TWI409717B - 適用於電腦產品與影像顯示裝置的影像轉換方法 - Google Patents

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Description

適用於電腦產品與影像顯示裝置的影像轉換方法
本發明是有關於一種影像轉換的方法，且特別是有關於一種將利用二維影像與對應的深度圖進而獲得三維影像的方法。
在三維立體影像顯示器中，通常採用柵欄(Barrier)形式與視圖(View)的設計，並利用雙眼視差法使人眼感受到三維影像。圖1繪示採用二個視圖之三維立體影像顯示器之架構圖。請參照圖1，液晶顯示(liquid crystal display，LCD)面板104上配置多個像素V11~V15與V21~V24，其中像素V11~V15構成第1視圖，而像素V21~V24構成第2視圖。除此之外，LCD面板104之一側配置背光模組103，另一側配置柵欄105，其中柵欄105用來進行分光處理。根據上述，左眼101透過柵欄105而看到構成第1視圖的像素V11~V15，而右眼102透過柵欄105而看到構成第2視圖的像素V21~V24，據以使得人眼的雙眼視差感受到三維影像。
習知製作三維影像時，須從記憶體中讀出符合左眼及右眼的影像或視圖，再將兩張影像做處理輸出。然而，此種方法需要很大的記憶體空間，耗費較多資源。除此之外，上述的影像通常經過移動處理，於是影像會產生像素空洞的部分。習知技術針對像素空洞採用複製插補法以插補像 素空洞，然而此方式所產生的影像較不順暢或自然。
本發明之示範實施例提供一種影像轉換方法，可根據二維影像與對應的深度圖進而獲得三維影像。
本發明之示範實施例提供一種影像轉換方法，適用於一影像顯示裝置，影像轉換方法包括：取得二維影像與相對應之深度圖。根據深度圖與N個增益值GMW ，對二維影像作移動處理以獲得N個移動圖，其中各個移動圖中之像素移動量係根據相對應之增益值GMW 而變，其中N、w為正整數，且1≦w≦N。分別針對多個移動圖進行插補處理以獲得相對應的多個視圖。針對多個視圖進行合成處理，以獲得三維影像。
在本發明之一示範實施例中，上述移動處理以計算多個移動圖中之像素移動量的公式如下：Sw (i,j)=(D(i,j)/a)*GMw ，其中Sw (i,j)表示第w個移動圖的像素移動量，(i,j)表示第w個移動圖之第i行第j列之像素座標，D(i,j)表示深度圖之像素值，a表示常數，其中i與j為正整數。
在本發明之一示範實施例中，上述常數a為大於0的整數。
在本發明之一示範實施例中，上述多個移動圖係根據相對應的像素移動量Sw (i,j)，移動二維影像中之像素位置而得。
在本發明之一示範實施例中，上述像素移動量Sw (i,j)表示像素向右或向左的移動量。
在本發明之一示範實施例中，上述分別針對多個移動圖進行插補處理以獲得相對應的多個視圖之步驟包括：根據各移動圖中之像素移動方向，選取鄰近於像素空洞之多個像素值之平均值以填補像素空洞。
在本發明之一示範實施例中，上述分別針對多個移動圖進行插補處理以獲得相對應的多個視圖之步驟包括：根據各移動圖中之像素移動方向，選取鄰近於像素空洞之多個像素值之中間值以填補像素空洞。
在本發明之一示範實施例中，上述針對多個視圖進行合成處理，以獲得三維影像之步驟包括：根據多個視圖所對應的像素位置，將多個視圖顯示於影像顯示裝置上。
本發明之示範實施例提供一電腦程式產品，經由電腦載入程式執行下列步驟：取得二維影像與相對應之深度圖。根據深度圖與N個增益值GMW ，對二維影像作移動處理以獲得N個移動圖，其中各個移動圖中之像素移動量係根據相對應之增益值GMW 而變，其中N、w為正整數，且1≦w≦N。分別針對多個移動圖進行插補處理以獲得相對應的多個視圖。針對多個視圖進行合成處理，以獲得三維影像。
