专利名称：三维成像系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及三维图像显示技术，并特别涉及一种其中无需采用特殊头戴装置或眼镜的技术。
全三维图像地显示已成为二十世纪繁荣时期的一个重大科技目标。早在1908年，Gabriel Lippman发明了一种采用通过微小定位透镜组成的“蝇眼”微透镜板曝光照像底片来产生一景物的真实三维图像的方法。此技术即有名的“整体摄影术”(integral photography)，其改进图像的显示通过同种定位透镜的微透镜板得以实施。然而，Lippman历经多年的改进及其发展(例如，美国专利No.3,878,329)并不能提供适于如下要求图像的技术，即图像要易于产生，可用于运动显示，或能够再现电子生成图像这种本世纪后半叶的主要图像形式。
随着时间的推移，三维图像的多像组分方法(multiple-image-component approach)已扩展成多种技术改进，它包括条状微透镜板或网格板的光学元件的种种实施方案，用以从单个特殊处理的图像产生立体图像(例如，美国专利No.4,957,311或美国专利No.4,729,017，引用最近相关实施例)。绝大多数此类实施例都受到通常的一系列缺陷的困扰，包括对观察者相对于观察屏的身体位置的严格限制，由于在两幅分离图像之间分割生成图像亮度而导致的象质降低，并且在多数情况下，视差仅在一个方向可观察到。
产生真实三维图像的其他现有技术包括对物理空间的扫描，或者利用在一旋转的螺旋面屏幕或散射蒸气云上以激光束进行机械扫描，相继激活阴极射线管中的大量内部荧光屏的办法；或者通过使一可弯曲的弯曲反射镜发生物理偏移以产生传统成像装置的可变焦型式。所有这些技术已被证明很麻烦，既难于制造也不便观看，总的说来不适于在消费市场推广应用。
在此期间，出现了大量关于观察者配戴装置的技术，包括采用双色或正交偏振滤光片以分离同时显示的两幅图像的眼镜，及虚拟现实显示头戴装置，其都与产生立体观测效果有关，这就是说，通过使分离的左右眼图像同化而察觉深度。其中有一些已能产生非常高质量的立体图像，但一般其代价为观察者的舒适与方便，眼睛紧张，图像亮度，及让那些不愿或不适观看此立体图像的观众接受。所有这些代价即为最近出现的眼科学与神经学研究的主体，该研究认为持续使用立体成像系统，使用者配戴物等等导致了有害且潜在的持久效果。
本发明试图提供一种改进的三维成像装置，它结构紧凑简单，且无须观察者使用任何眼镜，虚拟真实头戴装置或任何其他用户设备。
为提供这种改进的三维成像装置，本发明通过改变图像的各个像素到观察点的距离来产生三维图像。本发明采用了一系列特别小的特殊设计的光学单元阵列，它们设置成可使其焦距沿此光学单元的表面而变化。通过精细移动入射到属于一幅图像内不同像素的光学单元的光束之入射点，可向观察者展示一幅完整图像，其中一些单元距观察者较近而另一些较远，就象真实世界中的景象一样。此显示的图像没有畸变，观察者眼睛对图像的较近部分聚焦较近，对图像的较远部分聚焦较远。
本发明明显不依赖于由观察者左右眼分离图像而产生的深度察觉，因而克服了部分立体图像中常有的更持久和更严重的缺陷。
在一个优选实施例中光学单元制成为一个或多个透镜，但也可代之以制成反射镜或甚至为折射与反射面的结合。
在其最简形式中，像素及上覆光学单元为矩形，每个光学单元的焦距沿其长度方向逐渐改变。在此情况下，光束的入射点沿此长度线性位移。然而，其他形状的光学单元及位移形式仍在本发明范围内。例如，光学单元可为圆形，具有可相对于中央光轴径向改变的焦距。在此情况下，光束以径向分布的环状带入射。
同样，虽然此处像素级光学单元的光学特性的改变是以由物理单元表面的外形改变所引起来加以说明的，但我们在实验室中已试验成功，通过采用其折射率沿光学单元逐渐改变的梯度系数光学材料，来产生光学特性的此种改变。
焦距与位移之间的关系可以是线性或非线性的。
可采用多种装置来提供入射至像素级光学器件阵列的像素级光束。在本发明的一个实施例中，这种光输入装置为设在光学器件阵列后的阴极射线管，以使一束光可在每一行像素级光学器件后进行水平扫描，并且在其通过每个光学器件后产生一相对扫描线的细微区别的垂直位移。在不同实施例中，此光输入装置可为一平板显示装置，诸如液晶，场致发光技术的或等离子体显示装置。场致发光装置包括LED(发光二极管)阵列。在所有这些实施例中，运动图像是通过依次扫描整个图像来产生的，并以与传统二维运动图像所采用的相同方式来进行。在此方式中，运动图像可以仅受对每一像素扫描光束精细垂直控制能力限制的帧频产生。本技术并无限制范围，此处描述的本发明实施例已在我们实验室中成功地以达到每秒111帧的帧频实施。
在另一优选实施例中，像素级整幅图像的照度来自特殊制备的运动画面或摄影透明胶片，其中每帧胶片以传统方式后部照明，但通过上述同样类型的像素级光学元件来观看。在此实施例中，每个透明片格中每一透射光像素沿着光学元件的入射表面特别设置，以使其入射垂直点能在离观察者观看此特定像素所需特定距离处产生一个光点，如上面电子照明实施例一样。这种传统公知系统含有通过由凹面镜或类似图像投射光学器件反射将三维图像投射到自由空间。此技术比传统平面二维图像的投影具有显著优越性，因为位于自由空间的被投射三维图像实际上具有真实的可视的深度。迄今为止，我们已成功采用具有球面、抛物面和双曲面数学曲面的凹面反射镜，但显然其他凹面形状也是可能的。
本发明的这些及其他目的和优点通过下述说明结合附图考察将变得很清楚。在所有这些图示中，相同部分以相同标记数码指示
图1(a)为像素级光学元件的一个实施例由后部斜视的示意图1(b)为具有三个光学单元的同类像素级光学组件的另一实施例的示意图。
图2说明了通过改变准直光束在像素级光学元件后部(输入端)的入射点，从而改变光点出射处距观察者的空间距离之方式。
图3(a)说明在一优选实施例中，对像素级光学元件的这种变化，入射照明是如何由阴极射线管提供的。
图3(B)显示了这种改变入射照明的另一视图，以及像素级光学器件与阴极射线管的荧光层上像素的对准；
图3(c)说明了准直入射光束的尺寸和纵横比率与像素级光学元件的尺寸和纵横比率之间的关系。
图4(a)说明像素级光学器件是如何设置在照明光源前的，如计算机监视器，电视的阴极射线管或其他大致平面屏幕成像装置。
图4(b)显示了为此目的可采用的图像柱像素的第二优选模式。
图5说明了在电视或计算机监视器图像中将深度信号加入水平扫描栅线中的方式。
图6说明如何利用动画胶片或一些其他形式的照明透明片作为照明源，改变入射到像素级光学元件的光的特定点。
图7说明在三维运动图片显示中，如何采用像素级光学元件阵列来观看一条连续动画电影以显示电影的依次片格。
图8说明通过采用一个主成像镜头和一个辅镜头捕捉图像，可得出记录景象的深度成份的方法。
图9(a)说明了在传统二维图像中倒推深度信号的过程，进而使此图像能在一适当显示装置上以三维显示。
图9(b)显示用于根据图9(a)所示过程将深度加入视频图像的图像处理装置的联接及工作原理。
图10显示了在印刷图像的三维显示改进过程中导出的像素深度显示技术的应用。
图11说明了传统NTSC视频信号的能量分布，显示了亮度及色度载波。
图12说明了相同的NTSC视频信号能量分布，但将深度信号编码到频谱中。
图13(a)说明了传统电视接收机中电路系统的功能设计，它按常规控制扫描电子束在阴极射线管中的垂直偏转。
图13(b)显示了同样的电路系统，它加入了从三维编码视频信号解码深度成份以及将扫描电子束的垂直偏转行为适当转换以产生三维效果所需的电路。
图14显示了基于电视的实现图13(b)所示的深度提取与显示功能的电子线路的一个优选实施例。
图15显示了另一种像素级光学结构，其中输入光的位置辐射状变化，而非直线式变化。
图16与图2近似，但显示了改变单个像素出射光相对观察者的视觉距离的另一种方法。
图17说明如何在一实际实施例中实现图16所示的安排。
图1(a)以大比例放大形式显示了光学单元2的一个可能实施例，它用以改变到观察者的距离，在该距离处入射到此元件的光束可能会聚成点。作为参考，此光学单元的尺寸可明显变化，但应能与显示像素的尺寸相配，这样，对于电视显示器，其尺寸典型为1mm宽3mm高的量级。小至0.5mm×1.5mm的光学元件可用于设计为近距离观看的计算机显示器的显示，而大至5mm宽15mm高的尺寸可用于设计为相当远距离观看的大型商用显示装置。
制作这些像素级光学器件的材料，迄今为止，为熔融石英玻璃(折射率1.498043)，或下列两种塑料之一，即聚甲基丙烯酸甲酯(折射率1.498)或甲基丙烯酸甲酯(折射率1.558)。然而，此处并不表明，这些是制造此种像素级光学元件仅有的，或甚至是优选光学材料。
在图1(a)中，像素级光学单元由后部斜视，将可看到，虽然此光学元件的前表面1从顶至底都是凸的，但其后表面形状从顶部的凸形逐渐变至底部的凹形。此光学特征变化的线性和非线性过程都已成功采用。准直光束沿光轴3的方向投射至此光学元件，将会看到，准直光束通过的会聚光学折射表面将随着入射点从元件顶部到底部的移动而改变。
虽然图1(a)所示实施例具有一个固定表面和一个可变表面，但也可设计为两个表面都可变，或者具有多于两个光学折射表面。例如图1(b)，显示了第二实施例，其中像素级光学元件是具有三个光学单元的复合光学元件。实验室中的测试表明，复合像素级光学组件可提供相对单个单元光学组件改善的像质和改进的视角，而事实上本技术迄今最成功的实施例采用了三单元光学器件。然而，由于单个单元光学组件如此处所述在本发明中确实有效，所以为清楚说明起见，本说明书中所示的像素级光学组件将以单个单元光学组件加以描述。
为清楚显示，图2以压缩形式显示了在像素级光学单元2之前一定距离的观察者眼睛4。准直光束以不同点入射至光学元件2的背面，其中三束以光束5，6和7表示。由于器件2的焦距随光束入射点不同而变化，图2说明了光束的生成点如何在空间以不同出现点5a，6a或7a处呈现给观察者，对应于入射光束的前述特殊且标号的位置。虽然点5a，6a和7a实际上互相有一垂直位移，但这种垂直位移观察者是察觉不到的，只能看见深度上的明显位移。
图3(a)显示，在本发明一个优选实施例中，每一单个像素级光学元件如何被设置在用作照明光源的阴极射线管表面上。此图中，光学单元2设置在阴极射线管的玻璃前面8上，其后即为通常的荧光层9，它在被投射的准直电子束撞击时发光，电子束此图中以束5b，6b和7b表示不同位置。对于这些图示的三电子束位置，以及对于此像素级光学元件的空间范围内的任意其他电子束位置，一点处的光将会入射到像素级光学元件背面的唯一点上。电子束的垂直位置完全可通过采用传统阴极射线管所见的传统电磁射束定位线圈加以改变，对于特定信号，虽然实验中进行的实验表明，高帧频，即大致超过100帧每秒显示的图像，需要的射束定位线圈应构造成对与高帧频相联系的较高偏转频率应更加灵敏。然而，阴极射线管上荧光物质的分布模式必须既在长度也在空间设置上与像素级光学元件的设置相配，这就是说，光学元件必须能到其下荧光物质在其被设计出的整个线性输入表面的照明。图3(b)通过像素级光学元件2的斜后视图表示了这种设置。此图中，相邻荧光像素35，画出了9个，用于传统彩色阴极射线管中的三种不同颜色，且具有大体矩形的形状。注意每一荧光像素的尺寸和纵横化(即长宽比)应与之面对的像素级光学元件的输入端的尺寸和纵横比大体相配。通过观察阴影所代表荧光像素，将会看到，扫描此荧光像素的电子束可沿荧光像素长度方向在任意点聚焦，这里以相同的三束代表性电子束5b，6b和7b说明。结果是发光点可在此像素中精细位移。
图3(c)说明了入射至像素级光学元件2上的光束的尺寸和纵横比的重要性，此处从后部显示。在电视显像管中深度的视觉显示在分辨率需要方面与视频信号的亮度或黑白份显示相比在所需分辨率方面更近似于色度或颜色显示。据此我们认为，视频信号中绝大多数可察觉的细节是由图像的相对高分辨率亮度成份传送的，其上显示低分辨率的色度成分。因为在考虑感知颜色时眼睛的要求比考虑感知图像细节时要低得多，所以就有可能在色度上采用更低的分辨率。我们实验室中的研究表明，眼睛在感知电视图像深度时也类似地要求不高。
虽然已说过，可视深度的显示仍是由入射至线性像素级光学元件的光束的物理运动产生的，而且很明显，此入射光束的运动范围越大，影响可视深度的机会就越大。
在图3(c)中，像素级光学元件2的高约为宽的三倍。准直入射光束66a，此处以截面表示，为圆形，直径约为光学元件2的宽度。准直入射光束66b同样为圆形，但直径约为光学元件2长度的1/5。一方面，这使得束66b可比束66a移动一个较大的运动范围，提供了在结果图像中更大范围可视深度的可能，但另一方面，这是以截面照明光束区域为代价的，它只有束66a的大约36％。用于保持结果图像的相当亮度，入射束66b的强度将必须为束66a的大约2.7倍，这种提高是完全可以实现的。
束66c与像素级光学元件2同宽，但为一水平椭圆，具有束66b的高度，这就是说，只有光学元件2的1/5高度。这种结果椭圆截面的照明光束比圆形束66a亮度低，但比较小圆形束66b约亮两倍。这种设计很有效，且只比最佳的矩形截面照明光束66d逊色。后者实际上是本发明最后且最优选实施例采用的光束截面。
图4(a)说明如何将像素级光学元件2设置成行阵列，为说明起见画出了其中几个，以及如何将它们设置在照明源的前面，此处画出的为一优选实施例中的阴极射线管10。当受控电子束扫描一行像素级光学元件时，其垂直位移对于每一像素独立变化，产生一水平扫描线，为说明目的以线15代表，既在像素阵列后以虚线表示，也在左边椭圆中以实线作分离清楚表示。将会看到，在传统阴极射线管显示器中为直线的水平扫描线，对于每一单个像素从扫描中线作一细微位移，从而产生一图像，通过改变各个像素到观察者的距离而包含感知深度的大致分辨率。
经验表明，单个像素级光学单元之间的微隙间距可降低光学单元之间的光学“串音干扰”，从而提高了图像清晰度，而且这种光学元件的隔离通过在其间隙中填入黑色不透光材料可得以进一步加强。隙间距在0.25mm量级已证明是很成功的，但小到0.10mm的间距也已演示过，作为光学隔离器作用很好，特别是在注入上述的不透光材料时。
这些像素级光学元件阵列已通过如下工艺制成，即采用光学中性粘合剂将各单个光学元件手工粘接到适当阴极射线管的表面。当然这种过程很费力，并且由于手工辅助工具精确性的限制而容易产生设置错误。然而，光学器件阵列通过如下工艺已可很成功地制造，先制造一相反的整个光学元件阵列的金属“原模”，然后将该可用的光学元件阵列压印到热塑性材料上以制成一个“原模”的“压制”复制品，然而将其整个粘接到阴极射线管的表面。通过压模对高精细表面的复制，由于复制高精细大信息量的载体，诸如光盘和致密盘这类需以高精度和低成本在廉价塑料上进行典型复制的载体的技术需求，近年已形成为一种工艺形式。可以预计，生产大批量制作的像素级光学元件阵列的优选制造技术仍将是包含热塑材料的压模工艺。我们在实验室中也已成功地通过注模技术生产了像素级光学元件阵列。迄今为止，三层不同的像素级光学三件，每一层代表一不同的光学单元，已得到成功对准，制成一个三单元微光学元件阵列。在有些优选实施例中，将这些层粘接起来以有助于保持对准，而另一些实施例中，这些层在边缘处固定而并不粘接在一起。
在将像素级光学元件设置于阴极射线或其他发光装置表面时，应严格保证光学元件与其下像素的精确对准。垂直错位会导致所得图像中在显示深度上具有一永久的偏差，而水平错位会导致三维显示装置提供的横向可视范围受到限制。而且，通过尽可能减小照明荧光物质与光学元件入射面之间的距离，可提高发光像素与像素级光学元件之间的光学连接。在阴极射线管的环境中，这意味着光学元件所附着的管前表面玻璃应在保持足够的结构完整性同时有最小的厚度。在大的阴极射线监测器中，此前表面可厚达8mm，但我们已成功采用了用于特殊构造的具有2mm前表面厚度的阴极射线管的这些光学元件。阴极射线管的一个很成功实施例结构为像素级光学元件实际是由管的前表面制得。
图3(b)和4(a)显示了成像管像素35和像素级直线型光学单元2的一种大致矩形模式，也即，阵列的行是直线的，并且以上下行进行像素与像素的对准。这种像素及光学元件模式可产生很易接收的三维图像，但不应认为这是本发明可能的唯一模式。
图4(b)显示了像素35的另一种优选模式，其中三像素的水平组与其左右组垂直偏位，形成三像素组的“贴瓦”(tiled)模式。此种结构已在实验室建成，此三像素组，包括一个红像素35r，一个绿像素35g和一个蓝像互35b。如通常的2维电视显像管一样，彩色图像由对这些组，或这些相同三色像素的“三色组”的相应照明形成。每一个三色组中三种色彩的不同顺序是可能的，而图4(b)所示顺序为我们实验室中目前采用的实施例。
图5说明了在扫描图像如通常电视图像中水平扫描线的深度信号的精细修正。在图5右上部所示的传统阴极射线电视或计算机显示器管中，按动作顺序的每一单幅画面是由电子束水平地逐行向下扫描屏幕形成的，这些扫描线以图5中四条代表性扫描线17表示。这种非常规则的扫描是由电视或计算机显示器的电子线路通过水平扫描线发生器16进行控制的，而信号的亮度或色度成份的不稳定变化导致水平扫描线有规律的从上至下过程的变化。
本发明以直线水平扫描的精细位移形式对上述规律性施加改变以产生深度效果。这种变化通过采用深度信号发生器18来具体实现，其深度信号通过加法器19加入直线水平线中，以产生每一水平扫描线的垂直位置的细微改变，生成通常与线20类似的线。图5所示深度信号发生器是一般性功能的代表；在电视机中，深度信号发生器为通常的视频信号解码器，它通常从接收的视频信号中提取亮度、色度及时钟信息，而如下所述其功能现在得以加强，即将以整体类似方式编码入上述信号的深度信息提取出来。类似地，在计算机中，深度成份发生器为软驱显示卡，如VGA显示卡，它通常提供亮度、色度及时钟信息给计算机显示器，并将向其同样提供软驱深度信息。
图6说明了在本发明另一优选实施例中采用透明胶片14向像素级光学元件2提供受控输入照明的方式。在此例中，设置在图示光学单元后的胶片部分，除设计用以允许光进入光学元件所需点的一个透明点外，是不透明的。胶卷以传统方式从后部照明，但仅有光束5C是以通过胶片上的透明点透过光学元件2。将会发现，此种情形与图3中情形相类似，那儿采用阴极射线管中的受控电子束来选择照明束的位置。所用透明胶片可以为任意尺寸，已实现了采用大致8英寸乘10英寸的透明胶片的实施例。
图7显示了采用像素级光学元件2，其中画出12个以说明从特殊制备的胶卷13上显示图像的方式。光学阵列11由夹持器12定位保持。胶卷13上的图像以传统方式背后照明，结果图像通过传统投影透镜系统，此处以虚线圆22代表，聚焦在阵列11上，它与胶卷13及投影透镜22在光轴23上共轴。产生的三维图像可以直接观看或用作已知型式的三维真实图像投影机的图像产生装置。同样，产生的三维图像可作为静止图像观看，或象传统动画一样以相同的帧频的真实三维动画顺序观看。在此实施例中，胶卷13上的单个像素应比电视显示所采用的小得多，因为所得像素要经过投影放大；摄影胶片电视显示器具有的优越分辨率，很容易容纳像素尺寸的这种减小。
图8显示了采用两个摄像镜头以决定场景中每个物体的深度的情景，也即，决定场景中任一物体到主摄像镜头的距离。待摄景物，此处从上面观看，用实线矩形24，实线正方形25和实线椭圆26代表，每个都与主摄像镜头27具有不同的距离，因而每个在摄影场景中具有不同的深度。采用主摄影镜头27从美学上优选角度拍摄图像的主要细节。辅助镜头28设置在离第一镜头一定距离处，以倾斜方式对准景物，固而与主摄影镜头同时拍摄相同景物的不同景观。然后采用公知的几何三角测量技术来决定场景中每一物体离主摄影镜头的真实距离。
做出这些计算以及产生所得深充信号的一个优选方式是在生产后阶段进行，其中关于产生深度信号的计算是“脱线”(off-line)作出的，这就是说，它是在图像拍摄后，且一般是在远离图像拍摄的地点，以与实时摄像速率不相关的深度信号产生速度，来作出计算。深度信号产生的另一优选方式为“实时”作出必要的计算，即基本在图像生成时。实时产生深度信号的优点在于它产生实况(live)三维图像。然而实时产生的计算需求要远远大于“脱线”处理的，其中速度可以放慢从而可利用低计算能力，和成本较低。实验室中进行的试验表明，因为成本及紧凑的电子结构而成为优选的实时处理所需计算的方法为，通过采用数字信号处理器(DSP)用于图像处理，即数字图像处理器(DIP)，它们都是专门设计的，功能窄但速度高的处理器。
