专利名称：平面影像转换成立体影像技术的制作方法
1.技术领域平面影像转换成立体影像技术属于影像处理技术领域，涉及一种将平面影像转换成立体影像的技术，特别是涉及一种将普通电影/电视/投影等平面影像转换成相应的立体影像的技术。
2.技术背景立体电影、立体电视，、立体投影等因为可以使观众产生身临其境的视觉效果而深受人们的喜爱。立体的视觉效果是仿照人眼睛观察事物时的生理/心理过程而产生，通过将事物的影像从两个不同的角度拍摄记录下来，再同时播放，利用偏振光，液晶开关，或红蓝眼镜，使观众的左右眼分别看到两个不同角度记录的影像，从而产生立体的视觉效果。在这个过程当中，最关键的是制作立体影像所需的两个影像序列。现有的立体影像制作技术主要有两种一种是双机立体方式，由两台摄影/摄像机同时拍摄，将影像记录在两个影像记录载体上。另一种是单机立体方式，使用一台双镜头摄影/摄像机拍摄，将影像记录在一个影像记录载体的两个记录轨道上。不论何种方式，现有的立体影像制作技术有以下共同点1必需同时记录两个影像序列，要么使用两台摄影/摄像机，要么使用特制摄影/摄像机，在摄制过程当中，必须实现两个摄像头的同步对焦，同步拍摄，摄制技术复杂。2影像剪辑要用人工方式，而要使观众产生持续稳定的立体感，对两个影像序列的剪辑必需精确到具体的某一幀画面，稍有误差就使立体的效果消失，因此，立体影像的后期制作是一项费事费力，耗资巨大的工程。由于以上原因，立体影像的制作成本十分高昂，成为制约立体电影，立体电视，立体投影等立体影像领域发展的主要原因。
3.发明内容为克服现有立体影像制作技术的局限，本发明提供了将平面影像转换成立体影像的技术。该技术只需要一个影像序列，仿照产生立体影像的原理，通过计算机处理，将一个平面影像序列自动转换成立体影像的两个序列。由于只需要一个影像序列，该技术直接避免了使用双摄像/摄影机拍摄时必须解决的同步对焦，同步拍摄的问题，而且由于使用计算机处理，对两个影像序列的剪辑可以精确自动地完成。
为了解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是1.先用数字化设备将平面影像数字转化成相应的数字影像序列，供计算机处理。
2.由计算机对数字影像序列进行频谱分析，区分出静止影像序列，运动影像序列，发生场景切换三种情况，仿照立体影像的产生原理，由平面影像的一个序列，产生立体影像的两个序列。
3.将产生的立体影像的两个序列进弯曲处理。
4.将最后产生的立体影像序列进行影像合成，以提供给不同的立体影像播放设备。采用已有的立体影像播放/收看设备即可以观看。
使用本发明专利可以获得的有益效果是(1)能够将已有的普通电影/电视/投影等影像自动转换成相应的立体影像。(2)可以作为拍摄制作立体电影/电视/投影等立体影像的新方法，只使用一部摄像/摄影机拍摄，由计算机自动进行影像的剪辑处理，直接降低了摄制的技术难度和制作成本。(3)采用计算机影像处理技术可以对影像进行弯曲，失真，场景宣染的处理，可以进一步强化影像的艺术效果。
4.
图1是本发明专利将平面影像序列转换成立体影像序列方案的一个实施例。
图2说明了本发明专利一个实施例对数字影像序列的频谱分析过程。
图3说明了本发明专利一个实施例对静止影像序列的处理过程。
图4说明了本发明专利一个实施例对运动影像序列的处理过程。
图5说明了本发明专利一个实施例对发生场景切换序列的处理过程。
图6说明了本发明专利一个实施例对影像进行弯曲处理的过程。
5.具体实施方式
图1说明了本发明专利将平面影像序列转换成立体影像序列总体方案的一个实施例。首先将要处理的平面影像用数字化设备转换成数字影像，将数字影像放在计算机缓冲区110中，同时对每一幀影像提取它的缩略点阵图，比如64×64点阵，点阵的大小依计算机的处理能力而定，对缩略点阵图进行时频变换，产生影像的频谱序列，存储于频谱序列缓冲区111中。频谱序列比较器112从111中依此读取相邻的两幀影像的频谱图，进行比较，可以区分出影像是静止影像，运动影像或是发生场景切换三种情况，依照产生立体影像的基本原理，直接从数字影像缓冲区110中可以产生立体影像的两个序列，设为A序列和B序列，然后对A，B序列分别进行弯曲处理，就可以得到立体数字影像最终的两个序列，将最后产生的立体影像序列依据不同的播放设备进行影像合成，产生立体电影、立体电视、立体投影等各种播放设备的影像输出。其中频谱序列比较器112是整个系统的中枢，它控制和实现对频谱序列的前向搜索、频谱比较、立体影像生成和弯曲处理等过程。
