TWI436636B - 三維視訊影像調整方法及裝置 - Google Patents

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Description

三維視訊影像調整方法及裝置
本發明係關於三維影像技術，更係關於一種能夠避免三維影像造成觀賞者不適的三維視訊影像調整方法及裝置。
人眼的雙眼視差(binocular parallax)是讓人產生深度知覺(depth perception)的主要原因，而目前的三維(3D)顯示技術即是利用此一原理達成。
第1A及1B為雙眼視差的示意圖。當人眼的焦距落在螢幕上之P2點時，稱為零視差；當焦距落在螢幕後方之P1點時，稱為正視差；而當焦距落在螢幕前方之P3點時，稱為負視差。正視差與負視差會分別讓人產生影像內凹或影像外凸的深度知覺。第2圖為三維顯示技術之示意圖。目前的三維顯示技術中，首先可依據一原始的二維畫面(如第2圖上)而產生影像內容大致相同的一左眼畫面(如第2圖左下)及一右眼畫面(如第2圖右下)，但將畫面中部分物件(如圖中三角形體)偏移原位。第2圖中的顯示方式係將左眼畫面中的三角形體往正方形體的右方偏移，並將關聯於該左眼畫面的右眼畫面中的三角形體往正方形體的左方偏移，此舉即可使影像在人眼中產生負視差，而讓人有三角形體較正方形體更為接近自己的感受。正視差的顯示方式亦可以此類推。
儘管三維顯示技術帶給觀賞者身歷其境的視覺感受，但若播放影片時一味採用三維畫面，仍易使觀賞者產生暈眩等不適感，反而妨礙了觀影品質。因此，需要一種能夠將三維視訊之影像進行適當地調整的新方法。
本發明提供一種三維視訊影像調整方法，包括：接收一三維視訊，其中該三維視訊包括複數幀畫面，各幀畫面分別包括複數個影像區塊；由同一影像區塊在該複數幀畫面中出現的位置，計算該影像區塊的位移量，並由該複數幀畫面的該複數個影像區塊的位移量，計算該三維視訊之影像複雜度；當該三維視訊之影像複雜度超過一預設值時，將該三維視訊以二維模式顯示；以及當該三維視訊之影像複雜度低於該預設值時，將該三維視訊以三維模式顯示。
本發明另提供一種三維視訊影像調整方法，包括：接收一三維視訊，其中該三維視訊包括複數幀畫面，各幀畫面分別包括複數個影像區塊；依據該三維視訊中關聯的一左眼畫面及一右眼畫面，分析取得該左眼畫面及該右眼畫面之雙眼視差(binocular parallax)值由同一影像區塊在該複數幀畫面中出現的位置，計算該影像區塊的位移量，並由該複數幀畫面的該複數個影像區塊的位移量，計算該三維視訊之影像複雜度；當該三維視訊之影像複雜度超過一預設值時，將該三維視訊以二維模式顯示，其中該三維模式係依據該三維視訊之影像複雜度調整該三維視訊之各幀畫面之各影像區塊的雙眼視差值；以及當該三維視訊之影像複雜度低於該預設值時，將該三維視訊並以三維模式顯示，其中該二維模式係將該三維視訊之各幀畫面之各影像區塊的雙眼視差值歸零，進一步調整該三維視訊之各幀畫面中各影像區塊的景深清晰度。
本發明另提供一種三維視訊影像調整裝置，包括：一影像接收單元，用以接收一三維視訊，其中該三維視訊包括複數幀畫面，各幀畫面分別包括複數個影像區塊；一影像複雜度計算單元，耦接至該影像接收單元，用以由同一影像區塊在該複數幀畫面中出現的位置，計算該影像區塊的位移量，並由該複數幀畫面的該複數個影像區塊的位移量，計算該三維視訊之影像複雜度；一二維顯示單元，耦接至影像複雜度計算單元，用以當該三維視訊之影像複雜度超過一預設值時，將該三維視訊以二維模式顯示；以及一三維顯示單元，耦接至影像複雜度計算單元，用以當該三維視訊之影像複雜度低於該預設值時，將該三維視訊以三維模式顯示。
本發明主要之目的在提供一種能夠將三維視訊之影像進行適當地調整，以避免觀賞者產生暈眩等不適感之方法及裝置。
下文為介紹本發明之最佳實施例。各實施例用以說明本發明之原理，但非用以限制本發明。本發明之範圍當以後附之權利要求項為準。
