TW201518847A - 拍攝立體影像之方法以及電子裝置以及儲存其之電腦可讀取記錄媒體 - Google Patents

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Abstract

一種拍攝立體影像方法包含以下步驟：藉由一電子裝置之一攝影元件，使用同一鏡頭焦段，利用複數個物體對焦距離拍攝同一場景，以產生複數張照片。根據場景之數個場景區塊於此些照片的清晰程度，計算各場景區塊之深度圖資訊。根據場景區塊之深度圖資訊，調整照片於各場景區塊之左右眼視差，以產生至少一立體影像。

Description

拍攝立體影像之方法以及電子裝置以及儲存其之電腦可讀 取記錄媒體
本發明是有關於一種拍攝立體影像之方法以及電子裝置以及儲存其之電腦可讀取記錄媒體，且特別是有關於藉由單一攝影元件拍攝立體影像之方法以及電子裝置以及儲存其之電腦可讀取記錄媒體。
隨著電腦科技的發展，生活上各式各樣的應用也隨之數位化。其中，影像也跟上這股潮流，發展出各種數位化格式。透過感光元件拍攝出數位影像已發展多年。傳統二維(two dimensions，2D)攝影機為過去視覺影像應用的主流。然而，隨著三維(three dimensions，3D)顯示器的開發逐漸成熟，更多能提供三維內容的攝影機也將加快開發腳步。
目前製作三維影像(如影片或圖片)需用到兩套光學鏡頭以及感光元件。此種作法之硬體成本較傳統二維攝影機高上許多，間接造成目前可供播放之立體影像內容仍遠遠少於二維影像內容。
因此，如何在不提高硬體成本的前提下，產生三維 影像內容，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域亟需改進的目標。
因此，本發明之一態樣是在提供一種拍攝立體影像方法，用以藉由單一攝影元件拍攝之多張照片，產生立體影像。拍攝立體影像方法包含以下步驟：
(a)藉由一電子裝置之一攝影元件，使用同一鏡頭焦段，利用複數個物體對焦距離拍攝同一場景，以產生複數張照片。
(b)根據場景之數個場景區塊於照片的清晰程度，計算場景區塊之深度圖資訊。
(c)根據場景區塊之深度圖資訊，調整照片於場景區塊之左右眼視差，以產生至少一立體影像。
本發明之另一態樣是在提供一種拍攝立體影像之電子裝置。拍攝立體影像之電子裝置包含一攝影元件、一儲存元件以及一處理元件。處理元件電性連接攝影元件以及儲存元件。儲存元件儲存數筆指令。處理元件存取儲存元件所儲存之指令後執行：驅動攝影元件使用同一鏡頭焦段，利用複數個物體對焦距離拍攝同一場景，以產生複數張照片；根據場景之數個場景區塊於照片的清晰程度，計算場景區塊之深度圖資訊；根據場景區塊之深度圖資訊，調整照片於各場景區塊之左右眼視差，以產生至少一立體影像。
本發明之又一態樣是在提供一種電腦可讀取記錄媒體，其儲存一電腦程式，用以執行上述拍攝立體影像方法。方法步驟流程如上所述，在此不再重複贅述。
100‧‧‧拍攝立體影像方法
110-130‧‧‧步驟
200‧‧‧場景
201、202‧‧‧物件
301、302、303‧‧‧平面
401、402、4021、402r、403、4031、403r‧‧‧點
501、502、503‧‧‧平面
601、602、6021、602r、603、6031、603r‧‧‧點
700‧‧‧拍攝立體影像之電子裝置
710‧‧‧攝影元件
720‧‧‧儲存元件
730‧‧‧處理元件
740‧‧‧輸出元件
第1圖為依照本發明一實施方式的一種拍攝立體影像方法之流程圖。
第2圖係電子裝置之攝影元件所拍攝之場景之一實施例之示意圖。
第3圖係調整照片於場景區塊之左右眼視差，以產生至少一立體影像(步驟130)之一實施例之示意圖。
第4圖係調整照片於場景區塊之左右眼視差，以產生至少一立體影像(步驟130)之另一實施例之示意圖。