基於上述，本發明所提供影像轉換方法可根據二維影像與對應的深度圖進而獲得三維影像。除了獲得多個自然順暢的視圖以合成三維影像外，亦可節省記憶體使用。本 發明之影像轉換方法可適用於影像顯示裝置、電腦可讀取紀錄媒體、電腦程式產品，或嵌入式系統。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉示範實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖2繪示本發明一示範實施例之影像轉換方法之示意圖。請參照圖2，二維影像201與對應的深度圖202透過移動處理與插補處理後，會獲得多個視圖203，其中多個視圖203中每個視圖相較於二維影像201具有不同的像素位移，進一步而言，影像合成將根據多個視圖203進行合成處理，據以提供三維影像204至顯示面板。
圖3繪示本發明一示範實施例之影像轉換方法之流程圖。請參照圖3，首先接收二維影像與深度圖(步驟S301)。利用深度圖與多個增益值，以對二維影像作移動處理並獲得多個移動圖(步驟S302)。接著對多個移動圖進行插補處理，並獲得多個視圖(步驟S303)。最後針對多個視圖進行合成處理，以獲得三維影像(步驟S304)。更進一步而言，本示範實施例之影像轉換方法可適用於影像顯示裝置，其中影像顯示裝置可將經過合成處理後的三維影像進行顯示。本示範實施例之影像轉換方法亦可適用於電腦可讀取紀錄媒體，其中電腦可讀取紀錄媒體用以儲存程式，程式執行本示範實施例之影像轉換方法。另一方面，本示範實施例之影像轉換方法亦可適用於電腦程式產品，經由 電腦載入程式以執行本示範實施例之影像轉換方法。除此之外，本示範實施例之影像轉換方法亦可適用於嵌入式系統(Embedded System)，其中嵌入式系統包括處理器與記憶體，記憶體儲存本示範實施例之影像轉換方法之程式碼，處理器執行程式碼以實施本示範實施例之影像轉換方法。上述舉例說明實施本示範實施例之影像轉換方法之裝置，惟實施方式不以此為限。
圖4A至圖4G繪示本發明一示範實施例之採用二個視圖之影像轉換方法之成果之示意圖。圖4A為步驟S301所接收的二維影像401，而圖4B為步驟S301所接收的深度圖402，其中深度圖402為二維影像401中物件(Object)的深度資訊。舉例來說，二維影像401中人影的物件深度較淺，而背景的深度較深。更進一步而言，深度圖402可由多個深度值D(i,j)構成，其中i與j標示深度值D(i,j)於深度圖402的像素座標，i與j為正整數。除此之外，深度值D(i,j)為灰階值。換句話說深度值D(i,j)為整數且0≦D(i,j)≦255。
在步驟S302中，利用深度圖與增益值GMw ，以對二維影像作移動處理並獲得N個移動圖，其中N個移動圖的像素移動量係根據增益值GMw 而變，N與w為正整數，且1≦w≦N。詳而言之，Sw (i,j)表示第w個移動圖之第i行第j列之像素移動量，p(i,j)與mw (i,j)分別代表二維影像401與第1移動圖403之第i行第j列之像素值，(i,j)為相對應的座標，此時w=1且i與j為正整數。據此，像素值 p(i,j)根據對應的像素移動量Sw (i,j)進行移動處理以獲得像素值mw (i,j)，其中像素移動量Sw (i,j)係根據增益值GMw 而變。換句話說，N個移動圖根據相對應的像素移動量Sw (i,j)，移動二維影像中之像素位置而得。舉例來說，為了獲得第1移動圖403，假設對應於像素值p(11,12)的像素移動量S1 (11,12)=2，則像素值p(11,12)右移兩個像素。也就是說，經過移動處理後，像素值m1 (13,12)為像素值p(11,12)，更進一步而言，若是採用右移的像素移動方向，則mw (i+Sw (i,j),j)=p(i,j)，亦即像素移動量Sw (i,j)可表示像素向右的移動量。