為了帶給三維影像的觀賞者更舒適的觀影感受，本發明提供一種新的三維視訊影像調整方法，其目的在當三維視訊之畫面過度紛亂時，降低該三維視訊所營造的立體感，甚至在必要時將三維視訊轉換成二維視訊，並在當三維視訊之畫面過度平靜時，強化該三維視訊之立體感。
第3圖為依據本發明一實施例之三維視訊影像調整方法流程圖。本發明之三維視訊影像調整方法300包括步驟S310至S350，分別說明於下：
在步驟S310中，首先接收一三維視訊。第4圖為一實施例中三維視訊之影像結構圖，其中，三維視訊包括連續的複數幀畫面(例如(n-1)_L、(n-1)_R、n_L、n_R、(n+1)_L、(n+1)_R)，其中符號_L與_R分別表示關聯的一左眼畫面及一右眼畫面。各幀畫面又包括複數個影像區塊，下文將再詳述。
在步驟S320中，本發明可依據該三維視訊中關聯的左眼畫面及右眼畫面(例如畫面n_L與n_R)，分析取得該幀畫面之各影像區塊之雙眼視差(binocular parallax)值。在一實施例中，分析取得雙眼視差值的方法可採用影像關聯(image correlation)技術。舉例而言，可將左眼畫面n_L切割成多個3×3像素的影像區塊，並將每一個影像區塊以水平方向與右眼畫面n_R進行掃描比對(如第5圖所示)，並在找到相同的影像區塊時停止掃描。掃描時，影像區塊由原點移動至終點的水平的移動距離y即可被定義為該影像區塊的「雙眼視差值」。在此實施例中，當雙眼視差值y=0即表示該影像區塊為零視差，該影像區塊成像於螢幕上；當雙眼視差值y>0即表示該影像區塊為正視差，該影像區塊成像於螢幕後方；而當雙眼視差值y<0即表示該影像區塊為負視差，該影像區塊成像於螢幕前方。為了方便理解，可將一幀畫面中所有影像區塊之雙眼視差值集合並予以正規化，以產生可表達影像外凸或內凹的z平面圖，如第6A及6B圖所示。第6A圖為一原始影像圖，而第6B圖則為對應該原始影像、並以灰階0~255表示的z平面圖，其中，具有灰階值128之影像區塊為零視差，而灰階值大於及小於128之影像區塊之雙眼視差值則分別表示影像區塊為負視差與正視差。
在步驟S330中，本發明可由同一影像區塊在該複數幀畫面中出現的位置，計算該影像區塊的位移量，並由該複數幀畫面的該複數個影像區塊的位移量，計算該三維視訊之影像複雜度。在一實施例中，計算各影像區塊的位移量的方法亦可採用上述影像關聯技術。值得注意的是，上述計算「雙眼視差值」的方法，係將屬於同一時間而彼此關聯的左、右眼畫面(例如n_L與n_R)相互比對(由於左、右眼畫面常採循序播放，因此實際上兩關聯的左、右眼畫面播放的時間仍稍有間隔)；但此處計算「位移量」係將鄰近但不同時間點上的兩幀畫面相互比對，目的在衡量畫面中一影像區塊的動態。舉例而言，可將一時間點上左眼畫面n_L中一影像區塊，與下個時間點上左眼畫面(n+1)_L中相鄰近之區域進行掃描比對，當發現相同或相似之影像區塊時，即可計算其中該影像區塊之位移量m。雖然上述實施例以相鄰時間點之兩畫面(n_L、(n+1)_L)為例，但本發明不必以此為限。在取得各影像區塊之位移量m後，舉例而言，可將一定時間長度的三維視訊中所有畫面的所有的影像區塊之位移量進行加總或取平均，進而計算得到該段三維視訊整體影像複雜度。熟悉本技藝人士可採用各種演算方式進行計算，在此不再贅述。
之後，本發明之流程進一步將該三維視訊之影像複雜度與一預設值進行比較，以判斷應該採取何種模式顯示該三維視訊。在步驟S340中，當該三維視訊之影像複雜度超過該預設值時，將該三維視訊以二維模式顯示；而在步驟S350中，當該三維視訊之影像複雜度低於該預設值時，將該三維視訊以三維模式顯示。詳細地說，本發明在當三維視訊中出現過度變動的情形時，會將原本的三維影像「二維化」以避免觀賞者不適，並在當三維視訊畫面接近靜止時，繼續採用三維影像顯示，以保留三維效果帶來之觀影樂趣。所謂的「二維模式」(或稱為「二維化」)，舉例而言，係將該三維視訊中各幀畫面之各影像區塊的雙眼視差值歸零，意即將左眼畫面與右眼畫面調整成完全相同。熟悉本技藝者可依據經驗或喜好自由設定該預設值之大小，以達到最舒適的觀影品質。