第5圖係本發明之一實施方式之一種拍攝立體影像之電子裝置之功能方塊圖。
以下將以圖式及詳細說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。
第1圖為依照本發明一實施方式的一種拍攝立體影像方法之流程圖。在拍攝立體影像方法中，藉由單一攝影元件拍攝之多張照片，產生立體影像。拍攝立體影像方法可實作為一電腦程式，並儲存於一電腦可讀取記錄媒體中，而使電腦讀取此記錄媒體後執行拍攝立體影像方法。電腦可讀取記錄媒體可為唯讀記憶體、快閃記憶體、軟碟、硬碟、光碟、隨身碟、磁帶、可由網路存取之資料庫或熟悉此技藝者可輕 易思及具有相同功能之電腦可讀取記錄媒體。
拍攝立體影像方法100包含以下步驟： 在步驟110中，藉由一電子裝置之一攝影元件，使用同一鏡頭焦段，利用複數個物體對焦距離拍攝同一場景，以產生複數張照片。舉例來說，可藉由電子裝置之攝影元件，固定其鏡頭焦段，對同一場景拍攝多張照片，其分別瞄準對焦距離遠近不同之多個對焦點。
在步驟120中，根據場景之數個場景區塊於照片的清晰程度，計算場景區塊之深度圖資訊。舉例來說，可判斷各場景區塊在哪一張照片最為清晰，並將最為清晰之照片之物體對焦距離設為各場景區塊之深度圖資訊。此外，可將每張照片切割為MxN個場景區塊，以逐一區塊計算各場景區塊之清晰程度。
在步驟130中，根據場景區塊之深度圖資訊，調整照片於場景區塊之左右眼視差，以產生至少一立體影像。如此一來，僅需單一攝影元件即可產生立體影像，所需之硬體成本較低。
參照第2圖，其係電子裝置之攝影元件所拍攝之場景之一實施例之示意圖。在此實施例中，電子裝置之攝影元件將其鏡頭焦段固定於一預設焦段(如50mm或其他可選之鏡頭焦段)，利用複數個物體對焦距離拍攝同一場景200，以產生複數張照片(步驟110)。舉例來說，可分別將對焦點之距離設於1公尺以及10公尺拍攝場景200，以分別產生照片。
接下來，可根據場景之數個場景區塊於對焦距離於1公尺以及5公尺之照片的清晰程度，計算各場景區塊之深 度圖資訊(步驟120)。舉例來說，若場景上之物件201於物體對焦距離1公尺之照片較於物體對焦距離5公尺之照片清晰，則將場景上之物件201對應之場景區塊之深度資訊圖設為深度1公尺；若場景上之物件201於物體對焦距離5公尺之照片較於物體對焦距離1公尺之照片清晰，則將場景上之物件202對應之場景區塊之深度資訊圖設為深度5公尺。
於是，可根據場景區塊之深度圖資訊，調整照片於物件201、202對應之場景區塊之左右眼視差，以產生至少一立體影像(步驟130)。
在本發明之一些實施例中，步驟120可包含以下步驟：計算各場景區塊於各張物體對焦距離不同的照片的清晰值。其中，可將能量頻譜值、像素值差異量、影像梯度值或其他可代表照片上各場景區塊之清晰程度之數值，設為上述清晰值。接下來，根據場景區塊於各張照片的清晰值，判斷各場景區塊於哪一張照片最清晰。將各場景區塊所對應最清晰之照片之物體對焦距離設為其深度，並記錄在各場景區塊之深度圖資訊。
在步驟120之一些實施例中，可藉由一頻域轉換演算法，將場景區塊於各照片的像素值轉換為能量頻譜值，作為場景區塊於各照片的清晰值。頻域轉換演算法可為離散傅立葉轉換(Discrete Fourier Transform)或其他類型之頻域轉換演算法。所轉換出之能量頻譜值中高頻能量越強者，其對應之清晰值代表越清晰。於是，可將能量頻譜值中高頻能量較強之照片之物體對焦距離設為此場景區塊之深度，並記錄在其深度圖資訊。
在步驟120之另一些實施例中，可藉由一影像差異 量演算法，計算照片上各場景區塊的像素值差異量，作為各場景區塊於各張照片的清晰值。其中，像素值差異量可根據各場景區塊的各像素值與像素值平均之差異量、各場景區塊的各像素值與相鄰像素之差異量、或其他類型之差異量計算方式計算而得。其中，像素值差異量中數值越高者，其對應之清晰值代表越清晰。於是，可將像素值差異量中數值較高之物體對焦距離設為此場景區塊之深度，並記錄在其深度圖資訊。