更進一步而言，像素移動量Sw (i,j)係根據深度圖402與增益值GMw 而得，其中Sw (i,j)=(D(i,j)/a)*GMw ，常數a與增益值GMw 可依據設計經驗而得。舉例來說，根據圖4A至圖4G所述示範實施例採用二個視圖，於是w=1,2。除此之外，假設常數a=1、GM1 =2且GM2 =4。根據上述，二維影像401可根據深度圖402的深度值D(i,j)與增益值GM1 以進行移動處理，也就是根據像素移動量S1 (i,j)=(D(i,j)/a)*GM1 進行移動處理，據以獲得第1移動圖403。除此之外，由於GM1 =2，於是獲得第1移動圖403的像素移動量S1 (i,j)為2的倍數。換句話說，二維影像401中每個像素值p(i,j)以2的倍數移動位置以獲得第1移動圖403，且移動位置的遠近與深度值D(i,j)有關。
另一方面，二維影像401可根據深度值D(i,j)與增益值GM2 以進行移動處理，亦即根據像素移動量 S2 (i,j)=(D(i,j)/a)*GM2 進行移動處理，據以獲得圖4E的第2移動圖405。除此之外，由於GM2 =4，於是獲得第2移動圖405的像素移動量S2 (i,j)為4的倍數。換句話說，二維影像401中每個像素值p(i,j)以4的倍數移動位置以獲得第2移動圖405，且移動位置的遠近與深度值D(i,j)有關。更進一步而言，上述像素移動量Sw (i,j)可為純量(scale)或向量(vector)據以實施，使用像素移動量Sw (i,j)的像素移動方向可以採用右移、左移、上移、下移、向量移動，或上述像素移動方向之各種組合。舉例來說，若是採用左移的像素移動方向則mw (i-Sw (i,j),j)=p(i,j)。
常數a可用以量化深度值D(i,j)。舉例來說，常數a可為大於0的正整數，假設深度值D(i,j)為正整數的灰階值，0≦D(i,j)≦255且a=64，則0≦D(i,j)/a<4。更進一步而言，假設D(i,j)/a經由例如四捨五入的截略(truncation)，則截略D(i,j)/a的結果為大於等於0且小於等於4的正整數。根據上述，常數a可用以調整像素移動量Sw (i,j)的移動遠近。
經過移動處理所獲得的多個移動圖可能會出現像素空洞。舉例來說，第1移動圖403可能會出現像素空洞410，亦即第1移動圖403中的斜紋。相同地第2移動圖405的斜紋亦為像素空洞。詳而言之，在步驟S302的移動處理中，並非所有第1移動圖403的像素值皆可透過二維影像401經由像素移動量Sw (i,j)而獲得。換句話說，第1移動圖403某些位置的像素值並未定義，這些未定義像素 值的位置為像素空洞。為了插補像素空洞，步驟S303接著對多個移動圖進行插補處理，並獲得多個視圖。
圖5A至5B繪示本發明一示範實施例之影像轉換方法之插補處理之示意圖。請參照圖5A，移動圖的部分區塊501包括多個像素值L1~L6與像素空洞H。為了插補像素空洞H，本示範實施例所採用的插補法可為平均插補法或中值插補法。詳而言之，假設上述移動處理中移動方向可以採用右移，則像素空洞H可以利用位於像素空洞H左側且鄰近像素空洞H的多個像素值(例如圖5A的像素值L1~L6)據以插補。在平均插補法中，像素空洞H的像素值為像素值L1~L6之平均值，而在中值插補法中，像素空洞H的像素值為像素值L1~L6之中間值。更進一步而言，插補處理可根據移動圖所採用的像素移動方向，選取多個鄰近像素空洞的像素值據以填補像素空洞。舉例來說，圖5A使用了6個像素值，圖5B中移動圖的部分區塊502使用了9個像素值，而移動圖經由插補處理之後則為視圖。使用多個像素值的數目可依據設計經驗而得。除此之外，本示範實施例所採用的插補法不以上述平均插補法或中值插補法為限。