图2说明了本发明专利一个实施例对数字影像频谱序列进行分析和处理的过程。谱序列比较器从频谱序列缓冲区111中读取相邻的两幅频谱图进比较，设为第K幀和第K+1幀，如果这两幀影像频谱特征没有或几乎不发生变化的是静止影像序列；如果这两幀影像的频谱特征发生变化，但特征相似，属于运动影像序列；如果这两幀影像的频谱特征完全不同，属于场景切换的情况。对三种情况下的影像序列分别采取不同的处理方法，生成相应的立体影像序列，之后使谱序列比较器的指针指向下一幀，即第K+1幀，继续进行频谱序的比较过程。频谱分析可以用差值加权和的数学方法完成。
图3说明了本发明专利一个实施例对静止影像的处理过程。人眼睛观察事物时，由于左右眼睛存在的视距差，左右眼看到的是两幅相似但有差别的图像，左眼看到的影像是比实际位置向右偏的影像，右眼看到的影像是比实际位置向左偏的影像，这两幅相似但有差别的图像在人脑中，就可以产生立体的视觉效果。由此可见，采用一定的技术处理，将平面影像进行偏移，产生两个相似但有差别的影像，就可以获得立体的影像效果。
可以采取以下两种方式进行处理1)将平面静止影像序列中每一幅向右偏移，生成立体影响所需的一个影像序列，设为A序列。
2)再将平面静止影像序列中每一幅向左偏移，生成立体影响所需的第二个影像序列，设为B序列。
或是3)平面静止影像序列直接作为立体影像的A序列。
4)再将平面静止影像序列中每一幅都向左偏移，或都向右偏移，生成立体影像需的B序列。
在图3中，影像处理计算机在频谱缓冲区111中搜索到5幀影像1，2…5属于一个平面静止影像序列，依据本发明专利对静止影像的处理的一个方案，可以将该影像序列直接从数字影像缓冲110区中取出作为立体影像的A序列A1，A2…A5，同时将每一幀进行左偏移，产生立体影像的B序列B1，B2…B5。
图4说明了本发明专利一个实施例对运动影像的处理过程。运动影像的产生有两个原因1)物体本身的移动。
2)观察者的移动。
无论运动产生是由何种方式所引起，观察者的左右眼睛所获得的影像序列都有以下特点在同一时刻，两个序列中的影像都不同，但由于运动的原因，一个序列在T时刻的影像在T+ΔT时刻将出现在另一个序列中。这样，观察者的双眼看到的运动物体立体影像实际是两个是相同但有时间差别的影像序列。依据这样的特点，如果将运动平面影像序列进行适当的时间移位，就可以由一个平面影像序列产生立体影像的两个序列。以下是本发明专利对平面运动影像的处理方法1)将该平面运动影像序列直接作为立体影像的一个序列，设为A序列。
2)然后对A序列中每一幅影像，设位于T时刻，进行前向搜索，在A序列或原序列中寻找在T时刻匹配的的另一序列的影像，所谓匹配是指这两幅影在同时播放时可以使观众产生稳定持续的立体视觉效果，设搜索到的影像位于T+ΔT时刻，将该时刻的影像作为第二影像序列在T时刻的影像。ΔT时间的长短由影像运动的实际情况而定，运动快时，ΔT就短；运动慢时，ΔT就取得长。
在图4中，影像处理计算机在频谱缓冲区111中搜索到影像N，N+1，N+2…N+4…属于一个平面运动影像序列，依据本发明专利对运动影像的处理的方案，先将该影像序列直接从数字影像缓冲110区中取出作为立体影像的A序列N，N+1…N+4…，同时对A序列中的每一幀都前向搜索与其相匹配的B序列影像，实施例中搜索到的影像是N+2与N匹配，N+3与N+1匹配，N+4与N+2匹配，…，这样就可以由一个平面影像序列产生立体影像的两个序列。
图5说明了本发明专利一个实施例对发生场景切换序列的处理过程。在场景切换中可能出现的情况有
1)由一个静止场景切换到另一个静止场景。
2)由一个静止场景切换到另一个运动场景。
3)由一个运动场景切换到另一个运动场景。
4)由一个运动场景切换到另一个静止场景。
对于1)2)两种情况，前一场景是静止的影像序列，其立体影像序列可以全部由在切换点前的影像序列产生。对于3)4)两种情况，前一场景是运动的影像序列，由于在处理运动立体影像时是采用从后继幀中搜索匹配影像，最终会导致场景切换前一个序列的一段影像不能与另一序列相匹配。这时候如果用后场景的影像序列来补充，就会出现瞬间的前后场景重叠的画面，破坏了立体的视觉效果。为了避免这种情况的发生，必需将前场景在切换点前一段无法匹配的影像序列丢弃。由新场景开始继续处理影像的转换过程。
因而对于包含场景切换的影像序列，采取以下的处理方法1)在平面影像序列中前向搜索时，记录场景切换点，对切换点前的立体影像序列只能在前场景的影像序列中搜索产生。