由于采用辅助镜头28从不同于主摄影镜头的角度单独拍摄物体，此辅助镜头一般比主摄影镜头的像质可以低一些，因而具有低成本。特别对于动画的应用，主摄影镜头较贵且采用昂贵胶片，而而辅助镜头可以是用于胶片或者视频型号的低成本镜头。因此，与传统摄影的立体成像技术相反，其中两个镜头因为都是主摄影镜头，所以每个都必须采用昂贵的35mm或70mm胶片，我们的技术仅需要采用一个高质量，高成本镜头，因为这儿只有一个主摄影镜头。
虽然由不同角度获得的同一景物的两个图像有这种比较分析已证明是很成功的，但也可以通过采用前置的并非固的成像传感器的主动或被动传感器来从一景物中获取深度信号。实验室中，通过采用一系列商业上可得的超声探测器来获取用于照射景物的超声辐射的反射信号，我们已成功获得一个景物的完整的逐个像素的深度分布，我们实验室中称作“深度图”(depth map)。类似地，我们已成功采用扫描红外探测器来顺序获取用以照射景物的红外辐射的反射信号。最后，我们在实验室中已成功进行了利用微波辐射作为照射源并利用微波探测器以获得发射辐射的实验；此技术用于需达系统中获得三维图像会是特别有用的。
图9(a)说明了从通常二维图像导出深度信号的基本步骤，从而使将通常包括胶片图像也包括视频图像的二维图像，处理为三维图像的成为可能。
在图9(a)中，在上面图8中展示的相同系列的三个物体24，25和26在此处从前面看显示在一显示器上。在二维显示器29上，观察者当然看不到深度的任何区别。
在我们将深度成份加入二维图像的过程中，首先利用一个视频数字化模块在计算和工作站上将景物数字化。随后，利用公知的边缘探测及其他技术的物体界定软件组合，确定所考虑景物中每一单个的物体，从而为改进深度可对每一物体单独处理。在软件不能自动地充分确定和分离物体时，一个人工编辑器可作出清楚判断，采用一鼠标器，一支光笔、触摸屏和探针，或类似指向装置以描出和确定物体。一旦景物被分离成单个物体，人工编辑器就向软件L为依次确定场景中每一物体到镜头的相应距离，即表现深度。此过程是完全人为的，很明显，编辑器部分的较差判断将导致产生失真的三维场景。
在此过程的下一步，软件依次扫描场景中的每一像素，并为此像素确定一深度成份。此处理结果以显示器30上的深度成份扫描线31来代表，它表示从显示屏29的中间一行像素获得的代表性深度信号，扫描线横贯屏幕上的每一物体。在图8中所示这些物体的顶视位置与图9(a)中代表性深度成份扫描线31表现的相应深度有关。
图9(b)表示用以根据本方法将深度加入视频图像的设备的连接与工作原理。在此图中，内设有视频数字转换器71的图像处理计算机工作站70，控制着输入磁带录像机(VTR)72，和输出磁带录像机73，以及一个视频矩阵转换器74(图9(b)中控制以短划线表示，信号流动以实线表示)。视频数字转换器根据工作站的指令通过矩阵转换器接收输入VTR的一帧视频信号。此帧信号接着被数字化，图9(a)中所述的物体界定过程就施加于生成的数字场景中了。在对此帧计算深度信号后，伴随计算的深度成份将此相同帧的信号输入一个NTSC视频信号发生器75，深度成分由NTSC发生器加入视频帧信号的视频频谱的适当位置。生成的深度编码视频帧接着写出在输出VTR 73上，然后对下一帧重新开始此过程。
关于此过程在实验室中对其开发时出现了几个主要的要点。第一个要点为，由于深度成分由NTSC发生器加入，它只插入深度成分而不改变信号的任何其他方面，所以信号的原始图像部分可无需先对图像数字化而写在输出VTR上。这就消除了由于对图像进行数字化再重新转换成模拟形式而产生的视觉衰退，从而发生的唯一这种衰退为在图像复制过程中固有的产生到产生的衰退，这种衰退通过采用播送形式“组分图像”(component video)的模拟VTR 如M-II或Betacam装置可减至最低。当然，如成像行业所公知，通过利用全数字录像装置，无论是基于计算机的还是基于磁带的，在任何产生到产生的过程中都没有衰退。
第二点为，由于这很大程度上为逐帧处理过程，所以在深度加入时需要称作“帧校准”(frame-accurate)VTR或其他记录装置。编辑器必须能够访问所需的每一单个帧，并可使此经处理的帧写出在输出磁带的正确位置上，而只有设计能访问每一个别帧(例如，按照SMPTE时钟码)的装置才适合用于此。
第三点为，整个过程可置于计算机控制之下，进而可由单个计算机控制面板进行操作，这比由几套分离的控制器操作要方便得多。如果能得到可由计算机控制的播送水平成分VTR或其他记录装置，既包括模拟的也包括数字的，通过采用这种计算机-VTR连接用于耗时的自动倒带及预卷，则可实现这种深度加入过程的某些方面的半自动化。
第四点为，应赋于软件一定方面的通常所谓“人工智能”或“机器智能”，以在微观层面提高深度加入的质量。例如，我们在实验室中已发展并改进了在人面深度加入过程中赋予更大真实性的技术，利用了人面的拓扑学，即如下事实，鼻子在脸颊更突出，脸颊逐步向后倾斜至耳朵处，等等，每一特点都有其自身的深度特征。在处理影片或录像中发现的大量普通物体时，这有助于降低对编辑器大量输入的需求(这里采用人面作为例子)。
第五点为，控制软件可设置为能以半自动方式工作。这是指，只要场景中的物体保持相对稳定，则控制工作站就自动地处理连续帧而无需由编辑器的附加输入，从而有助于简化并加速此处理过程。当然，如果新物体进入场景，或景观无规律变化，此处理就重新需要编辑输入。我们在实验室中已发展并且目前正在改进基于人工智能领域的技术，此人工智能根据对于软件所知场面中景观及相应物体尺寸的变化来自动计算对于单个物体深度的改变量。
第六点为，当输入及输出载体为静止或运动画画片时，输入VTR72，输出VTR73和视频矩阵转换器74可分别以一高分辨率图像扫描器，一数字数据开关和一个高分辨率印像机来代替。此过程的剩余部分与上述图像处理情况基本相同。在此情况下，利用NTSC发生器加入深度信号由图8所示的摄影过程所取代。
第七点为，若工作在全数字记录环境中，如基于计算机的图像存储中，则输入VTR72，输出VTR 73和视频矩阵转换器74可全部由计算机的大容量存储装置有效代替。这种大容量存储装置典型即为磁盘，如我们实验室中用于基于计算机的编辑工作站上那样，但它也可以是其他形式的数字大容量存储器。在这种全数字环境下，利用NTSC发生器加入深度信号可以避免，而采用向计算机的传统图像存储形式的像素级单元构成的深度图上加入深度信号。
附后的附件A为部分所列软件的拷贝，用在实验室条件下，以实现上面照图9(a)及9(b)所述的改进。
图10说明在这些完善过程中得出的像素级深度显示技术在印刷图像的三维显示上的应用。画面32为传统二维照片或印刷图像。像素级微透镜(为清楚起见此处放大显示)的基片33放在二维图像上，使每一微透镜具有一不同焦距，从而向观察者眼睛以不同的表现深度展示此像素。从大比例放大的截面34看，可看到每一微透镜都具有特殊形状及光学特性，从而由其特殊的图像像素向观察者提供恰当感知的深度。虽然我们实验室中迄今采用的微透镜直径小至1mm，但已进行了小于1mm微透镜的试验，它表明，此尺寸的透镜阵列是完全可行的，并将产生具有很高分辨率的三维印刷图像。
在批量生产时，可以预料，将采用此处所述的深度信号产生技术来制作一个压印原模，以此将给定图像的大批量低成本微透镜阵列再次压印在可印的或热塑性的材料上，其方式类似于对致密盘的携带数据表面的压印或常用于信用卡的大批量复制的反射全息图的压印。此技术有望实现大规模，低成本三维印刷的图像，以用于杂志，报纸及其他印刷载体上。虽然微透镜的基片33描绘成矩形模式，但其他模式的如同心圆式的微透镜同样显得很有效。
有必要指出，在传统NTSC视频信号上的图像、或亮度载波占据的视频宽度显著大于色度或深度副载波。NTSC视频图像的亮度成分具有相当高的清晰度，常以“细铅笔”画出的图画来表征。另一方面，色度信号为产生电视图像中可接受的颜色成分只需携带相当少的信息，常以“宽刷”在高分辨率的黑的图像画出“溅射”的颜色来表征。本发明的深度信号形式上在有限信息量需求方面相对于高分辨率图像载波来说更接近于颜色信号。
视频信号控制的关键要素之一为如何将信息编码在原始信号产生时还不存在的信号中，以及如何做到这一点而不干扰电视接收机的安装基座或使其失效。图11表示传统NTSC视频信号的能量分布，显示了画面或亮度载波36，及色度或颜色信号载波37。图像频谱中的所有信号都是有分离频率间隔的能量载波，此处以分立垂直线代表；频谱的其余部分空置而没有使用。由图11可以看到，彩色NTSC图像信号的构造者成功地将大量添加信息(即颜色)嵌入了生成的信号结构，利用了将分离频率点的信号能量会聚的相同思想，然后将这些点交插在图像载波的生成能量频率点之间，以使二者不发生重叠且不相互干扰。
以同样的方式，本发明将更进一步的添加信息，以所需深度信号形式，编码到存在的NTSC视频信号结构中，它利用了用于色度信号的相同交插方法。图12说明了此方法，再次显示了与图11中相同的亮度载波36及色度副载波37，并加入了深度副载波38。为参考目的，色度副载波占据了大约1.5MHz的频宽，中心频率3.579MHz，而深度副载只占据大约0.4MHz的频宽，中心频率为2.379MHz。这样，色度和深度副载波，每个交插在亮度载波上，就充分分离而不发生相互干扰。尽管所述副载波频率及其占据的频宽工作很好，其它情况实际也是可能的。例如，在实验室进行的试验中，我们成功演示出将深度副载波所需的上述0.4MHz频宽作显著降低，对深度信号在其插入NTSC信号之前运用了公知的压缩技术；在用于驱动深度显示成像装置之前紧接着在放像端进行信号提取解压。同样，将深度信号加入PAL及SECAM图像制式的类似方法已在实验室中试验过，尽管其结构特性及相关频率由于这些图像信号结构的不同特点而有所改变。在全数字环境下，如基于计算机的图像存储，存在大量的图像存储形式，因而加入用于深度图存储的数位的方法也随不同形式而改变。
图13(a)以功能形式说明了传统电视接收机中典型控制扫描电子束在阴极射线管中垂直偏转的电路系统，采用了电视工业中的常用术语。虽然某些细节可能随商标及型号而有所改变，但关键部分是相同的。
在代表电视接收机传统设计的此图中，目的是产生连续的且与输入视频信号同步的扫描电子束的一次扫描。信号由调谐器49获得并由图像信号中频放大器50加以放大，然后传送至视频检波器51以提取视频信号。视频检测器51的输出由检波输出放大器52放大，再进一步由第一视频放大器53放大，然后通过延迟线54。
在传统视频信号中，有三个主要成分亮度(即明亮程度，或信号的 “黑的”部分)；色度(或颜色部分)；以及信号的定时部分，以保证每个事件都按正确的平面发生。在这些成分中，同步信号由同信号分离器55的放大信号分离出来，然后将垂直同步信号在垂直同步转换器56中进行转换，提供给垂直扫描发生器64。此扫描发生器的输出提供给阴极射线管的电磁线圈，即熟知的偏转线圈65。正是此偏转线圈引起扫描电子束沿着一条平滑的直线路径通过阴极射线管的屏幕。
如前面所述，在三维电视显像管中，此直线电子束路径的细微变化通过像素级光学元件，可产生三维效果。图13(b)以同样功能形式说明了必须加入传统电视中的如下附加电路，用以从适当编码的图像信号中提取深度成分并将信号的此种深度成分转换成扫描电子束的细微变化路径。此图中，短划线外面的功能即图13(a)所示的传统电视接收机的功能，而短划线之内的功能表示为提取深度成分产生三维效果而需添加的部分。
如图12中所示，将深度信号编码到NTSC视频信号中的方式与色度或颜色信号的编码基本相同，但比较简单且在不同频率处。因为其编码过程相同，所以包含深度成分的信号，通过采用传统电视机中在提取前放大彩色信号所采用的相同放大器，即此处表示的第一彩色中频放大器57，可放大至足以提取的水平。
信号中这种放大的深度成分以与从相同信号中提取编码颜色信号所采用的相同方式，从视频信号中提取出来。在此过程中，电视接收机产生一个参考或“标准”(yardstick)信号，其频率为深度成分所应具有的频率。此信号与这个频率处实际出现的信号相比较，与“标准”的任何差别即被看作深度信号。这种参考信号由深度门脉冲产生器59产生，并由深度门脉冲限制器58整形至所需水平。形成的纯参考信号，由与传统电视接收机中同步电子束的水平扫描所采用的相同同步信号分离器55，保持与输入的编码深度信号的同步。
当来自第一彩色中频放大器57的放大的编码深度信号与来自深度门脉冲限制器58的参考信号汇合以进行比较时，其结果由选通深度同步放大器63加以放大。此放大信号将包含色彩与深度成分，因而只有深度信号编码频率2.379MHz周围的那些信号才由提取器62提取出来。这就是提取的深度信号，接着由X′TAL输出放大器61放大至一个有用水平。
在从混合视频信号中提取出深度成分后，此电路现在必须调整通过电视屏幕的电子束的平滑水平扫描，以使在所得图像中能够显示深度。为了调整这种水平扫描，将提取的放大深度信号在深度加法器60中加入传统电视机周期性产生的标准垂直同步信号，如前面图13(a)所述。由深度加法器60输出的调整垂直同步信号用以在垂直扫描发生器64中产生电子束的垂直扫描，垂直扫描发生器64，在传统电视接收机中，驱动控制扫描电子束运动的偏转线圈65。最后结果得到由其通常中心线向上或向下细微偏移的扫描电子束，通过如前所述精细改变光在像素级光学元件上的入射点，在视频图像上产生三维效果。
图14表示实现图13短划线框中所示的那些附加功能的电子线路的优选实施例。
图15说明了改变入射到不同形式的像素级光学结构的光束位置的一种替代装置。在这种替代装置中，像素级光学结构39具有适当的光学转换功能，其焦距相对光学单元39的光轴向外辐射状增加且关于其光轴43对称。准直成柱状形式的光束入射到此光学结构上，准直光柱的半径从零到光学结构的有效工作半径变化。三束这种可能的柱状准直光40，41和42在图中表示出来，分别产生从前面看的环状入射光带40a，41a和42a，根据此装置的特殊光学转换功能，它们每个将产生一个离观察者不同明视距离的生成光像素。
图16以压缩形式清楚表示，改变单个像素出射光至观察者的视觉距离的又一种替代装置。在此图示中，观察者眼睛4位于像素级光学元件前一定距离处。准直光束入射在倾斜设置的反射镜76的不同点上，其中三束由图示画出，即光束5，6和7。反射镜76将入射光束反射至凹面镜77的倾斜部分，由于凹面镜的成像特性，呈现出距观察者不同视觉距离的光束5a，6a和7a，对应于输入光束的前述及标记的特殊位置。此凹面镜可具有多种圆锥截面的数学曲面，我们实验室中已成功采用了双曲面，抛物面及球面曲面的凹面镜。在此实施例中，实验结果表明，平面的以及曲面的反射镜都应是第一表面变化。
图17说明在图16中所示设置的一个优选实施例中，如何将平面反射镜76及凹面镜77的像素级结合设置在用作照明源的阴极射线管表面上。图中一个像素的凹面镜77与相邻(直接上面)像素的平面镜结合在一起，形成一个组合单元78，它设置在阴极射线管的玻璃前表面8上，其后即为传统的荧光层9，它在受到投射的准直电子束的撞击后发光以产生光束，此图中以束5b，6b及7b在不同位置表示上述电子束。对于这三个图示位置的每一个，以及对于此像素级光学元件空间界限内的任何其他光束位置，点光束将入射至此组件的单一点上，并进而在一个对应的单一点上呈现给观察者。至于本发明的折射实施例，不同于阴极射线的其他光源可以很合适地加以采用。
附录A
∥3D0105.cpp∥AGENTS OF CHANGE INC.∥Advanced Technology 3-D Retrofitting Controller Software∥Employing Touch Screen Graphical User Interface∥V.01.05∥Includes the following control elemenis#include＜dos.h＞#include＜stdio.h＞#include＜conio.h＞#include＜graphics.h＞#include＜stdlib.h＞#include＜string.h＞#include＜iostream.h＞#define MOUSE 0×33#define BUTIPRESSED1#define BUT2PRESSED2#define TRUE 1#define FALSE0void ActivMouse(){ ∥activate mouse. _AX＝32； geninterrupt(MOUSE)；}int ResetMouse(){ ∥mouse reset. _AX＝0； geninterrupt(MOUSE)； return(_AX)；}void ShowMouse(){ ∥turn on mouse cursor. _AX＝1； geninterrupt(MOUSE)；}void HideMouse(){ ∥ turn off mouse cursor. _AX＝2； geninterrupt(MOUSE)；}void ReadMouse(int *v，int *h，int *but){ int temp； _AX＝3； geninterrupt(MOUSE)； ∥ which button pressed1＝left，2＝right，3＝both temp＝_BX； *but＝temp；<!-- SIPO <DP n="19"> --><dp n="d19"/> ∥horizontal coordinates. *h＝_CX； ∥vertical coordinates. *v＝_DX；}class Button∥ this class creates screen buttons capable of being displayed ratsed∥ or depressed，Labels displayed on the buttons change colour when∥ the button is depressed.{public； int button_centrex，button_centrey，button_width，button_height； int left，top，right，bottom，text_size，text_flelds，lfont； char button_text1[40]，buttton_text2[40]； unsigned upattern；∥ button_centrex，button_centrey is the centre of the button placement.∥ button_width and button_height are the dimensions of the button in pixels.∥ button_text is the label on the button.∥ text_size is the text size for settextstyle(). iht mouseX.mouseY.mouseButtont； int oldMouseX，oldMouseY； int buttonl Down，button2Down； int pressed； Button(int x，int y，int width，int height，int tfields，char *btext1，char *btext2，int tsize，int f) ∥this constructor initializes the button variables. { button_centrex＝x； button_centrey＝y； button_width＝width； button_height＝height； strcpy(buttton_text1，btext1)； strcpy(button_text2，btext2)； text_size＝tsize； text_fields＝tfields； lfont＝f； left＝button_centrex-buttton_width/2； top＝button_centrey-button_height/2； right＝button_centrex+button_width/2； bottom＝buttton_centrey+button_height/2； oldMouseX＝0；oldMouseY＝0； button1Down＝FALSE； button2Down＝FALSE； pressed＝FALSE； } void up() ∥ draws a raised button and prints the required label on it. { setcolor(5)； setlinestyle(SOLID_LINE，upattern，NORM_WIDTH)； setfillstyle(SOLID_FILL.LIGHTGRAY)； bar3d(left，top，right，bottom，O，O)； setcolor(WHITE)； setlinestyle(SOLID_LINE，upattern，THICK_WIDTH)；<!