圖6A至圖6D繪示插補處理之成果示意圖，其中移動圖經由插補處理之後則為視圖。圖6A中移動圖601包括像素空洞611。圖6B中的視圖602為移動圖601利用習知複製插補法而獲得，圖6C中的視圖603為移動圖601利用6個像素值的中值插補法而獲得，而圖6D中的視圖 604為移動圖601利用6個像素值的平均插補法而獲得，其中區域612於視圖602的位置、區域613於視圖603的位置，以及區域614於視圖604的位置，相對應於像素空洞611於移動圖601的位置。根據圖6A至圖6D所示，使用中值插補法而得的視圖603與使用平均插補法而得的視圖604，相較於習知複製插補法而得的視圖602，皆顯得較為自然順暢。
根據上述插補處理，圖4D的第1視圖404為圖4C的第1移動圖403經過6個像素值的平均插補法而獲得，而圖4F的第2視圖406為圖4E的第2移動圖405經過6個像素值的平均插補法而獲得。
在步驟S304中，多個視圖將進行合成處理，以獲得三維影像，其中合成處理依據面板而搭配設計。圖7A至圖7B繪示本發明一示範實施例之影像轉換方法之合成處理之示意圖。圖7A為面板(未繪示)的部分區塊701，其中面板採用二個視圖，紅色欄R1與R2、綠色欄G1與G2以及藍色欄B1與B2代表部分區塊701個別欄位，合成點V1代表填入第1視圖404相對應像素位置的像素值，合成點V2代表填入第2視圖406相對應像素位置的像素值。詳而言之，紅色欄R1依序填入第1視圖404相對應像素位置的像素值，綠色欄G1依序填入第2視圖406相對應像素位置的像素值，藍色欄B1依序填入第1視圖404相對應像素位置的像素值，於此類推。更進一步而言，根據移動圖403與405根據上述合成處理，據以獲得圖4G的 三維影像407。
根據上述採用二個視圖之影像轉換方法所述，本發明示範實施例亦可採用六個視圖據以實施。圖8A至圖8M繪示本發明另一示範實施例之採用六個視圖之影像轉換方法之成果之示意圖。根據本示範實施例之影像轉換方法，步驟S302利用深度圖402與多個增益值GMw ，以對二維影像401作移動處理並獲得多個移動圖，其中增益值GMw 可假設w=1~6。據此，二維影像401可根據深度圖402的深度值D(i,j)與增益值GM1 以進行移動處理，也就根據像素移動量S1 (i,j)=(D(i,j)/a)*GM1 進行移動處理，據以獲得圖8A的移動圖，根據像素移動量S2 (i,j)=(D(i,j)/a)*GM2 以獲得圖8C的移動圖，根據像素移動量S3 (i,j)=(D(i,j)/a)*GM3 以獲得圖8E的移動圖，根據像素移動量S4 (i,j)=(D(i,j)/a)*GM4 以獲得圖8G的移動圖，根據像素移動量S5 (i,j)=(D(i,j)/a)*GM5 以獲得圖8I的移動圖，根據像素移動量S6 (i,j)=(D(i,j)/a)*GM6 以獲得圖8K的移動圖。
另一方面，根據本示範實施例之影像轉換方法，步驟S303接著對上述移動圖進行插補處理，並獲得多個視圖。舉例來說，進行插補處理可採用6個像素值的平均插補法。據此，圖8A的移動圖利用6個像素值的平均插補法以獲得圖8B的視圖，圖8C的移動圖利用平均插補法以獲得圖8D的視圖。依此類推，圖8F的視圖對應於圖8E的移動圖，圖8H的視圖對應於圖8G的移動圖，圖8J的視圖對應於圖8I的移動圖，而圖8L的視圖對應於圖8K的 移動圖。