在步驟120之另一些實施例中，可將各照片上各場景區塊的像素值轉換為一影像梯度值，作為各場景區塊於對應之照片的清晰值。其中，影像梯度值可藉由拉普拉斯(Laplacian)空間濾波器、Tenengrad函式、sobel算子或其他影像梯度值運算方式運算而得。其中，影像梯度值中數值越高者，其對應之清晰值代表越清晰。於是，可將影像梯度值中數值較高之物體對焦距離設為此場景區塊之深度，並記錄在其深度圖資訊。
參照第3圖，其係調整照片於場景區塊之左右眼視差，以產生至少一立體影像(步驟130)之一實施例之示意圖。平面301為原照片上之平面。在本實施例中，所產生之立體影像係用以提供應用非交錯視差(Uncrossed-Parallax)之顯示元件顯示。於是，原先在照片之場景區塊401之點因應不同深度，對於左右眼視差進行調整。舉例來說，若場景區塊401之點算出之深度圖資訊是位於深度302上時，供左眼之照片需將場景區塊401之點移至4021之位置，供右眼之照片需將場景區塊401之點移至402r之位置。如此一來，原先場景區塊401之點才能呈現在顯示元件後平面302上之 位置402。
參照第4圖，其係調整照片於場景區塊之左右眼視差，以產生至少一立體影像(步驟130)之另一實施例之示意圖。平面501為原照片上之平面。在本實施例中，所產生之立體影像係用以提供應用交錯視差(Crossed-Parallax)之顯示元件顯示。於是，原先在照片之場景區塊601之點因應不同深度，對於左右眼視差進行調整。舉例來說，若場景區塊601之點算出之深度圖資訊是位於深度503上時，供左眼之照片需將場景區塊601之點移至6031之位置，供右眼之照片需將場景區塊601之點移至603r之位置。如此一來，原先場景區塊601之點才能呈現在顯示元件前平面503上之位置603。
參照第5圖，其係本發明之一實施方式之一種拍攝立體影像之電子裝置之功能方塊圖。拍攝立體影像之電子裝置700包含一攝影元件710、一儲存元件720以及一處理元件730。處理元件730電性連接攝影元件710以及儲存元件720。
攝影元件710可包含單一鏡頭以及單一感光元件。儲存元件720可為唯讀記憶體、快閃記憶體、軟碟、硬碟、光碟、隨身碟、磁帶、可由網路存取之資料庫或其他類型之儲存元件。處理元件730可為中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、控制元件(control unit)、微處理器(micro processor)或其他可執行指令之硬體元件。
儲存元件720存有多個指令，供處理元件730存取後執行而提供拍攝立體影像之電子裝置700之功能。其中，本發明所揭示之各步驟可實作為程式碼，並將此些程式碼儲 存於儲存元件720中。於是，處理元件730讀取並執行儲存元件720中之此些程式碼後，提供相應之功能。
處理元件730存取儲存元件720所儲存之指令後驅動攝影元件710使用同一鏡頭焦段，對同一場景拍攝物體對焦距離不同之數張照片。處理元件730可驅動攝影元件710固定其鏡頭焦段，利用複數個物體對焦距離拍攝同一場景，以產生多張照片，使得此些照片是由分別瞄準對焦距離遠近不同之多個對焦點拍攝而成。
處理元件730根據場景之數個場景區塊於照片的清晰程度，計算場景區塊之深度圖資訊。舉例來說，處理元件730可判斷各場景區塊在哪一張照片最為清晰，並將最為清晰之照片之物體對焦距離設為各場景區塊之深度圖資訊。此外，處理元件730可將每張照片切割為MxN個場景區塊，以逐一區塊計算各場景區塊之清晰程度。