然而，在步驟S340之二維模式中，若僅單純使複雜的畫面二維化，將使畫面過於單調而失去觀影樂趣，亦可能會使切換模式前後的畫面彼此不協調。因此，本發明之二維模式將進一步調整三維視訊中各幀畫面之各影像區塊的景深清晰度(definition of depth)。值得注意的是，前述的「深度知覺(depth perception)」係利用雙眼視差之原理而達成，是一種三維影像顯示技術，而此處的「景深清晰度」係將二維畫面的前、中、後景之清晰度進行不同程度的銳利化或模糊化，雖然亦會產生些許立體感，但此方法仍為一種二維影像顯示技術。
第7圖為本發明在二維模式下調整景深清晰度的方法流程圖。該調整景深清晰度的方法700包括：在步驟S702中，將分析取得的各幀畫面之所有影像區塊的雙眼視差值y取平均而得到一平均雙眼視差值yav ；在步驟S704中，將該幀畫面中雙眼視差值低於該平均雙眼視差值yav 的影像區塊的景深清晰度調高；以及在步驟S706中，將該幀畫面中雙眼視差值高於該平均雙眼視差值yav 的影像區塊的景深清晰度調低。從求取的平均雙眼視差值yav 即可分辨該幀畫面中何處應為前景而何處應為後景。透過步驟S704及S706分別將前景區「銳利化」以及將後景區「模糊化」的過程，即可使觀賞者得到前後景分明的二維影像。
雖然本發明在進入流程S350之後仍會將三維視訊以三維模式顯示，但此處之三維顯示方式亦與先前技術不同。本發明在三維模式下，會依據該三維視訊之影像複雜度，對該三維視訊之各幀畫面之各影像區塊的雙眼視差值做進一步的調整，其調整的原則主要是將上述雙眼視差值之調整量與該三維視訊之影像複雜度保持反比關係。第8A圖為將雙眼視差值以線性反比於影像複雜度之方式進行調整之示意圖；第8B圖係以S形曲線取代第8A圖之直線而將雙眼視差值以非線性反比於影像複雜度之方式進行調整之示意圖。兩種方法皆是在畫面複雜度超過一特定值時(如圖中之C點之右部)，同時將正視差及負視差的幅度調小，並在畫面複雜度低於該特定值時(如圖中之C點之左部)，同時將正視差及負視差的幅度調大。此步驟的目的在於彈性調整三維視訊所造成的深度知覺。換言之，當畫面紛亂時，本發明可用以減少畫面立體感帶給觀賞者的不適，而當畫面相對平靜時，本發明又可增加畫面立體感以加強觀影樂趣。值得注意的是，當本發明之方法在偵得畫面複雜度超過前述預設值(如圖中之D)時，會將關聯的左右眼畫面之雙眼視差值歸零(即「二維化」)，如前文所述。熟悉本技藝人士可依照本發明所揭露之技術，採用適當的演算法調整三維視訊中各影像區塊的雙眼視差值，本發明不必以上述實施例為限。
除了上述之三維視訊影像調整方法之外，本發明另提供一種三維視訊影像調整裝置，以進行前述影像調整功能。第9圖為依據本發明一實施例之三維視訊影像調整裝置900之示意圖。本發明之影像調整裝置900包括：一影像接收單元910，用以接收一三維視訊，其中該三維視訊包括複數幀畫面，各幀畫面分別包括複數個影像區塊；一影像複雜度計算單元920，耦接至該影像接收單元910，用以由同一影像區塊在該複數幀畫面中出現的位置，計算該影像區塊的位移量，並由該複數幀畫面的該複數個影像區塊的位移量，計算該三維視訊之影像複雜度；一二維顯示單元930，耦接至影像複雜度計算單元920，用以當該三維視訊之影像複雜度超過一預設值時，將該三維視訊以二維模式顯示；以及一三維顯示單元940，耦接至影像複雜度計算單元920，用以當該三維視訊之影像複雜度低於該預設值時，將該三維視訊以三維模式顯示。由於本發明之三維視訊影像調整裝置900具有對應前述三維視訊影像調整方法之功能，熟悉本技藝人士可參照前述實施例而了解該三維視訊影像調整裝置900所能達成之效果，故在此不再贅述。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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。