-- SIPO <DP n="20"> --><dp n="d20"/> line(left+2，bottom-1，left+2，top+1)； line(left+1，top+2，right-1，top+2)； setcolor(DARKGRAY)； setlinestyle(SOLID_LINE，upatttern，NORM_WIDTH)； line(left+4，bottom-3，right-l，bottom-3)； line(left+3，bottom-2，right-1，bottom-2)； line(left+2，bottom-1，right-1，bottom-l)； line(right-3，bottom-1，right-3，top+4)； line(right-2，bottom-1，right-2，top+3)； line(right-1，bottom-1，right-1，top+2)； ∥ put the required text in the button setcolor(5)； settextjustify(CENTER TEXT，CENTER TEXT)； settextstyle(lfont，HORIZ DIR，text size)；∥ cout＜＜button_text2＜＜endl； if(text_fields＝＝1) outtextxy(button_centrex，button_centrey-4*(float(button_height)/50).button_text1)； else { outtextxy(button_centrex，button_centrey-13*(float(button height)/50).button_text1)； outtextxy(button_centrex，button_centrey+9*(float(button_height)/50).button_text2)； } pressed＝FALSE； } void down() ∥ draw a depressed button and prints the required label on it. { setcolor(5)； setlinestyle(SOLID_LINE，upattern，NORM WIDTH)； setfillstyle(SOLID_FILL，DARKGRAY)； bar3d(left，top，right，bottom，0，0)； setcolor(5)； sethnestyle(SOLID_LINE，upattern，THICK_WIDTH)； line(left+2，bottom-1，left+2，top+1)； line(left+1，top+2，right-1，top+2)； setcolor(LIGHTGRAY)； setlinestyle(SOLID_LINE，upattern，NORM_WIDTH)； line(left+4，bottom-3，right-1，bottom-3)； line(left+3，bottom-2，right-1，bottom-2)； line(left+2，bottom-1，right-1，bottom-1)； line(right-3，bottom-1，right-3，top+4)； line(right-2，bottom-1，right-2，top+3)； line(right-1，bottom-1，right-1，top+2)； ∥put the required text in the button. setcolor(WHITE)； settextjustify(CENTER_TEXT，CENTER_TEXT)； settextstyle(lfont，HORIZ_DIR，text_size)；∥ cout＜＜button text2＜＜endl； if(text_fields＝＝1) outtextxy(button_centrex，button_centrey-4*(float(buttton_heitht)/50，).button_textl)； else { outtextxy(button_centrex，button_centrey-13*(float(button_height)/50，).button_textl)； outtextxy(button_centrex，buttion_centrey+9*(float(button_height)/50，).button_text2)； }<!-- SIPO <DP n="21"> --><dp n="d21"/> pressed＝TRUE； } int touched() ∥determines whether a button has been touched，and returns ∥TRUE for yes，and FALSE for no，Touching is emulated ∥by a mouse click. { int temp； _AX＝3； geninterrupt(MOUSE)； ∥which button pressed1＝left，2＝right，3＝both. temp＝_BX； mouseButton＝temp； ∥horizontal coordinates mouseX＝_CX； ∥ vertical coordinates mouseY＝_DX； if (mouseButton&BUTIPRESSED) { button1 Down＝TRUE； return0； } else if(button1 Down) ∥if button l was down and is now up，it was clicked！ { ∥check whether the mouse is positioned in the button if((((mouseX-left)*(mouseX-right))＜0)&&(((mouseY-top)*(mouseYbottom))＜0)) ∥if this evaluates as TRUE then do the following. { button 1 Down＝FALSE； return 1； } button 1 Down＝FALSE； return 0； } }}；∥ XXXXXXXXXXXXXXXXXXX M A I N XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXvoid main(){∥this is the system main.int Page_1_flag，Page_2_flag，Page_3_flag，Page_4_flag，Page_5_flag；int Page_6_flag，Page_7_flag，Page_8_flag，Page_9_flag，Page_10_flag；char which；∥ initialize the graphics systemint gdriver＝DETECT，gmode，errorcode；initgraph(&gdriver，&gmode，＂c\\borlandc\\bgi＂)；∥ read the result of initialization.errorcode＝graphresult()；<!-- SIPO <DP n="22"> --><dp n="d22"/>if(errorcode！＝grOk){∥an error occurred. printf(＂Graphics error％s\n＂，grapherrormsg(errorcode))； printf(＂Press any key to hal；＂)； getch()； exit(I)；}∥if(！ResetMouse())∥{∥ printf(＂No Mouse Driver＂)；∥}∥ set the current colours and line sryle.∥ set BLACK(normally palette 0)to palette 5(normally MAGENTA)∥ to correct a colour setting problem inate to C++setpalette(5.BLACK)；∥ activate the mouse to emulate a touch screen∥ActivMouse()；∥ShowMouse()；∥ construct and initialize buttonsButton logo(getmaxx()/2，100，260，130，1，＂(AOCI LOGO)＂，＂＂，4，1)；Button auto_controll(200，400，160，50，2，＂AUTO＂，＂CONTROL＂，2，1)；Button manual_controll(400，400，160，50，2，＂MANUAL＂，＂CONTROL＂，2，1)；Button mutel(568，440，110，50，1，＂MUTE＂，＂＂，4，1)；∥Button proceed(getmaxx()/2，440，160，50，1，＂PROCEED＂，＂＂，4，1)；Button c_vision(getmaxx()/2，350，450，100，1，＂3-D RETRO＂，＂＂，8，1)；Button main_menu(245，20，460，30，1，＂M A I N M E N U＂，＂＂，2，1)；Button time_date2(245，460，460，30，1，＂Date TimeElapsed ＂，＂＂，2，1)；Button video_screen(245，217，460，345，1，＂＂，＂＂，4，1)；Button video_messagel(245，217，160，50，2，＂Video Not，＂Detected＂，2，1)；Button auto_onoff2(555，20，130，30，2，＂AUTO CONTROL＂，＂ON/OFF＂，5，2)；Button manual_control2(555，60，130，30，1，＂MANUAL CONTROL＂，＂＂，5，2)；Button name_tags2(555，100，130，30，1，＂OBJECT TAGS＂，＂＂，5，2)；Button voice_tags2(555，140，130，30，2，＂TRIANGULATE/＂，＂DIST，CALC＂，5，2)；Button custom_session2(555，180，130，30，1，＂CUSTOM SESSION＂，＂＂，5，2)；Button memory_traming2(555，220，130，30，1，＂MEMORY FRAMING＂，＂＂，5，2)；Button remote_commands2(555，260，130，30，2，＂REMOTE ENDS＂，＂COMMANDS＂，5，2)；Button av_options2(555，300，130，30，2，＂AUDIO/VISUAL＂，＂OPTIONS＂，5，2)；Button codec_control2(555，340，130，30，1，＂CODEC CONTROL＂，＂＂，5，2)；Button mcu_control2(555，380，130，30，1，＂MCU CONTROL＂，＂＂，5，2)；Button dial_connects2(555，420，130，30，2，＂DIAL-UP＂，＂CONNECTIONS＂，5，2)；Button mute2(555，460，130，30，1，＂MUTE＂，＂＂，5，2)；Button ind_id3(245，20，460，30，1，＂PERSONAL IDENTIFICATION＂，＂＂，2，1)；Button frame_cam3(555，20，130，30，1，＂FRAME CAMERA＂，＂＂，5，2)；Button cam_preset3(555，60，130，30，1，＂CAMERA PRESET＂，＂＂，5，2)；Button autofollow3(555，180，130，30，1，＂AUTOFOLLOWING＂，＂＂，5，2)；Button return3(555，420，130，30，2，＂RETURN TO＂，＂LAST MENU＂，5，2)；Button touch_face3(130，418，230，35，2，＂DEFINE AN OBJECT＂，＂AND THEN TOUCH＂，5，2)；Button type_id3(308，418，105，35，2，＂ACQUIRE＂，＂OBJECT＂，5，2)；Button write_id3(423，418，105，35，2，＂LOSE＂，＂OBJECT＂，5，2)；Button cancel3(555，340，130，30，1，＂CANCEL CHOICE＂，＂＂，5，2)；Button keyboard(245，375，450，200，1，＂(Keyboard)＂，＂＂，2，1)；Button writing_space(245，425，450，100，1，＂(Writing Space)＂，＂＂，2，1)；Button typing_done(555，260，130，30，2，＂TYPE AND THEN＂，＂PRESS HERE＂，5，2)；Button writing_done(555，260，130，30，2，＂WRITE AND THEN＂，＂PRESS HERE＂，5，2)；Button dial_connects6(getmaxx()/2，20，604，30，1，＂DLAL-UP CONNECTIONS＂，＂＂，2，1)；Button directory6(getmaxx()/2，60，300，30，1，＂DIRECTORY＂，＂＂，2，1)；Button manual_dialing6(57，420，84，30，2，＂MANUAL＂，＂DIALING＂，5，2)；Button line_16(151，420，84，30，1，＂LINE 1＂，＂＂，5，2)；<!-- SIPO <DP n="23"> --><dp n="d23"/>Button line_26(245，420，84，30，1，＂LINE 2＂，＂＂，5，2)；Button dial_tone6(339，420，84，30，1，＂D1AL TONE＂，＂＂，5，2)；Button hang_up6(433，420，84，30，1，＂HANG UP＂，＂＂，5，2)；Button scroll_up6(104，260，178，30，1，＂SCROLL DIRECTORY UP＂，＂＂，5，2)；Button scroll_down6(292，260，178，30，1，＂SCROLL DIRECTORY DOWN＂，＂＂，5，2)；Button dial_this6(198，300，84，30，2，＂DIAL THIS＂，＂NUMBER＂，5，2)；Button add_entry6(104，340，178，30，1，＂ADD AN ENTRY＂，＂＂，5，2)；Button delete_entry6(292，340，178，30，1，＂DELETE AN ENTRY＂，＂＂，5，2)；Button keypad6(505，320，230，151，1，＂(Keypad)＂，＂＂，2，1)；Page_1；∥ this is the opening screen∥ set the current fill style and draw the background setfillstyle(INTERLEAVE FILL，DARKGRAY)； bar3d(0，0，getmaxx()，getmaxy()，0，0)； logo，up()； c_vision，up()；∥ proceed，up()；∥ auto_controll，up()；∥ manual_controll，up()； mutel，up()； settextstyle(TRIPLEX FONT，HORIZ_DIR，2)； outtextxy(getmaxx()/2，190，＂(C)1993-1995 AGENTS OF CHANGE INC，＂)； settextstyle(TRIPLEX_FONT，HORIZ_DIR，4)； outtextxy(getmaxx()/2，235，＂WELCOME＂)； outtextxy(getmaxx()/2，265，＂TO＂)； Page_1_flag＝TRUE；while(Page_1_flag){∥ temporary keypad substitute for the touch screenwhich＝getch()； if(which＝＝‘1’) { if (！c_vision.pressed ) { c_vision down()； goto Page_2； } else c_vision，up()； } if(which＝＝‘2’) { if(！mutel，pressed)mutel，down()； else mutel，up()； }if(which＝＝‘S’)Page_1_flag＝FALSE；}goto pgm_terminate；Page_2；∥ this is the main menu. setfillstyle(INTERLEAVE_FLLL，DARKGRAY)；<!-- SIPO <DP n="24"> --><dp n="d24"/> bar3d(0，0，getmaxx()，getmaxy()，0，0)； main_menu，up()； video_screen，up()； video_messagel，down()； time_date2，up()； auto_onoff2，up()； manual_control2，up()； name_tags2，up()； voice_tags2，up()； custom_session2，up()； memory_framing2，up()； remote_commands2，up()； av_options2，up()； codec_control2，up()； mcu_control2，up()； dial_connects2，up()； mute2，up()； Page_2_flag＝TRUE；while(Page_2_flag){∥ temporary keypad substitute for the touch screenwhich＝getch()； if(which＝＝‘1’) { if(！auto_onoff2，pressed) { auto onoff2 down()； } else auto_onoff2，up()； } if(which＝＝‘2’) { if(！manual_control2，pressed)manua_control2，down()； else manual_control2，up()； } if(which＝＝‘3’) { if(！name_tags2，pressed) { name_tags2，down()； goto Page_3； } else name_tags2，up()； } if(which＝＝‘4’) { if(！voice_tags2，pressed) { voice_tags2，down()； goto Page_3； } else voice_tags2，up()； } if(which＝＝‘5’) {<!-- SIPO <DP n="25"> --><dp n="d25"/> if (！custom_session2，pressed)custom session2，down()； else custom_session2，up()； } if(which＝＝‘6’) { if(！memory_framing2 pressed) { memory_framing2，down()， goto Page_3； } else memory_framing2 up()； } if(which＝＝‘7’) { if(！remote_commands2，pressed)remote commands2.down() else remote commands2，up()； } if(which＝＝‘8’) { if(！