處理元件730根據場景區塊之深度圖資訊，調整照片於各場景區塊之左右眼視差，以產生至少一立體影像。如此一來，僅需單一攝影元件即可產生立體影像，所需之硬體成本較低。
此外，拍攝立體影像之電子裝置700更可包含電性連接處理元件730之一輸出元件740，用以輸出資料。其中，輸出元件740可藉由一有線或無線之資料傳輸通訊協定，輸出資料。於是，處理元件730可驅動輸出元件740輸出所產生之立體影像，供一立體影像顯示元件顯示。其中，立體影像顯示元件可設置於拍攝立體影像之電子裝置700本身或外部之其他電子裝置。
在本發明之一些實施例中，處理元件730可藉由以 下步驟，計算場景區塊之深度圖資訊：處理元件730計算各場景區塊於各張物體對焦距離不同的照片的清晰值。其中，處理元件730可將能量頻譜值、像素值差異量、影像梯度值或其他可代表照片上各場景區塊之清晰程度之數值，設為上述清晰值。接下來，處理元件730根據場景區塊於各張照片的清晰值，判斷各場景區塊於哪一張照片最清晰。處理元件730將各場景區塊所對應最清晰之照片之物體對焦距離設為其深度，並記錄在各場景區塊之深度圖資訊。
處理元件730可藉由頻域轉換演算法，計算各場景區塊於各張物體對焦距離不同的照片的清晰值。詳細而言，處理元件730可藉由一頻域轉換演算法，將場景區塊於各照片的像素值轉換為能量頻譜值，作為場景區塊於各照片的清晰值。頻域轉換演算法可為離散傅立葉轉換(Discrete Fourier Transform)或其他類型之頻域轉換演算法。所轉換出之能量頻譜值中高頻能量越強者，其對應之清晰值代表越清晰。於是，處理元件730可將能量頻譜值中高頻能量較強之照片之物體對焦距離設為此場景區塊之深度，並記錄在其深度圖資訊。
此外，處理元件730可藉由影像差異量演算法，計算各場景區塊於各張物體對焦距離不同的照片的清晰值。詳細而言，處理元件730可藉由一影像差異量演算法，計算照片上各場景區塊的像素值差異量，作為各場景區塊於各張照片的清晰值。其中，像素值差異量可根據各場景區塊的各像素值與像素值平均之差異量、各場景區塊的各像素值與相鄰像素之差異量、或其他類型之差異量計算方式計算而得。其中，像素值差異量中數值越高者，其對應之清晰值代表越清 晰。於是，處理元件730可將像素值差異量中數值較高之物體對焦距離設為此場景區塊之深度，並記錄在其深度圖資訊。
另外，處理元件730可藉由影像梯度值運算方式，計算各場景區塊於各張物體對焦距離不同的照片的清晰值。詳細而言，處理元件730可將各照片上各場景區塊的像素值轉換為一影像梯度值，作為各場景區塊於對應之照片的清晰值。其中，影像梯度值可藉由拉普拉斯(Laplacian)空間濾波器、Tenengrad函式、sobel算子或其他影像梯度值運算方式運算而得。其中，影像梯度值中數值越高者，其對應之清晰值代表越清晰。於是，處理元件730可將影像梯度值中數值較高之物體對焦距離設為此場景區塊之深度，並記錄在其深度圖資訊。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧拍攝立體影像方法
110-130‧‧‧步驟

Claims (12)

  1. 一種拍攝立體影像方法，包含：(a)藉由一電子裝置之一攝影元件，使用同一鏡頭焦段，利用複數個物體對焦距離拍攝同一場景，以產生複數張照片；(b)根據該場景之複數個場景區塊於該些照片的清晰程度，計算該些場景區塊之深度圖資訊；以及(c)根據該些場景區塊之深度圖資訊，調整該些照片於該些場景區塊之左右眼視差，以產生至少一立體影像。
  2. 如請求項1所述之拍攝立體影像方法，其中步驟(b)包含：計算該些場景區塊於該些照片的清晰值；根據該些場景區塊於該些照片的清晰值，判斷每一該些場景區塊於該些照片之何者最清晰；以及將每一該些場景區塊所對應最清晰之照片之物體對焦距離設為其深度，並記錄在該些場景區塊之深度圖資訊。