(n-1)_L、(n-1)_R、n_L、n_R、(n+1)_L、(n+1)_R．．．畫面
900．．．三維視訊影像調整裝置
910．．．影像接收單元
920．．．影像複雜度計算單元
930．．．二維顯示單元
940．．．三維顯示單元
第1A為雙眼視差的示意圖。
第1B為雙眼視差的示意圖。
第2圖為三維顯示技術之示意圖。
第3圖為依據本發明一實施例之三維視訊影像調整方法流程圖。
第4圖為一實施例中三維視訊之影像結構圖。
第5圖為將一影像區塊以水平方向與左眼畫面進行掃描比對之示意圖。
第6A圖為一原始影像。
第6B圖為對應第6A圖原始影像之的z平面圖。
第7圖為本發明在二維模式下調整景深清晰度的方法流程圖。
第8A圖為將雙眼視差值以線性反比於影像複雜度之方式進行調整之示意圖。
第8B圖係以S形曲線取代第8A圖之直線而將雙眼視差值以非線性反比於影像複雜度之方式進行調整之示意圖。
第9圖為依據本發明一實施例之三維視訊影像調整裝置之示意圖。
S310~S350．．．步驟

Claims (20)

  1. 一種三維視訊影像調整方法，包括：接收一三維視訊，其中該三維視訊包括複數幀畫面，各幀畫面分別包括複數個影像區塊；由同一影像區塊在該複數幀畫面中出現的位置，計算該影像區塊的位移量，並由該複數幀畫面的該複數個影像區塊的位移量，計算該三維視訊之影像複雜度；當該三維視訊之影像複雜度超過一預設值時，將該三維視訊以二維模式顯示；以及當該三維視訊之影像複雜度低於該預設值時，將該三維視訊以三維模式顯示。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的三維視訊影像調整方法，更包括：依據該三維視訊中關聯的一左眼畫面及一右眼畫面，分析取得該左眼畫面及該右眼畫面之雙眼視差(binocular parallax)值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的三維視訊影像調整方法，其中該二維模式係將該三維視訊之各幀畫面之各影像區塊的雙眼視差值歸零。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的三維視訊影像調整方法，其中該二維模式更進一步調整該三維視訊之各幀畫面中各影像區塊的景深清晰度(definition of depth)。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的三維視訊影像調整方法，其中在該二維模式下調整景深清晰度的方法包括：將分析取得的各幀畫面之所有影像區塊的雙眼視差值取平均而得到一平均雙眼視差值；將該幀畫面中雙眼視差值低於該平均雙眼視差值的影像區塊的景深清晰度調高；以及將該幀畫面中雙眼視差值高於該平均雙眼視差值的影像區塊的景深清晰度調低。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的三維視訊影像調整方法，其中該三維模式係依據該三維視訊之影像複雜度調整該三維視訊之各幀畫面之各影像區塊的雙眼視差值。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的三維視訊影像調整方法，其中該三維視訊之各幀畫面之各影像區塊的雙眼視差值之調整量係與該三維視訊之影像複雜度呈線性反比。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的三維視訊影像調整方法，其中該三維視訊之各幀畫面之各影像區塊的雙眼視差值之調整量係與該三維視訊之影像複雜度呈非線性反比。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的三維視訊影像調整方法，其中計算各影像區塊的位移量的方法係採用影像關聯(image correlation)技術。