根據本示範實施例之影像轉換方法，步驟S304接著多個視圖將進行合成處理，以獲得三維影像。換句話說，圖8B、圖8D、圖8F、圖8H、圖8J與圖8L所示的視圖進行合成處理，據以獲得圖8M所示的三維影像。詳而言之，圖7B為面板(未繪示)的部分區塊702，其中面板採用六個視圖，紅色欄R1與R2、綠色欄G1與G2以及藍色欄B1與B2代表部分區塊702個別欄位。據此，在合成處理中，合成點V1代表填入圖8B的視圖中相對應像素位置的像素值，合成點V2代表填入圖8D的視圖中相對應像素位置的像素值，合成點V3代表填入圖8F的視圖中相對應像素位置的像素值，合成點V4代表填入圖8H的視圖中相對應像素位置的像素值，合成點V5代表填入圖8J的視圖中相對應像素位置的像素值，而合成點V6代表填入圖8L的視圖中相對應像素位置的像素值。根據上述合成處理，據以獲得圖8M所示的三維影像
根據上述，本發明之多個示範實施例所獲得的視圖較習知插補法顯得較為自然順暢。除此之外，本發明之多個示範實施例亦具有節省記憶體使用的優點。在習知製作三維影像時，須從記憶體中讀出符合左眼及右眼的影像或視圖，再將兩張影像做處理輸出。而根據上述示範實施例所述，接收自記憶體讀取的一個二維影像與一個深度圖，並利用移動處理便可以獲得多個移動圖，並進行後續之處理。據此，當面板採用的視圖越多時，舉例來說，當面板 採用六個視圖，則習知製作三維影像需讀取6個符合左眼的影像與6個符合右眼的影像，據以作後續合成處理。相較於習知技術，上述示範實施例僅須接收自記憶體讀取的一個二維影像與一個深度圖，並利用移動處理便可以獲得6個移動圖。接著針對6個移動圖進行插補處理以獲得6個視圖，其中當每個視圖產生時，每個視圖的資料可覆蓋於相對應的移動圖，進而節省記憶體使用。更進一步而言，上述示範實施例不會因為面板採用更多視圖，進而增加記憶體容量。
綜上所述，本發明所提供影像轉換方法可根據二維影像與對應的深度圖進而獲得三維影像。首先利用深度圖與多個增益值，以對影像作移動處理並獲得多個移動圖。接著對多個移動圖進行插補處理，除了獲得多個自然順暢的視圖外，亦可節省記憶體使用。最後針對多個視圖進行合成處理，以獲得三維影像。本發明之影像轉換方法可適用於影像顯示裝置、電腦可讀取紀錄媒體、電腦程式產品，或嵌入式系統。
雖然本發明已以示範實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可根據上述之示範實施例所教導、揭露或暗示的內容作些許之更動與潤飾，故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。
101‧‧‧左眼
102‧‧‧右眼
103‧‧‧背光模組
104‧‧‧液晶顯示面板
105‧‧‧柵欄
201、401‧‧‧二維影像
V11~V15、V21~V24‧‧‧像素
202、402‧‧‧深度圖
204、407‧‧‧三維影像
203、404、406、602、603、604‧‧‧視圖
S301~S304‧‧‧影像轉換方法之流程圖
403、405、601‧‧‧移動圖
H、410、611‧‧‧像素空洞
L1~L9‧‧‧像素值
612、613、614‧‧‧區域
R1、R2‧‧‧紅色欄
G1、G2‧‧‧綠色欄
B1、B2‧‧‧藍色欄
V1~V6‧‧‧合成點
501、502、701、702‧‧‧部分區塊
圖1是採用二個視圖之三維立體影像顯示器之架構圖。
圖2是本發明一示範實施例之影像轉換方法之示意圖。
圖3是本發明一示範實施例之影像轉換方法之流程圖。
圖4A至圖4G是本發明一示範實施例之採用二個視圖之影像轉換方法之成果之示意圖。
圖5A至5B是本發明一示範實施例之影像轉換方法之插補處理之示意圖。
圖6A至圖6D是插補處理之成果示意圖。
圖7A至圖7B是本發明一示範實施例之影像轉換方法之合成處理之示意圖。
圖8A至圖8M是本發明另一示範實施例之採用六個視圖之影像轉換方法之成果之示意圖。
S301~S304‧‧‧影像轉換方法之流程圖

Claims (10)

