementarse mediante hardware que comprende varios elementos
diferentes y mediante un ordenador programado apropiado. En las
reivindicaciones de unidad que enumeran varios medios, varios de
estos medios pueden realizarse por un único artículo de
hardware.
Claims (10)
1. Procedimiento de ajuste a escala de un modelo
(200 a 208) de entrada tridimensional que representa una escena
tridimensional que comprende un número de objetos en un modelo (210
a 224) de salida tridimensional a escala para su visualización en un
dispositivo de visualización de imagen tridimensional, comprendiendo
el procedimiento:
- determinar, para partes del modelo (200 a 208)
de entrada tridimensional, las probabilidades respectivas de que las
partes correspondientes del modelo (210 a 224) de salida
tridimensional a escala sean visibles en una vista bidimensional del
modelo de salida tridimensional a escala, basándose la determinación
en una proyección del modelo (200 a 208) de entrada tridimensional
en una dirección de visualización; y
- transformar geométricamente partes del modelo
de entrada tridimensional en las partes respectivas del modelo de
salida tridimensional a escala basándose en las probabilidades
respectivas.
2. Procedimiento de ajuste a escala de un modelo
(200 a 208) de entrada tridimensional según la reivindicación 1,
mediante el cual determinar la probabilidad de que la primera de las
partes sea visible, se basa en comparar un primer valor de una
primera coordenada de la primera de las partes con un segundo valor
de la primera coordenada de una segunda de las partes.
3. Procedimiento de ajuste a escala de un modelo
(200 a 208) de entrada tridimensional según la reivindicación 2,
mediante el cual determinar la probabilidad de que una primera de
las partes sea visible, se basa en las capacidades de un dispositivo
(100) de visualización en el que se visualizará el modelo (210 a
224) de salida tridimensional a escala.
4. Procedimiento de ajuste a escala de un modelo
(200 a 208) de entrada tridimensional según la reivindicación 3,
mediante el cual las capacidades del dispositivo (100) de
visualización se corresponden con un ángulo máximo de visualización
y un rango de profundidad del dispositivo (100) de
visualización.
5. Procedimiento de ajuste a escala de un modelo
(200 a 208) de entrada tridimensional según la reivindicación 1,
mediante el cual transformar geométricamente las partes del modelo
de entrada tridimensional en las partes respectivas del modelo de
salida tridimensional a escala basándose en las probabilidades
respectivas comprende una de traslación, rotación o deformación.
6. Procedimiento de ajuste a escala de un modelo
(1 a 8) de entrada tridimensional según la reivindicación 1, que
comprende:
- calcular la proyección (302) del modelo (1 a
8) de entrada tridimensional mediante una pila (300) de memoria
z;
- indicar cuáles de los elementos de la pila de
la memoria z son visibles en la proyección mediante comparación de
valores z de pares de elementos de la pila de la memoria z que
tienen valores x mutuamente iguales y valores y mutuamente
iguales;
- determinar qué grupos de elementos de la pila
de la memoria z forman las partes respectivas del modelo (1 a 8) de
entrada tridimensional, mediante segmentación de los elementos de la
pila de la memoria z; e
- indicar la probabilidad de visibilidad de cada
elemento de la pila de la memoria z que forma parte de un grupo de
elementos de la pila de la memoria z que comprende un elemento de la
pila de la memoria z adicional que es visible.
7. Procedimiento de ajuste a escala de un modelo
(200 a 208) de entrada tridimensional según la reivindicación 6, que
comprende además
- determinar, para cada serie de elementos de la
pila de la memoria z que tienen valores x mutuamente iguales y
valores y mutuamente iguales, un correspondiente valor z mínimo y
valor z máximo; y
- calcular valores z a escala para los elementos
de la pila de la memoria z basándose en los valores z mínimos y
valores z máximos respectivos y el rango de profundidad del
dispositivo (100) de visualización.
8. Procedimiento de ajuste a escala de un modelo
(200 a 208) de entrada tridimensional según la reivindicación 7,
mediante el cual determinar valores z mínimos se basa en una
operación morfológica.
9. Unidad (400) de ajuste a escala para ajustar
a escala un modelo (200 a 208) de entrada tridimensional que
representa una escena tridimensional que comprende un número de
objetos en un modelo (210 a 224) de salida tridimensional a escala
para su visualización en un dispositivo de visualización de imagen
tridimensional, comprendiendo la unidad (400) de ajuste a
escala:
- medios (402) de determinación de probabilidad
para determinar, para partes del modelo (200 a 208) de entrada
tridimensional, probabilidades respectivas de que las partes
correspondientes del modelo (210 a 224) de salida tridimensional a
escala sean visibles en una vista bidimensional del modelo de salida
tridimensional a escala, basándose la determinación en una
proyección del modelo (200 a 208) de entrada tridimensional en una
dirección de visualización; y
- medios (408) de transformación para
transformar geométricamente partes del modelo de entrada
tridimensional en las partes respectivas del modelo de salida
tridimensional a escala basándose en las probabilidades
respectivas.
10. Aparato (700) de visualización de imagen que
comprende:
- medios (702) de recepción para recibir una
señal que representa un modelo (200 a 208) de entrada
tridimensional;
- una unidad (400) de ajuste a escala para
ajustar a escala el modelo (200 a 208) de entrada tridimensional en
un modelo (210 a 224) de salida tridimensional a escala, según la
reivindicación 9; y
- medios (100) de visualización para visualizar
una vista del modelo (210 a 224) de salida tridimensional a
escala.
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