av options2，pressed) av_options2，down()； else av_options2，up()； } if(which＝＝‘9’) { if(！codec_control2，pressed)codec_control2，down()； else codec_control2，up()； } if(which＝＝‘a’) { if(！mcu_control2，pressed)mcu control2，down()； else mcu_control2，up()； } if(which＝＝‘b’) { if(！dial_connects2，pressed) { dial_connecis2，down()； goto Page_6； } else dial_connects2，up()； } if(which＝＝‘c’) { if(！mute2，pressed)mute2，down()； else mute2，up()； }if(which＝＝‘S’)Page_2_flag＝FALSE；}goto pgm_terminate；Page_3；∥this is the first＂individual identification＂menu，∥and includes the step into nametags，<!-- SIPO <DP n="26"> --><dp n="d26"/> setfillstyle(INTERLEAVE_FILL.DARKGRAY)； bar3d(0，0，getmaxx()，getmaxy()，0，0)； ind_id3，up()； video_screen，up()； video_messagel，down()； time_date2，up()； frame_cam3，up()； cam_preset3，up()； name_tags2，up()； voice_tags2，up()； autofollow3，up()； return3，up()； mute2，up()； Page_3_flag＝TRUE；while(Page_3_flag){∥ temporary keypad substitute for the touch screenwhich＝getch()； if(which＝＝‘1’) { if(！frame_cam3，pressed) { frame_cam3，down()； } else frame_cam3，up()； } if(which＝＝‘2’) { if(！cam_preset3，pressed)cam_preset3，down()； else cam_preset3，up()； } if(which＝＝‘3’) { if(！name_tags2，pressed) { name_tags2，down()； touch_face3，up()； type_id3，up()； write_id3，up()； cancel3，up()； type_or_write； which＝getch()； ∥the cancel button has been pressed if(which＝＝‘9’)goto Page_3； ∥type nametags， if(which＝＝‘x’)goto Page_4； ∥write nametags， if(which＝＝‘y’)goto Page_5； goto type_or write； } else name tags2，up()； } if(which＝‘4’) {<!-- SIPO <DP n="27"> --><dp n="d27"/> if(！voice_tags2，pressed)voice_tags2，down()；∥goto Page_4； else voice_tags2，up()； } if(which＝＝‘5’) { if(！autofollow3，pressed)autofollow3，down()；∥ goto Page_4； else autofollow3，up()； } if(which＝＝‘b’) { if(！return3，pressed)return3 down()； goto Page_2； } else return3，up()； if(which＝＝‘c’) { if(！mute2，pressed)mute2，down()； else mute2，up()； }if(which＝＝‘S’)Page_3_flag＝FALSE；}goto pgm_terminate；Page_4；∥ this is the nametags typing page setfillstyle(INTERLEAVE_FILL，DARKGRAY)； bar3d(0，0，getmaxx()，getmaxy()，0，0)； ind_id3，up()； video_screen，up()； video_messagel，down()； frame_cam3，up()； cam_preset3，up()； name_tags2，down()； voice_tags2，up()； autofollow3，up()； return3，up()； mute2，up()； keyboard，up()； typing_done，up()； Page_4_flag＝TRUE；while(Page_4_flag){∥ temporary keypad substitute for the touch screenwhich＝getch()； if(which＝＝‘7’) { if(！typing_done，pressed)typing_done，down()； goto Page_3； }<!-- SIPO <DP n="28"> --><dp n="d28"/> else typing_done，up()； if(which＝＝‘b’) { if(！return3，pressed)return3，down()； goto Page_3； } else return3，up()； if(which＝＝‘c’) { if(！mute2，pressed)mute2，down()； else mute2，up()； }if(which＝＝‘S’)Page_4_flag＝FALSE；}goto pgm_terminate；Page 5；∥ this is the nametags writing page setfillstyle(INTERLEAVE_FILL.DARKGRAY)； bar3d(0，0，getmaxx()，getmaxy()，0，0)； ind_id3，up()； video_screen，up()； video_messagel，down()； frame_cam3，up()； cam_preset3，up()； name_tags2，down()； voice_tags2，up()； autofollow3，up()； return3，up()； mute2，up()； writing_space，up()； writing_done，up()； Page_5_flag＝TRUE；while(Page_5_flag){∥ temporary keypad substitute for the touch screen.which＝getch()； if(which＝＝‘7’) {if(！typing_done，pressed)typing_done，down()； goto Page_3； } else typing_done，up()； if(which＝＝‘b’) { if(！return3，pressed)return3，down()； goto Page_3； } else return3，up()；<!-- SIPO <DP n="29"> --><dp n="d29"/> if(which＝＝‘c’) { if(！mute2 pressed)mute2 down()； else mute2，up()； } if(which＝＝‘S’)Page_5_flag＝FALSE； } goto pgm_terminate； Page_6； ∥this is the connections dialing and directory maintenance page setfillstyle(INTERLEAVE_FILL.DARKGRAY)； bar3d(0，0，getmaxx()，getmaxy()，0，0)； dial_connects6，up()； directory6，up()； keypad6，up()； scroll_up6，up()； scroll_down6，up()； dial_this6，up()； add_entry6，up()； delete_entry6，up()； manual_dialing6，up()； line_16，up()； line_26，up()； dial_tone6，up()； hang_up6，up()； return3，up()； mute2，up()； Page_6_flag＝TRUE；while(Page_6_flag){∥ temporary keypad substitute for the touch screenwhich＝getch()； if(which＝＝‘b’) { if(！return3，pressed) { return3 down()； goto Page_2； } } else return3，up()； if(which＝＝‘c’) { if(！mute2，pressed)mute2，down()； else mute2，up()； } if(which＝＝‘S’)Page_6_flag＝FALSE； } goto pgm_terminate； pgm_ terminate； getch()；<!-- SIPO <DP n="30"> --><dp n="d30"/>∥ this is the closing sequenceclosegraph()；}<!-- SIPO <DP n="31"> --><dp n="d31"/>/****************************************//* ARPROCES.H *//*Image Processing Header File *//* Area Processing Functions *//* written in Turbo C 2.0 *//****************************************//* Area Process Function Prototypes */CompletionCode Convolution(BYTE huge *InImage，unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height， short *Kernel，unsigned KernelCols， unsigned KernelRows，unsigned Scale， unsigned Absolute，BYTE huge * * OutImageBufPtr)；CompletionCode RealConvolution(BYTE huge *InImage， unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height， double *Kernel，unsigned KernelCols， unsigned KernelRows，unsigned Scale， unsigned Absolute，BYTE huge * * OutImageBufPtr)；CompletionCode Median Filter(BYTE huge *InImage，unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height， unsigned NeighborhoodCols，unsigned NeighborhoodRows， BYTE huge * * OutlmageBufPtr)；CompletionCode SobelEdgeDet(BYTE huge* InImage， unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height， unsigned Threshold，unsigned Overlay， BYTE huge * * OutlmageBufPtr)；<!-- SIPO <DP n="32"> --><dp n="d32"/>/****************************************//*ARPROCES.C *//*Image Processing Code *//*Area Processing Functions *//* written in Turbo C 2.0 *//****************************************/#include＜stdio.h＞#include＜stdlib.h＞#include＜conio.h＞#include＜dos.h＞#include＜alloc.h＞#include＜process.h＞#include＜math.h＞#include＜graphics.h＞#include＂misc.h＂#include＂pcx.h＂#include＂vga.h＂#include＂imagesup.h＂#include＂arprocess.h＂/*Integer Convolution Function*/CompletionCode Convolution(BYTE huge *InImage，unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height， short*Kernel，unsigned KernelCols， unsigned KernelRows，unsigned Scale， unsigned Absolute，BYTE huge * * OutlmageBufPtr){register unsigned ColExtent，RowExtent；register unsigned ImageCol，ImageRow，KernCol，KernRow；unsigned ColOffset，RowOffset，TempCol，TempRow；BYTE huge *OutputlmageBuffer；long Sumshort *KernelPtr；if(ParameterCheckOK(Col，Row，Col+Width，Row+Height，＂Convolution＂)){ /* Image must be at least the same size as the kernel */ if(Width＞＝KernelCols && Height＞＝KernelRows){ /* allocate far memory buffer for output image */ OutputlmageBuffer＝(BYTE huge*) farcalloc(RASTERSIZE，(unsigned long)sizeof(BYTE))； if(OutputImageBuffer＝＝NULL) { restorecrtmode()； printf(＂Error Not enough memory for convolution output buffer\n＂)； return(ENoMemory)； } /*Store address of output image buffer*/ *OutImageBufPtr＝OutputImageBuffer； /* Clearing the output buffer to white will show the boarder areas not touched by the convolution，It also<!-- SIPO <DP n="33"> --><dp n="d33"/> provides a nice white frame for the output image */ ClearImageArea(OutputImageBuffer.MINCOLNUM，MINROWNUM， MAXCOLS.MAXROWS.WHITE)； ColOffset＝Kernel Cols/2； RowOffset＝KernelRows/2； /*Compensate for edge effects*/ Col+＝ColOffset； Row+＝RowOffset； Width-＝(KernelCols-1)； Height-＝(KernelRows-1)； /*Calculate new range of pixels to act upon*/ ColExtent＝Col+Width； RowExtent＝Row+Height； for(ImageRow＝Row；ImageRow＜RowExtent；ImageRow++) { TempRow＝ImageRow-RowOffset for(ImageCol＝Col；ImageCol＜ColExtent；ImageCol++) { TempCol＝ImageCol-ColOffset； Sum＝OL； KernelPtr＝Kernel； for(KernCol＝0；KernCol＜KernelCols；KernCol++) for(KernRow＝0；KernRow＜KerrnelRows；KernRow++) Sum+＝(GetPixelFromImage(InImage， TempCol+KernCol，TempRow+KernRow)* (*KernelPtr++))； /*If absolute value is requested*/ if(Absolute) Sum＝labs(Sum)； /*Summation performed，Scale and range Sum*/ Sum＞＞＝(long)Scale； Sum＝(Sum＜MINSAMPLEVAL)？MINSAMPLEVAL；Sum； Sum＝(Sum＞MAXSAMPLEVAL)？MAXSAMPLEVAL；Sum； PutPixelInImage(OutputlmageBuffer，ImageCol，ImageRow，(BYTE)Sum)； } } }else return(EKernelSize)；}return(NoError)；}/*Real Number Convolution Function，This convolution function isonly used when the kernel entries are floating point numbersinstead of integers，Because of the floating point operationsenvolved，this function is substantially slower than the alreadyslow integer version above.*/CompletionCode RealConvolution(BYTE huge *InImage， unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height， double *Kernel，unsigned KernelCols，<!