2)将切换点前无法找到匹配的影像序列丢弃，由新场景开始新的影像序列转换过程。
在图5中，影像处理计算机在频谱缓冲区111中搜索到影像…N-2，N-1，N，N+1，N+2，N+3…是包含了场景切换的一个平面影像序列，切换点在N。依据本发明专利对发生场景影像序列的处理的方案，在搜索匹配过程中，出现A序列N-4，N-3，N-2与B系列N-2，N-1，N匹配，然而最终出现A序列的N-1，N无法找到在B序列中匹配的影像。这时候就将A序列的N-1，N两幀影像丢弃，由新场景开始产生立体影像序列。这样一来A序列的N-4，N-3，N-2，N+1，N+2，N+3…，对应B序列的N-2，N-1，N，N+2，N+3，N+4…。
图6说明了本发明专利一个实施例对影像进行弯曲处理的过程。对平面影像序列在分别依照静止、运动、场景切换三种情况进行处理产生相应的立体影像序列之后，为了进一步增强影像的立体效果，对立体影像的两个序列分别进行程度相同的弯曲处理。依照人体的视觉特点，人的眼睛对于弯曲面上的影像，视距差更加明显，更容易产生立体的视觉效果。因而，可以将立体影像的两个序列，进行曲率相同的弯曲处理，使原来处于矩形区域内的影像，映射到扇弧形区域。这样处理之后，可以增加立体影像的景深，强化了立体的效果。
经由以上过程处理产生的两个立体影像的数字序列，可以进行影像合成产生不同立体影像播放设备的影像输出。使用现有的立体影像播放/观看设备，即可观看。
权利要求
1.平面影像转换成立体影像技术，可以将一个平面影像序列，通过计算机处理自动转换成立体影像所需的两影像序列。该技术包括以下步骤用数字化设备将平面影像数字化成相应的数字影像序列，供计算机处理。由计算机对数字影像序列进行频谱分析，区分出静止影像序列、运动影像序列、场景切换三种情况，分别处理，产生立体影像的两个序列。将产生的立体影像的两个序列进弯曲处理。将最后产生的立体影像序列进行影像合成，生成不同的播放设备(比如立体电影，立体电视，立体投影等)需要的影像输出。
2.依据权利要求1的方法，其中“对数字影像进行频谱分析，区分出静止影像序列、运动影像序列、场景切换序列三种情况，分别处理，产生立体影像的两个序列”步骤包括以下步骤进行时频变换。对频谱序列进行比较分析，区分出静止影像序列、运动影像序列、场景切换序列。将静止影像序列转换成相应的立体影像序列。将运动影像序列转换成相应的立体影像序列。场景切影像换序列的处理。
3.依据权利要求2的方法，其中“将静止影像序列转换成相应的立体影像序列”步骤包括以下步骤将静止影像向左偏移产生立体影像的一个序列。将静止影像向右偏移产生立体影像的另一个序列。或者将平面静止影像序列直接作为立体影像的一个序列。再将平面静止影像序列中每一幅都向左偏移，或都向右偏移，生成立体影像的另一个序列
4.依据权利要求2的方法，其中“将运动影像序列转换成相应的立体影像序列”步骤包括以下步骤将该平面运动影像序列直接作为立体影像的一个序列。对该序列中每一幅影像，进行前向搜索，在该序列中寻找与其匹配的另一序列的影像。
5.依据权利要求2的方法，其中“场景切换影像序列的处理”步骤包括以下步骤在平面影像序列中前向搜索时，记录场景切换点，对切换点前的立体影像序列只能在前场景的影像序列中搜索产生。将切换点前无法找到匹配的影像序列丢弃，由新场景开始新的影像序列转换过程。
6.依据权利要求1的方法其中“对两个影像序列进行弯曲处理”步骤包括以下步骤将立体影像的两个序列，进行曲率相同的弯曲处理，将矩形区域内的影像映射到扇弧形区域。
全文摘要
平面影像转换成立体影像技术属于影像处理技术领域。该技术只需对一个平面影像序列进行分析处理，就可以制作出立体影像所需的两个序列，同时由于采用的计算机处理方式，影像的剪辑可以自动完成，极大的降低了立体影像的制作成本；解决了现有立体影像摄制技术存在的两个问题1)必须同时摄制两个影像序列，摄制技术难度大。2)剪辑使用人工方式，效率低成本高。采用该技术除了可以将已有的普通电影/电视/投影等平面影像制作成相应的立体影像外，还可以作为摄制立体电影/电视/投影等立体影像的新方法，可以广泛地应用于立体影像的制作领域中。
文档编号G06T15/00GK1609897SQ200310100460
公开日2005年4月27日 申请日期2003年10月17日 优先权日2003年10月17日
发明者梁肇新 申请人:梁肇新