  10. 如申請專利範圍第2項所述的三維視訊影像調整方法，其中分析取得雙眼視差值的方法係採用影像關聯(image correlation)技術。
  11. 一種三維視訊影像調整方法，包括：接收一三維視訊，其中該三維視訊包括複數幀畫面，各幀畫面分別包括複數個影像區塊；依據該三維視訊中關聯的一左眼畫面及一右眼畫面，分析取得該左眼畫面及該右眼畫面之雙眼視差(binocular parallax)值由同一影像區塊在該複數幀畫面中出現的位置，計算該影像區塊的位移量，並由該複數幀畫面的該複數個影像區塊的位移量，計算該三維視訊之影像複雜度；當該三維視訊之影像複雜度超過一預設值時，將該三維視訊以二維模式顯示，其中該三維模式係依據該三維視訊之影像複雜度調整該三維視訊之各幀畫面之各影像區塊的雙眼視差值；以及當該三維視訊之影像複雜度低於該預設值時，將該三維視訊並以三維模式顯示，其中該二維模式係將該三維視訊之各幀畫面之各影像區塊的雙眼視差值歸零，進一步調整該三維視訊之各幀畫面中各影像區塊的景深清晰度。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的三維視訊影像調整方法，其中在該二維模式下調整景深清晰度的方法包括：將分析取得的各幀畫面之所有影像區塊的雙眼視差值取平均而得到一平均雙眼視差值；將該幀畫面中雙眼視差值低於該平均雙眼視差值的影像區塊的景深清晰度調高；以及將該幀畫面中雙眼視差值高於該平均雙眼視差值的影像區塊的景深清晰度調低。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的三維視訊影像調整方法，其中該三維視訊之各幀畫面之各影像區塊的雙眼視差值之調整量係與該三維視訊之影像複雜度呈反比。
  14. 一種三維視訊影像調整裝置，包括：一影像接收單元，用以接收一三維視訊，其中該三維視訊包括複數幀畫面，各幀畫面分別包括複數個影像區塊；一影像複雜度計算單元，耦接至該影像接收單元，用以由同一影像區塊在該複數幀畫面中出現的位置，計算該影像區塊的位移量，並由該複數幀畫面的該複數個影像區塊的位移量，計算該三維視訊之影像複雜度；一二維顯示單元，耦接至影像複雜度計算單元，用以當該三維視訊之影像複雜度超過一預設值時，將該三維視訊以二維模式顯示；以及一三維顯示單元，耦接至影像複雜度計算單元，用以當該三維視訊之影像複雜度低於該預設值時，將該三維視訊以三維模式顯示。
  15. 如申請專利範圍第14項之三維視訊影像調整裝置，其中該影像複雜度計算單元更依據該三維視訊中關聯的一左眼畫面及一右眼畫面，分析取得該左眼畫面及該右眼畫面之雙眼視差(binocular parallax)值。
  16. 如申請專利範圍第15項之三維視訊影像調整裝置，其中該二維顯示單元在二維模式下用以將該三維視訊之各幀畫面之各影像區塊的雙眼視差值歸零。
  17. 如申請專利範圍第16項之三維視訊影像調整裝置，其中該二維顯示單元在二維模式下更用以進一步調整該三維視訊之各幀畫面中各影像區塊的景深清晰度(definition of depth)。
  18. 如申請專利範圍第17項之三維視訊影像調整裝置，其中該二維顯示單元在二維模式下調整景深清晰度的方法包括：將分析取得的各幀畫面之所有影像區塊的雙眼視差值取平均而得到一平均雙眼視差值；將該幀畫面中雙眼視差值低於該平均雙眼視差值的影像區塊的景深清晰度調高；以及將該幀畫面中雙眼視差值高於該平均雙眼視差值的影像區塊的景深清晰度調低。
  19. 如申請專利範圍第17項之三維視訊影像調整裝置，其中該三顯示單元在三維模式下更用以依據該三維視訊之影像複雜度調整該三維視訊之各幀畫面之各影像區塊的雙眼視差值。
  20. 如申請專利範圍第18項之三維視訊影像調整裝置，其中該三維視訊之各幀畫面之各影像區塊的雙眼視差值之調整量係與該三維視訊之影像複雜度呈反比。
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