-- SIPO <DP n="34"> --><dp n="d34"/> unsigned KernelRows，unsigned Scale， unsigned Absolute，BYTE huge **OutImageBufPtr){ register unsigned ColExtent，RowExtent； register unsigned ImageCol，ImageRow，KernCol，KernRow； unsigned ColOffset，RowOffset，TempCol，TempRow； BYTE huge*OutputImageBuffer； double Sum double *KernelPtr； if(ParameterCheckOK(Col，Row，Col+Width，Row+Height，＂Convolution＂)) { /*Image must be at least the same size as the kernel*/ if(Width＞＝KernelCols && Height＞＝KernelRows) { /*allocate far memory buffer for output image*/ OutpugImageBuffer＝(BYTE huge*) farcalloc(RASTERSIZE，(unsigned long)sizeof(BYTE))； if(OutputImageBuffer＝＝NULL) { restorecrtmode()； printf(＂Error Not enough memory for convolution output buffer\n＂)； return(ENoMemory)； } /*Store address of output image buffer*/ *OutImageBufPtr＝OutputImageBuffer； /* Clearing the output buffer to white will show the boarder areas not touched by the convolution，It also provides a nice white frame for the output image， */ ClearImageArea(OutputImageBuffer，MINCOLNUM，MINROWNUM， MAXCOLS，MAXROWS WHITE)； ColOffset＝KernelCols/2； RowOffset＝KernelRows/2； /*Compensate for edge effects*/ Col+＝ColOffset； Row+＝RowOffset； Width-＝(KemelCols-1)； Height-＝(KemelRows-1)； /*Calculate new range of pixels to act upon*/ ColExtent＝Col+Width； RowExtent＝Row+Height； for(ImageRow＝Row；ImageRow＜RowExtent；ImageRow++) { TempRow＝ImageRow-RowOffset； for(ImageCol＝Col；ImageCol＜ColExtent；ImageCol++) { TempCol＝ImageCol-ColOffset； Sum＝0，0； KernelPtr＝Kernel； for(KernCol＝0KernCol＜KernelColsKernCol++) for(KernRow＝0KernRow＜KernelRowsKernRow++) Sum+＝(GetPixelFromImage(InImage， TempCol+KernCol，TempRow+KernRow)*<!-- SIPO <DP n="35"> --><dp n="d35"/> (*KernelPtr++))； /*If absolute value is requested*/ if(Absolute) Sum＝fabs(Sum)； /*Summation performned，Scale and range Sum*/ Sum/＝(double)(1＜＜Scale)； Sum＝(Sum＜MINSAMPLEVAL)？MINSAMPLEVAL；Sum； Sum＝(Sum＞MAXSAMPLEVAL)？MAXSAMPLEVAL；Sum； PutPixelInImage(OutputImageBuffer，ImageCol，ImageRow，(BYTE)Sum)； } } } else return(EKemelSize)；}return(NoError)；}/*Byte compare for use with the qsort library function callin the Median filter function.*/int ByteCompare(BYTE*Entry1，BYTE*Entry2){ if(*Entryl＜*Entry2) return(-1)； else if(*Entryl＞*Entry2) return(1)； else return(0)；}CompletionCode MedianFiter(BYTE huge *InImage，unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height， unsigned NeighborhoodCols，unsigned NeighborhoodRows， BYTE huge * * OutImageBufPtr){ register unsigned ColExtent，RowExtent； register unsigned ImageCol，ImageRow，NeighborCol，NeighborRow； unsigned ColOffset，RowOffset，TempCol，TempRow，Pixellndex； unsigned TotalPixels，MedianIndex； BYTE huge *OutputImageBuffer； BYTE *PixelValues； if(ParameterCheckOK(Col，Row，Col+Width，Row+Height，＂Median Filter＂)) { /*Image must be at least the same size as the neighborhood*/ if(Width＞＝NeighborhoodCols && Height＞＝NeighborhoodRows) { /*allocate far memory buffer for output image*/ OutputImageBuffer＝(BYTE huge*) farcalloc(RASTERSIZE，(unsigned long)sizeof(BYTE))； if(OutputImageBuffer＝＝NULL) {<!-- SIPO <DP n="36"> --><dp n="d36"/>restorecrtmode()；pnintf(＂Error Not enough memory for median filter output buffer\n＂)；return(ENoMemory)；}/*Store address of output image buffer*/*OutImageBufPtr＝OutputImageBuffer；/*Clearing the output buffer to white will show theboarder areas not touched by the median filter.It alsoprovides a nice white frame for the output image.*/ClearImageArea(OutputlmageBuffer，MINCOLNUM，MINROWNUM， MAXCOLS，MAXROWS，WHITE)；/*Calculate border pixel to miss*/ColOffset＝NeighborhoodCols/2；RowOffset＝NeighborhoodRows/2；/*Compensate for edge effects*/Col+＝ColOffset；Row+＝RowOffset；Width-＝(NeighborhoodCols-1)；Height-＝(NeighborhoodRows-1)；/*Calculate new range of pixels to act upon*/ColExtent＝Col+Width；RowExtent＝Row+Height；TotalPixels＝(NeighborhoodCols*NeighborhoodRows)；MedianIndex＝(NeighborhoodCols*NeighborhoodRows)/2；/*allocate memory for pixel buffer*/PixelValues＝(BYTE*)calloc(TotalPixels，(unsigned)sizeof(BYTE))；if(PixelValues＝＝NULL){restorecrtmode()；printf(＂Error Not enough memory for median filter pixel buffer\n＂)；return(ENoMemory)；}for(ImageRow＝Row；ImageRow＜RowExtent；ImageRow++){TempRow＝ImageRow-RowOffset；for(ImageCol＝Col；ImageCol＜ColExtentImageCol++){ TempCol＝ImageCol-ColOffset； PixelIndex＝0； for(NeighborCol＝0；NeighborCol＜NeighborhoodCols；NeighborCol++) for(NeighborRow＝0；NeighborRow＜NeighborhoodRows；NeighborRow++) PixelValues[PixelIndex++]＝ GetPixelFromImage(InImage，TempCol+NeighborCol， TempRow+NeighborRow)； /* Quick sort the brightness values into ascending order and then pick out the median or middle value as that for the pixel. */ qsort(PixelValues，TotalPixels，sizeof(BYTE)，ByteCompare)；<!-- SIPO <DP n="37"> --><dp n="d37"/> PutPixelInlmage(OutputImageBuffer，ImageCol.ImageRow， PixelValues[MedianIndex])； } }}else renurn(EKemelSize)；}free(PixelValues)；/*give up the pixel value buffer*/return(NoError)；}/*Sobel Edge Detection Function*/CompletionCode SobelEdgeDet(BYTE huge *InImage， unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height， unsigned Threshold，unsigned Overlay， BYTE huge **OutImageBufPtr){register unsigned ColExtent，RowExtent；register unsigned ImageCol，ImageRow；unsigned PtA，PtB，PtC，PtD，PtE，PtF，PtG，PtH，PtI；unsigned LineAEIAveAbove，LineAEIAveBelow，LineAEIMaxDif；unsigned LineBEHAveAbove，LineBEHAveBelow，LineBEHMaxDif；unsigned LineCEGAveAbove，LineCEGAveBelow，LineCEGMaxDif；unsigned LineDEFAveAbove，LineDEFAveBelow，LineDEFMaxDif；unsigned MaxDif；BYTE huge*OutputImageBuffer；if(ParameterCheckOK(Col，Row，Col+Width，Row+Height，＂Sobel Edge Detector＂)){/*allocate far memory buffer for output image*/OutputImageBuffer＝(BYTE huge*) farcalloc(RASTERSIZE，(unsigned long)sizeof(BYTE))；if(OutputImageBuffer＝＝NULL){ restorecrtmode()； printf(＂Error Not enough memory for Sobel output buffer\n＂)； return(ENoMemory)；}/*Store address of output imagge buffer*/*OutImageBufPtr＝OutputImageBuffer；/*Clearing the output buffer*/ClearImageArea(OutputImageBuffer，MINCOLNUM，MINROWNUM， MAXCOLS，MAXROWS，BLACK)；/*Compensate for edge effects of 3×3 pixel neighborhood*/Col+＝1；Row+＝1；Width-＝2；Height-＝2；/*Calculate new range of pixels to act upon*/<!-- SIPO <DP n="38"> --><dp n="d38"/>ColExtent＝Col+Width；RowExtent＝Row+Height；for(ImageRow＝Row；ImageRow＜RowExtent；ImageRow++) for(ImageCol＝Col；ImageCol＜ColExtent；ImageCol++) { /*Get each pixel in 3×3 neighborhood*/ PtA＝GetPixelFromImage(InImage，ImageCol-1，ImageRow-1)； PtB＝GetPixelFromImage(InImage，ImageCol，ImageRow-1)； PtC＝GetPixelFromImage(InImage，ImageCol+1，ImageRow-1)； PtD＝GetPixelFromImage(InImage，imageCol-1，ImageRow)； PtE＝GetPixelFromImage(InImage，ImageCol，ImageRow)； PtF＝GetPixelFromImage(InImage，ImageCol+1，ImageRow)； PtG＝GetPixelFromImage(InImage，ImageCol-1，ImageRow+1)； PtH＝GetPixelFromImage(InImage，ImageCol，ImageRow+1)； PtI＝GetPixelFromImage(InImage，ImageCol+1，ImageRow+1)； /* Calculate average above and below the line Take the absolute value of the difference */ LineAEIAweBelow＝(PtD+PtG+PtH)/3； LineAEIAveAbove＝(PtB+PtC+PtF)/3； LineAEIMaxDif＝abs(LineAELAveBelow-LineAEIAveAbove)； LineBEHAveBelow＝(PtA+PtD+PtG)/3； LineBEHAveAbove＝(PtC+PtF+PtI)/3； LineBEHMaxDif＝abs(LineBEHAveBelow-LineBEHAveAbove)； LineCEGAveBelow＝(PtF+PtH+PtI)/3； LineCEGAveAbove＝(PtA+PtB+PtD)/3； LineCEGMaxDif＝abs(LineCEGAveBelow-LineCEGAveAbove)； LineDEFAveBelow＝(PtG+PtH+PtI)/3； LineDEFAveAbove＝(PtA+PtB+PtC)/3； LineDEFMaxDif＝abs(LineDEFAveBelow-LineDEFAveAbove)； /* Find the maximum value of the absolute differences from the four possibilities， */ MaxDif＝MAX(LineAEIMaxDif，LineBEHMaxDif)； MaxDif＝MAX(LineCEGMaxDif，MaxDif)； MaxDif＝MAX(LineDEFMaxDif，MaxDif)； /* If maximum difference is above the threshold，set the pixel of interest(center pixel)to white，If below the threshold optionally copy the input image to the output image，This copying is controlled by the parameter Overlay， */ if(MaxDif＞＝Threshold) PutPixelInImage(OutputImageBuffer，ImageCol，ImageRow，WHITE)； else if(Overlay) PutPixelInImage(OutputlmageBuffer，ImageCol，ImageRow，PtE)；}}return(NoError)；}<!-- SIPO <DP n="39"> --><dp n="d39"/>/****************************************//* FRPOCES.H *//* Image Processing Header File *//* Frame Processing Functions *//*written in Turbo C 2.0 *//****************************************//*User defined image combination type*/typedef enum{And，Or，Xor，Add，Sub，Mult，Div，Min，Max，Ave，Overlay}BitFunction；/*Frame Process Function Prototypes*/void CombinteImages(BYTE huge *SImage， unsigned SCol，unsigned SRow， unsigned SWidth，unsigned SHeight， BYTE huge *DImage， unsigned DCol，unsigned DRow， enum BitFunction CombineType， short Scale)；<!