  1. 一種影像轉換方法，適用於一影像顯示裝置，該方法包括：取得一二維影像與相對應之一深度圖；根據該深度圖與N個增益值GMW ，對該二維影像作移動處理以獲得N個移動圖，其中各該移動圖中之像素移動量係根據相對應之該增益值GMW 而變，其中N、w為正整數，且1≦w≦N；分別針對該些移動圖進行插補處理以獲得相對應的多個視圖；以及針對該些視圖進行合成處理，以獲得一三維影像；其中，進行移動處理以計算該些移動圖中之像素移動量的公式如下：Sw (i,j)=(D(i,j)/a)*GMw ，其中Sw (i,j)表示第w個移動圖的像素移動量，(i,j)表示第w個移動圖之第i行第j列之像素座標，D(i,j)表示該深度圖之像素值，a表示一常數，其中i與j為正整數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像轉換方法，其中該常數a為大於0的整數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之影像轉換方法，其中該些移動圖係根據相對應的像素移動量Sw (i,j)，移動該二維影像中之像素位置而得。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之影像轉換方法，其中該像素移動量Sw (i,j)表示像素向右或向左的移動量。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之影像轉換方法，其中在分別針對該些移動圖進行插補處理以獲得相對應的該些視圖之步驟包括：根據各該移動圖中之像素移動方向，選取鄰近於一像素空洞之多個像素值之平均值以填補該像素空洞。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之影像轉換方法，其中在分別針對該些移動圖進行插補處理以獲得相對應的該些視圖之步驟包括：根據各該移動圖中之像素移動方向，選取鄰近於一像素空洞之多個像素值之中間值以填補該像素空洞。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之影像轉換方法，其中在針對該些視圖進行合成處理，以獲得該三維影像之步驟包括：根據該些視圖所對應的像素位置，將該些視圖顯示於該影像顯示裝置上。
  8. 一種電腦程式產品，經由一電腦載入該程式執行下列步驟：取得一二維影像與相對應之一深度圖；根據該深度圖與N個增益值GMW ，對該二維影像作移動處理以獲得N個移動圖，其中各該移動圖中之像素移動量係根據相對應之該增益值GMW 而變，其中N、w為正整數，且1≦w≦N；分別針對該些移動圖進行插補處理以獲得相對應的多個視圖；以及 針對該些視圖進行合成處理，以獲得一三維影像；其中，進行移動處理以計算該些移動圖中之像素移動量的公式如下：Sw (i,j)=(D(i,j)/a)*GMw ，其中Sw (i,j)表示第w個移動圖的像素移動量，(i,j)表示第w個移動圖之第i行第j列之像素座標，D(i,j)表示該深度圖之像素值，a表示一常數，其中i與j為正整數。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電腦程式產品，其中在分別針對該些移動圖進行插補處理以獲得相對應的該些視圖之步驟包括：根據各該移動圖中之像素移動方向，選取鄰近於一像素空洞之多個像素值之平均值以填補該像素空洞。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之電腦程式產品，其中在分別針對該些移動圖進行插補處理以獲得相對應的該些視圖之步驟包括：根據各該移動圖中之像素移動方向，選取鄰近於一像素空洞之多個像素值之中間值以填補該像素空洞。
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