  3. 如請求項2所述之拍攝立體影像方法，其中計算該些場景區塊於該些照片的清晰值之步驟包含：藉由一頻域轉換演算法，將該些場景區塊於該些照片的像素值轉換為複數個能量頻譜值，作為該些場景區塊於該些照片的清晰值，其中該些能量頻譜值中高頻能量越強者，其對應之清晰值代表越清晰。
  4. 如請求項2所述之拍攝立體影像方法，其中計算該些場景區塊於該些照片的清晰值之步驟包含：藉由一影像差異量演算法，計算該些照片上每一該些場景區塊的像素值差異量，作為每一該些場景區塊於該些照片的清晰值，其中該些像素值差異量中數值越高者，其對應之清晰值代表越清晰。
  5. 如請求項2所述之拍攝立體影像方法，其中計算該些場景區塊於該些照片的清晰值之步驟包含：將該些照片上每一該些場景區塊的像素值轉換為一影像梯度值，作為每一該些場景區塊於該些照片的清晰值，其中該些影像梯度值中數值越高者，其對應之清晰值代表越清晰。
  6. 一種拍攝立體影像之電子裝置，包含：一攝影元件；一儲存元件，儲存複數筆指令；以及一處理元件，電性連接該攝影元件以及該儲存元件，其中該處理元件存取該儲存元件所儲存之該些指令後執行：(a)驅動該攝影元件使用同一鏡頭焦段，利用複數個物體對焦距離拍攝同一場景，以產生複數張照片；(b)根據該場景之複數個場景區塊於該些照片的清晰程度，計算該些場景區塊之深度圖資訊；以及(c)根據該些場景區塊之深度圖資訊，調整該些照 片於該些場景區塊之左右眼視差，以產生至少一立體影像。
  7. 如請求項6所述之拍攝立體影像之電子裝置，其中該儲存元件中供該處理元件存取後執行步驟(b)之該些指令包含：計算該些場景區塊於該些照片的清晰值；根據該些場景區塊於該些照片的清晰值，判斷每一該些場景區塊於該些照片之何者最清晰；以及將每一該些場景區塊所對應最清晰之照片之物體對焦距離設為其深度，並記錄在該些場景區塊之深度圖資訊。
  8. 如請求項7所述之拍攝立體影像之電子裝置，其中該儲存元件中供該處理元件存取後計算該些場景區塊於該些照片的清晰值之該些指令包含：藉由一頻域轉換演算法，將該些場景區塊於該些照片的像素值轉換為複數個能量頻譜值，作為該些場景區塊於該些照片的清晰值，其中該些能量頻譜值中高頻能量越強者，其對應之清晰值代表越清晰。
  9. 如請求項7所述之拍攝立體影像之電子裝置，其中該儲存元件中供該處理元件存取後計算該些場景區塊於該些照片的清晰值之該些指令包含：藉由一影像差異量演算法，計算該些照片上每一該些場景區塊的像素值差異量，作為每一該些場景區塊於該些照片 的清晰值，其中該些像素值差異量中數值越高者，其對應之清晰值代表越清晰。
  10. 如請求項7所述之拍攝立體影像之電子裝置，其中該儲存元件中供該處理元件存取後計算該些場景區塊於該些照片的清晰值之該些指令包含：將該些照片上每一該些場景區塊的像素值轉換為一影像梯度值，作為每一該些場景區塊於該些照片的清晰值，其中該些影像梯度值中數值越高者，其對應之清晰值代表越清晰。
  11. 如請求項6所述之拍攝立體影像之電子裝置，更包含：一輸出元件，電性連接該處理元件，其中該處理元件驅動該輸出元件輸出該至少一立體影像，供一立體影像顯示元件顯示。
  12. 一種電腦可讀取記錄媒體，儲存一電腦程式，用以執行一種拍攝立體影像方法，其中該拍攝立體影像方法包含：(a)藉由一電子裝置之一攝影元件，使用同一鏡頭焦段，利用複數個物體對焦距離拍攝同一場景，以產生複數張照片；(b)根據該場景之複數個場景區塊於該些照片的清晰程度，計算該些場景區塊之深度圖資訊；以及 (c)根據該些場景區塊之深度圖資訊，調整該些照片於該些場景區塊之左右眼視差，以產生至少一立體影像。
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