-- SIPO <DP n="40"> --><dp n="d40"/>/****************************************//* FPROCES.C *//*Image Processing Code*//*Frame Process Functions *//*written in Turbo C 2.0*//****************************************/#include＜stdio.h＞#include＜stdlib.h＞#include＜conio.h＞#include＜dos.h＞#include＜alloc.h＞#include＜process.h＞#include＜graphics.h＞#include＂misc.h＂#include＂pcx.h＂#include＂vga.h＂#include＂imagesup.h＂#include＂frprocess.h＂/*Single function performs all image combinations*/void CombineImages(BYTE huge *Slmage， unsigned SCol，unsigned SRow， unsigned SWidth，unsigned SHeight， BYTE huge*DImage， unsigned DCol，unsigned DRow， enum BitFunction CombineType， short Scale){register unsigned SImageCol，SImageRow，DestCol；short SData，DData；unsigned SColExtent，SRowExtentif(ParameterCheckOK(SCol，SRow，SCol+SWidth，SRow+SHeight，＂CombineImages＂)&& ParameterCheckOK(DCol，DRow，DCol+SWidth，DRow+SHeight，＂CombineImages＂)){ SColExtent＝SCol+SWidth； SRowExtent＝SRow+SHeight； for(SImageRow＝SRow；SlmageRow＜SRowExtent；SImageRow++) { /*Reset the destination Column count every row*/ DestCol＝DCol； for(SImageCol＝SColSImageCol＜SColExtent；SlmageCol++) { /*Get a byte of the source and dest image data*/ SData＝GetPixelFromImage(SImage，SImageCol，SImageRow)； DData＝GetPixelFromImage(DImage，DestCol，DRow)； /*Combine source and dest data according to parameter*/ switch(CombineType) { case And DData &＝SData； break； case Or； DData |＝SData； break； case Xor； DData＾＝SData； break；<!-- SIPO <DP n="41"> --><dp n="d41"/> case Add； DData+＝SData； break； case Sub； DData-＝SData； break； case Mult； DData*＝SData； break； case Div； if(SData！＝0) DData/＝SData； break； case Min DData＝MIN(SData，DData)； break； case Max； DData＝MAX(SData，DData)； break； case Ave； DData＝(SData+DData)/2； break； case Overlay； DData＝SData； break； } /* Scale the resultant data if requested to. A positive Scale value shifts the destination data to the right thereby dividing it by a power of two. A zero Scale value leaves the data untouched，A negative Scale value shifts the data left thereby multiplying it by a power of two */ if(Scale＜0) DData＜＜＝abs(Scale)； else if(Scata＞0) DData＞＞＝Scale； /*Don′t let the pixel data get out of range*/ DData＝(DData＜MINSAMPLEVAL)？MINSAMPLEVAL；DData； DData＝(DData＞MAXSAMPLEVAL)？MAXSAMPLEVAL；DData； PutPixelInImage(DImage，DestCol++，DRow，DData)； } /*Bump to next row in the destination image*/ DRow++；}}}<!-- SIPO <DP n="42"> --><dp n="d42"/>/****************************************//* GEPROCES.H*//* Image Processing Header File *//* Geometric Processing Functions *//*written in Turbo C 2.0 *//****************************************//*Misc user defined types*/typedef enum{HorizMirror，VertMirror)MirrorType；/*Geometric processes function protorypes*/void ScaleImage(BYTE huge *InImage，unsigned SCol，unsigned SRow， unsigned SWidth，unsigned SHeight， double ScaleH，double Scale V， BYTE huge *OutImage， unsigned DCol，unsigned DRow， unsigned Interpolate)；void SizeImage(BYTE huge *InImage，unsigned SCol，unsigned SRow， unsigned SWidth，unsigned SHeight， BYTE huge*OutImage， unsigned DCol，unsigned DRow， unsigned DWidth，unsigned DHeight， unsigned Interpolate)；void RotateImage(BYTE huge *InImage，unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height，double Angle， BYTE huge *OutImage，unsigned Interpolate)；void TranslateImage(BYTE huge*InImage， unsigned SCol，unsigned SRow， unsigned SWidth，unsigned SHeight， BYTE huge *OutImage， unsigned DCol，unsigned DRow， unsigned EraseFlag)；void MirrorImage(BYTE huge *InImage， unsigned SCol，unsigned SRow， unsigned SWidth，unsigned SHeight， enum MirrorType WhichMirror， BYTE huge *OutImage， unsigned DCol，unsigned DRow)；<!-- SIPO <DP n="43"> --><dp n="d43"/> /****************************************/ /* GEPROCES.C */ /* Image Processing Code*/ /* Geometric Processing Functions */ /* written in Turbo C 2.0 */ /****************************************/ #incIude＜stdio.h＞ #include＜conio.h＞ #include＜dos.h＞ #include＜alloc.h＞ #include＜process.h＞ #include＜math.h＞ #include＜graphics.h＞ #include＂misc.h＂ #include＂pcx.h＂ #include＂vga.h＂ #include＂imagesup.h＂ void ScaleImage(BYTE huge *InImage，unsigned SCol，unsigned SRow unsigned SWidth，unsigned SHeight， double ScaleH，double Scale V， BYTE huge *OutImage， unsigned DCol，unsigned DRow unsigned Interpolate){ unsigned Dest Width，DestHeight； unsigned PtA，PtB，PtC，PtD，PixelValue； register unsigned SPixelColNum，SPixelRowNum，DestCol，DestRow； double SPixelColAddr，SPixelRowAddr； double ColDelta，RowDelta； double ContribFromAandB，ContribFromCandD； DestWidth＝ScaleH *SWidth+0.5； DestHeight＝ScaleV*SHeight+0.5； if(ParameterCheckOK(SCol，SRow，SCol+SWidth，SRow+SHeight，＂ScaleImage＂)&& ParameterCheckOK(DCol，DRow，DCol+DestWidth，DRow+DestHeight，＂Scalelmage＂)) { /*Calculations from destination perspective*/ for(DestRow＝0；DestRow＜DestHeight；DestRow++) { SPixelRowAddr＝DestRow/ScaleV； SPixelRowNum＝(unsigned)SPixelRowAddr； RowDelta＝SPixelRowAddr-SPixelRowNum； SPixelRowNum+＝SRow； for(DestCol＝0；DestCol＜DestWidth；DestCol++) { SPixelColAddr＝DestCol/ScaleH； SPixelColNum＝(unsigned)SPixelColAddr； ColDelta ＝SPixelColAddr-SPixelColNum； SPixelColNum+＝SCol； if(Interpolate) { /* SPixelColNum and SPixelRowNum now contain the pixel coordinates of the upper left pixel of the targetted pixel′s(point X)neighborhood，This is point A below； A B X<!-- SIPO <DP n="44"> --><dp n="d44"/> C D We must retrieve the brightness level of each of the four pixels to calculate the value of the Pixel put into the destination image， Get point A brightness as it will always lie within the input image area，Check to make sure the other points are within also，If so use their values for the calculations， If not，set them all equal to point A’s value，This induces an error but only at the edges on an image */ PtA＝GetPixelFromlmage(InImage，SPixelColNum，SPixelRowNum)； if(((SPixelColNum+1)＜MAXCOLS)&&((SPixelRowNum+1)＜MAXROWS)) { PtB＝GetPixelFromlmage(InImage，SPixelColNum+1，SPixelRowNum)； PtC＝GetPixelFromImage(InImage，SPixelColNum，SPixelRowNum+1)； PtD＝GetPixelFromImage(InImage，SPixelColNum+1，SPixelRowNum+1)； } else { /*All points have equal brightness*/ PtB＝PtC＝PtD＝PtA； } /* Interpolate to find brightness contribution of each pixel in neighborhood，Done in both the horizontal and vertical directions， */ ContribFromAandB＝ColDelta*((double)PtB-PtA)+PtA； ContribFromCandD＝ColDelta*((double)PtD-PtC)+PtC； PixelValue＝0.5+ContribFromAandB+ (ContribFromCandD-ConribFromAandB)*RowDelta； } else PixelValue＝GetPixelFromImage(InImage，SPixelColNum，SPixelRowNum) /*Put the pixel into the destination buffer*/ PutPixelInImage(OutImage，DestCol+DCol，DestRow+DRow，PixelValue)； }}}}void SizeImage(BYTE huge *InImage，unsigned SCol，unsigned SRow， unsigned SWidth，unsigned SHeight， BYTE huge *OutImage， unsigned DCol，unsigned DRow， unsigned DWidth，unsigned DHeight， unsigned Interpolate){double HScale，VScale；/*Check for parameters out of range*/if(ParameterCheckOK(SCol，SRow，SCol+SWidth，SRow+SHeight，＂SizeImage＂)&& ParameterCheckOK(DCol，DRow，DCol+DWidth，DRow+DHeight，＂SizeImage＂)){/*Calculate horizontal and vertical scale factors requiredto fit specified portion of input image into specified portionof output image.*/<!-- SIPO <DP n="45"> --><dp n="d45"/> HScale＝(double)DWidth/(double)SWidth； VScale＝(double)DHeight/(double)SHeight； /*Call ScaleImage to do the actual work*/ ScaleImage(InImage，SCol，SRow，SWidth，SHeight，HScale，VScale， OutImage，DCol，DRow，Interpolate) }}void RotateImage(BYTE huge *InImage，unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height，double Angle， BYTE huge *OutImage，unsigned Interpolate){ register unsigned ImageCol，ImageRow unsigned CenterCol，CenterRow，SPixelColNum，SPixelRowNum unsigned ColExtent，RowExtent，PixelValue； unsigned PtA，PtB，PtC，PtD； double DPixelRelativeColNum，DPixelRelativeRowNum； double CosAngle，SinAngle，SPixelColAddr，SPixelRowAddr； double ColDelta，RowDelta； double ContribFromAandB，ContribFromCandD； if(ParameterCheckOK(Col，Row，Col+Width，Row+Height，＂RotateImage＂)) { /*Angle must be in 0..359.9*/ while(Angle＞＝360.0) Angle-＝360.0； /*Convert angle from degrees to radians*/ Angle*＝((double)3.14159/(double)180.0)； /*Calculate angle values for rotation*/ CosAngle＝cos(Angle)； SinAngle＝sin(Angle)； /*Center of rotation*/ CenterCol＝Col+Width/2； CenterRow＝Row+Height/2； ColExtent＝Col+Width； RowExtent＝Row+Height； /* All calculations are performed from the destination image perspective，Absolute pixel values must be converted into inches of display distance to keep the aspect value correct when image is rotated，After rotation，the calculated display distance is converted back to real pixel values. */ for(ImageRow＝RowImageRow＜RowExtentImageRow++) { DPixelRelativeRowNum＝(double)ImageRow-CenterRow； /*Convert row value to display distance from image center*/ DPixelRelativeRowNum*＝LRINCHESPERPIXEL VERT； for(ImageCol＝ColImageCol＜ColExtentImageCol++) { DPixelRelativeColNum＝(double)ImageCol-CenterCol； /*Convert col value to display distance from image center*/ DPixelRelativeColNum*＝LRINCHESPERPIXELHORIZ； /* Calculate source pixel address from destination<!-- SIPO <DP n="46"> --><dp n="d46"/>pixels position.*/SPixelColAddr＝DPixelRelativeColNum*CosAngle- DPixelRelativeRowNum*SinAngle；SPixelRowAddr＝DPixelRelativeColNum*SinAngle+ DPixelRelativeRowNum*CosAngle；/*Convert from coordinates relative to imagecenter back into absolute coordinates.*//*Convert display distance to pixel location*/SPixelColAddr*＝LRPIXELSPERINCHHORIZ；SPixelColAddr+＝ CenterCol；SPixelRowAddr*＝LRPIXELSPERINCHYERT；SPixelRowAddr+＝CenterRow；SPixelColNum＝(unsigned)SPixelColAddr；SPixelRowNum＝(unsigned)SPixelRowAddr；ColDelta＝SPixelColAddr-SPixelColNum；RowDelta＝SPixelRowAddr-SPixelRowNum；if(Interpolate){/*SPixelColNum and SPixelRowNum now contain the pixelcoordinates of the upper left pixel of the targettedpixel′s(point X)neighborhood，This is point A below； A B X C DWe must retrieve the brightness level of each of thefour pixels to calculate the value of the ptxel put intothe destination image.Get point A brightness as it will always lie within theinput image area.Check to make sure the other points arewithin also.If so use their values for the calculations.If not.set them all equal to point A’s value，This inducesan error but only at the edges on an image.*/PtA＝GetPixelFromImage(InImage，SPixelColNum，SPixelRowNum)；if(((SPixelColNum+1)＜MAXCOLS)&&((SPixelRowNum+1)＜MAXROWS)){ PtB＝GetPixelFromImage(InImage，SPixelColNum+1，SPixelRowNum)； PtC＝GetPixelFromImage(InImage，SPixelColNum，SPixelRowNum+1)； PtD＝GetPixelFromImage(InImage，SPixelColNum+1，SPixelRowNum+l)；}else{ /*All points have equal brightness*/ PtB＝PtC＝PtD＝PtA；}/*Interpolate to find brightness contribution of each pixelin neighborhood，Done in both the horizontal and verticaldirections.*/ContribFromAandB＝ColDelta*((double)PtB-PtA)+PtA；ContribFromCandD＝ColDelta*((double)PtD-PtC)+PtC；PixelValue＝0.5+ContribFromAandB+ (ContribFromCandD-ContribFromnAandB)*RowDelta；<!-- SIPO <DP n="47"> --><dp n="d47"/> } else PixelValue＝GetPixelFromImage(InImage，SPixelColNum，SPixelRowNum)； /*Put the pixel into the destination buffer*/ PutPixelInImage(OuImage，ImageCol，ImageRow，PixelValue)； } }}}/*Caution；images must not overlap*/void TranslateImage(BYTE huge *InImage， unsigned SCol，unsigned SRow， unsigned SWidth，unsigned SHeight， BYTE huge *OutImage， unsigned DCol，unsigned DRow， unsigned EraseFlag){register unsigned SImageCol，SImageRow，DestCol；unsigned SColExtent，SRowExtent；/*Check for parameters out of range*/if(ParameterCheckOK(SCol，SRow，SCol+SWidth，SRow+SHeight，＂TranslateImage＂)&& ParameterCheckOK(DCol，DRow，DCol+SWidth，DRow+SHeight，＂TranslateImage＂)){ SColExtent＝SCol+SWidth； SRowExtent＝SRow+SHeight； for(SImageRow＝SRow；SImageRow＜SRowExtent；SImageRow++) { /*Reset the destination Column count every row*/ DestCol＝DCol； for(SImageCol＝SCol；SImageCol＜SColExtent；SlmageCol++) { /*Transter byte of the image data between buffers*/ PutPixelInImage(OutImage，DestCol++，DRow， GetPixelFromImage(InImage，SImageCol，SImageRow))； } /*Bump to next row in the destination image*/ DRow++； } /*If erasure specified，blot out original image*/ if(EraseFlag) ClearImageArea(InImage，SCol，SRow，SWidth，SHeight，BLACK)；}}void MirrorImage(BYTE huge *InImage， unsigned SCol，unsigned SRow， unsigned SWidth，unsigned SHeight， enum Mirror Type WhichMirror， BYTE huge *OutImage， unsigned DCol，unsigned DRow){register unsigned SImageCol，SImageRow，DestCol；unsigned SColExtent，SRowExtent；/*Check for parameters out of range*/if(ParameterCheckOK(SCol，SRow，SCol+SWidth，SRow+SHeight，＂MirrorImage＂)&&<!-- SIPO <DP n="48"> --><dp n="d48"/> ParameterCheckOK(DCol，DRow，DCol+SWidth，DRow+SHeight，＂MirrorImage＂)){ SColExtent＝SCol+SWidth； SRowExtent＝SRow+SHeight； switch(WhichMirror) { case HorizMirror； for(SImageRow＝SRow；SImageRow＜SRowExtent；SImageRow++) { /*Reset the destination Column count every row*/ DestCol＝DCol+SWidth； for(SImageCol＝SCol；SImageCol＜SColExtent；SImageCol++) { /*Transfer byte of the image data between buffers*/ PutPixelInImage(OutImage，--DestCol，DRow， GetPixelFromImage(InImage，SImageCol，SImageRow))； } /*Bump to next row in the destination image*/ DRow++ } break；case VertMirror； DRow+＝(SHeighr-1)； for(SImageRow＝SRow；SImageRow＜SRowExtent；SImageRow++) { /*Reset the destinauon Column count every row*/ DestCol＝DCol； for(SImageCol＝SCol；SImageCol＜SColExtent；SImageCol++) { /*Transfer byte of the image data between buffers*/ PutPixelInImage(OutImage，DestCol++，DRow， GetPixelFromImage(InImage，SImageCol，SImageRow))； } /*Bump to next row in the destination image*/ DRow--； } break；}}}<!-- SIPO <DP n="49"> --><dp n="d49"/>/******************************************//*IMAGESUP.H *//*Image Processing Header File *//* Image Processing Support Functions *//* written in Turbo C 2.0 *//***************************************//*This file includes the general equates used for all of theimage processing code in part two of this book，Throughoutthese equates，a 320x200 256 color image is assumed，If theresolution of the processed pictures change，the equatesMAXCOLS and MAXROWS must change accordingly.*//*Pixel Sample Information and Equates*/#define MAXSAMPLEBITS 6 /*6 bits from digitizer*/#define MINSAMPLEVAL 0 /*Min sample value＝0*//*Max num of sample values*/#define MAXQUANTLEVELS(1＜＜MAXSAMPLEBITS)/*Max sample value＝63*/#define MAXSAMPLEVAL (MAXQUANTLEVELS-1)/*Image Resolution Equates*/#define MINCOLNUM0 /*Column 0*/#define MAXCOLS LRMAXCOLS/*320 total columns*/#define MAXCOLNUM(MAXCOLS-l)/*Last column is 319*/#define MINROWNUM0 /*Row 0*/#define MAXROWS LRMAXROWS /*200 total rows*/#define MAXROWNUM (MAXROWS-1)/*Last row is 199*/#define RASTERSIZE((long)MAXCOLS*MAXROWS)#define MAXNUMGRAYCOLORS MAXQUANTLEVELS/*histogram equates*/#define HISTOCOL0#define HISTOROW0#define HISTOWIDTH 134#define HISTOHEIGHT 84#define BLACK 0#define WHITE 63#define AXISCOL(HISTOCOL+3)#define AXISROW(HISTOROW+HISTOHEIGHT-5)#define AXISLENGTH MAXQUANTLEVELS*2-1#define DATACOL AXISCOL#define DATAROW AXISROW-1#define MAXDEFLECTION (HISTOHEIGHT-10)/*External Function Declarations and Prototypes*/void CopyImage(BYTE huge *SourceBuf，BYTE huge *DestBuf)；BYTE GetPixelFromImage(BYTE huge *Image，unsigned Col，unsigned Row)；CompletionCode PutPixelInImage(BYTE huge *Image，unsigned Col， unsigned Row，unsigned Color)；CompletionCode DrawHLine(BYTE huge *Image，unsigned Col，unsigned Row， unsigned Length，unsigned Color)；<!-- SIPO <DP n="50"> --><dp n="d50"/>CompletionCode DrawVLine(BYTE huge *Image，unsigned Col，unsigned Row unsigned Length，unsigned Color)；void ReadImageAreaToBuf(BYTE huge *Image，unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height， BYTE huge *Buffer)；void WriteImageAreaFromBuf(BYTE huge *Buffer，unsigned BufWidth， unsigned BufHeight，BYTE huge *Image. unsigned ImageCol，unsigned ImageRow)；void ClearImageArea(BYTE huge *Imnage，unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height， unsigned PixelValue)；CompletionCode parameterCheckOK(unsigned Col，unsigned Row unsigned ColExtent，unsigned RowExtent， char*ErrorStr)；<!-- SIPO <DP n="51"> --><dp n="d51"/>/****************************************//* IMAGESUP.C *//*Image Processing Support Functions *//*written in Turbo C 2.0 *//****************************************/#include＜stdio.h＞#include＜process.h＞#include＜conio.h＞#include＜dos.h＞#include＜alloc.h＞#include＜mem.h＞#include＜graphics.h＞#include＂misc.h＂#include＂pcx.h＂#include＂vga.h＂#include＂imagesup.h＂extern srtuct PCX_File PCX Data；extern unsigned Image Width；extern unsigned ImageHeight；/*Image Processing Support Functions-See text for details.*//*Copy a complete image from source buffer to destination buffer*/void Copylmage(BYTE huge *SourceBuf，BYTE huge *DestBuf){movedata(FP_SEG(SourceBuf)，FP OFF(SourceBuf). FP_SEG(DestBuf)，FP OFF(DestBuf). (unsigned)RASTERSIZE)；}/*NOTE；to index into the image memory like an array，the indexvalue must be a long variable type，NOT just cast to long*/BYTE GetPixelFromImage(BYTE huge *Image，unsigned Col，unsigned Row){unsigned long PixelBufOffset；if((Col＜Image Width)&&(Row＜ImageHeight)){PixelBufOffset＝Row； /*done to prevent overflow*/PixelBufOffset*＝ImageWidth；PixelBufOffset+＝Col；return(Image[PixelBufOffset])；}printf(＂GetPixelFromImage Error；Coordinate out of range\n＂)；printf(*Col ＝％d Row＝％d\n＂，Col，Row)；return(FALSE)；}CompletionCode PutPixelInImage(BYTE huge *Image，unsigned Col， unsigned Row，unsigned Color){<!-- SIPO <DP n="52"> --><dp n="d52"/>unsigned long PixelBufOffset；if((Col＜Image Width)&&(Row＜ImageHeight)){ PixelBufOffset＝Row； /*done to prevent overflow*/ PixelBufOffset*＝ImageWidth； PixelBufOffset+＝Col； Image[PixelBufOffset]＝Color； return(TRUE)；}else{ printf(＂PutPixelInImage Error；Coordinate out of range\n＂)； printf(＂Col＝％d Row＝％d\n＂，Col，Row)； return(FALSE)；}}/*NOTE；A length of O is one pixel on A length of I is two pixelson，That is why length is incremented before being used*/CompletionCode DrawHLine(BYTE huge *Image，unsigned Col，unsigned Row unsigned Length，unsigned Color){ if((Col＜Image Width)&&((Col+Length)＜＝Image Width)&& (Row＜ImageHeight)){ Length++； while(Length--) PutPixelInImage(Image，Col++，Row，Color)； return(TRUE)；}else{ printf(＂DrawHLine Error；Coordinate out of range\n＂)； printf(＂Col ＝％d Row＝％d Length＝％d\n＂，Col，Row，Length)； return(FALSE)；}}CompletionCode DrawVLine(BYTE huge *Image，unsigned Col，unsigned Row， unsigned Length，unsigned Color){if((Row＜ImageHeight)&&((Row+Length)＜＝ImageHeight)&& (Col＜ImageWidth)){ Length++； while(Length--) PutPixelInImage(Image，Col，Row++，Color)； return(TRUE)；}else{ printf(＂DrawVLine Error；Coordinate out of range\n＂)； printf(＂Col＝％d Row＝％d Length＝％d\n＂，Col，Row，Length)； return(FALSE)；}}void ReadImageAreaToBuf(BYTE huge *Image，unsigned Col，unsigned Row，<!-- SIPO <DP n="53"> --><dp n="d53"/> unsigned Width，unsigned Height，BYTE huge *Buffer) { unsigned long PixelBufOffset＝OL； register unsigned ImageCol，ImageRow； for(ImageRow＝Row；ImageRow＜Row+Height；ImageRow++) for(ImageCol＝Col；ImageCol＜Col+Width；ImageCol++) Buffer[PixelBufOffset++]＝ GetPixelFromlmage(Image，ImageCol，ImageRow)； } void WriteImageAreaFromBuf(BYTE huge *Buffer，unsigned BufWidth， unsigned BufHeight，BYTE huge *Image， unsigned ImageCol，unsigned ImageRow) { unsigned long PixelBufOffset； register unsigned BufCol，BufRow，CurrentImageCol， for(BufRow＝O；BufRow＜BufHeight；BufRow++) { CurrentImageCol＝ImageCol； for(BufCol＝O；BufCol＜BufWidth；BufCol++) { PixelBufOffset＝(unsigned long)BufRow*BufWidth+BufCol； PutPixelInImage(Image，CurrentImageCol，ImageRow，Buffer[PtxelBufOffset])； CurrentImageCol++； } ImageRow++； } } void ClearImageArea(BYTE huge *Image，unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height， unsigned PixelValue) { register unsigned BufCol，BufRow； for(BufRow＝O；BufRow＜Height；BufRow++) for(BufCol＝O；BufCol＜Width；BufCol++) PutPixelInImage(Image，BufCol+Col，BufRow+Row，PtxelValue)； } /* This function checks to make sure the parameters passed to the image processing functions are all within range，If so a TRUE is returned，If not，an error message is output and the calling program is terminated. */ CompletionCode ParameterCheckOK(unsigned Col，unsigned Row， unsigned ColExtent，unsigned RowExtent， char*FunctionName) { if((Col＞MAXCOLNUM)‖(Row＞MAXROWNLUM)‖ (ColExtent＞MAXCOLS)‖(RowExtent＞MAXROWS)) { restorecrtmode()； printf(*Parameter(s)out of range in function；％s\n＂.FunctionName)； printf(＂Col ＝％d Row＝％d ColExtent＝％d RowExtent＝％d\n＂， Col，Row，ColExtent，RowExtent)；<!-- SIPO <DP n="54"> --><dp n="d54"/> exit(EBadParms).}return(TRUE)；}<!-- SIPO <DP n="55"> --><dp n="d55"/>/****************************************//*PTPROCES.H *//* Image Processing Header File *//* Point Processing Functions *//*written in Turbo C 2.0 *//****************************************/extern unsigned Histogram[MAXQUANTLEVELS)；/* Function Prototypes for support and histogram functions*/void InitializeLUT(BYTE *LookUpTable)；void PtTransform(BYTE huge *ImageData，unsigned Col， unsigned Row，unsigned Width， unsigned Height，BYTE *LookUpTable)；void GenHistogram(BYTE huge *ImageData，unsigned Col， unsigned Row，unsigned Width， unsigned Height)；void DisplayHist(BYTE huge *ImageData，unsigned Col， unsigned Row，unsigned Width， unsigned Height)；/*Point transform functions*/void AdjImageBrightness(BYTIE huge *ImageData，short BrightnessFactor unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height)；void NegateImage(BYTE huge *ImageData，unsigned Threshold， unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height)；void ThresholdImage(BYTE huge *ImageData，unsigned Threshold， unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height)；void StretchImageContrast(BYTE huge *ImageData，unsigned *HistoData unsigned Threshold， unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height)；<!-- SIPO <DP n="56"> --><dp n="d56"/>/****************************************//*PTPROCES.C *//*Image Processing Code*//* Point Process Functions *//*written in Turbo C 2.0 *//********************************…*****/#include＜stdio.h＞#include＜stdlib.h＞#include＜conio.h＞#include＜dos.h＞#include＜alloc.h＞#include＜process.h＞#include＜graphics.h＞#include＂misc.h＂#include＂pcx.h＂#include＂vga.h＂#include＂imagesup.h＂/*Histogram storage location*/unsigned Histogram[MAXQUANTLEVELS]；/*Look Up Table(LUT)FunctionsInitialize the Look Up Table(LUT)for straight throughmapping，If a point transform is performed on an initializedLUT，output data will equal input data，This function isusually called in preparauon for modification to a LUT.*/void InitializeLUT(BYTE *LookUpTable){register unsigned Indexfor(Index＝O；Index＜MAXQUANTLEVELS；Index++)LookUpTable[Index]＝Index；}/*This function performs a point transform on the portion of theimage specified by Col，Row，Width and Height，The actualtransform is contained in the Look Up Table who addressis passed as a parameter.*/void PtTransform(BYTE huge *ImageData，unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height，BYTE *LookUpTable){register unsigned ImageCol，ImageRow；regiser unsigned ColExtent，RowExtent；ColExtent＝Col+Width；<!-- SIPO <DP n="57"> --><dp n="d57"/>RowExtent＝Row+Height；if(ParameterCheckOK(Col，Row，ColExtent，RowExtent，＂PtTransform＂))for(ImageRow＝RowImageRow＜RowExtent；ImageRow++) for(ImageCol＝Col；ImageCol＜ColExtent；ImageCol++) PutPixelInImage(ImageData，ImageCol，ImageRow， LookUpTable[GetPixelFromImage(ImageData，ImageCol，ImageRow)])；}/*start of histogram functionsThis function calculates the histogram of any portion of an image*/void GenHistogram(BYTE huge *ImageData，unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height){register unsigned ImageRow，ImageCol，RowExtent，ColExtent；register unsigned Index；/*clear the histogram array*/for(Index＝O；Index＜MAXQUANTLEVELS；Index++) Histogram[Index]＝O；RowExtent＝Row+Height；ColExtent＝Col+Width；if(ParameterCheckOK(Col，Row，ColExtent，RowExtent＂GenHistogram＂)){/*calculate the histogram*/for(ImageRow＝Row；ImageRow＜RowExtent；ImageRow++) for(ImageCol＝Col；ImageCol＜ColExtentImageCol++) Histogram[GetPixelFromImage(ImageData，ImageCol，ImageRow)]+＝1}}/*This function calculates and displays the histogram of an imageor partial image，When called it assumes the VGA is alreadyin mode 13 hex.*/void DisplayHist(BYTE huge *ImageData，unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Heighi){BYTE huge *Buffer；register unsigned Index，LineLength，XPos，YPos；unsigned MaxRepeat；/*Alloeate enough memory to save image under histogram*/Buffer ＝(BYTE huge *)farcalloc((long)HISTOWIDTH*HISTOHEIGHT，sizeof(BYTE))；if(Buffer＝＝NULL){ printf(＂No buffer memory\n＂)； exit(ENoMemory)；}/*Save a copy of the image*/ReadImageAreaToBuf(ImageData，HISTOCOL，HISTOROW，HISTOWIDTH，HISTOHEIGHT， Buffer)；<!-- SIPO <DP n="58"> --><dp n="d58"/>/*Set VGA color register 65 to red，66 to green and 67 toblue so the histogram can be visually separated fromthe continuous tone image，*/SetAColorReg(65，63，0，0)；SetAColorReg(66，0，63，0)；SetAColorReg(67，0，0，63)；/*Calculate the histogram for the image*/GenHistogram(ImageData，Col，Row，Width，Height)；MaxRepeat＝0；/*Find the pixel value repeated the most It will be used forscaling，*/for(Index＝0Index＜MAXQUANTLEVELS；Index++)MaxRepeat＝(Histogram[Index]＞MaxRepeat)？Histogram[Index]；MaxRepeat；/*Fill background area of histogram graph*/ClearImageArea(ImageData，HISTOCOL，HISTOROW，HISTOWIDTH，HISTOHEIGHT，67)；/*Draw THe bounding box for the histogram*/DrawVLine(ImageData，HISTOCOL，HISTOROW，HISTOHEIGHT-1，BLACK)；DrawVLine(ImageData，HISTOCOL+HISTOWIDTH-1，HISTOROW，HISTOHEIGHT-1，BLACK)；DrawHLine(ImaeeData，HISTOCOL，HISTOROW+HISTOHEIGHT-1，HISTOWIDTH-1，BLACK)DrawHLine(ImageData，HISTOCOL，HISTOROW，HISTOWIDTH-1，BLACK)；/*Data base line*/DrawHLine(ImageData，AXISCOL，AXISROW，AXISLENGTH，WHITE)；DrawHLine(ImageData，AXISCOL，AXISROW+1，AXISLENGTH，WHITE)/*Now do the actual histogram rendering into theimage buffer.*/for(Index＝0Index＜MAXQUANTLEVELSIndex++){LineLength＝(unsigned)(((long)Histogram[Index] *MAXDEFLECTION)/ (long)MaxRepeat)；XPos＝DATACOL+Index*2；YPos＝DATAROW-LineLength；DrawVLine(ImageData，XPos，YPos，LineLength，66)；}/*Display the image overlayed with the histogram*/DisplayImageInBuf(ImageData，NOVGAINIT，WAITFORKEY)；/*After display，restore image data under histogram*/WriteImageAreaFromBuf(Buffer，HISTOWIDTH，HISTOHEIGHT，ImageData， HISTOCOL，HISTOROW)；farfree((BYTE far*)Buffer)；}<!-- SIPO <DP n="59"> --><dp n="d59"/>/*Various Point Transformation Functions*/void AdjImageBrightness(BYTE huge *ImageData，short BrightnessFactor， unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height){register unsigned Index；register short NewLevel；BYTE LookUpTable[MAXQUANTLEVELS]；for (Index＝MINSAMPLEVAL；Index＜MAXQUANTLEVELS；Index++){ NewLevel＝Index+BrightnessFactor； NewLevel＝(NewLevel＜MINSAMPLEVAL)？MINSAMPLEVAL；NewLevel； NewLevel＝(NewLevel＞MAXSAMPLEVAL)？MAXSAMPLEVAL；NewLevel LookUpTable[Index]＝NewLevel；}PtTransform(ImageData，Col，Row，Width，Height，LookUpTable)；}/*This function will negate an image pixel by pixel，Threshold isthe value of image data where the negatation begins，Ifthreshold is 0，all pixel values are negated，That is，pixel value 0becomes 63 and pixel value 63 becomes 0.Ifthreshold is greaterthan 0.the pixel values in the range 0..Threshold-1 are leftalone while pixel values between Threshold..63 are negated*/void NegateImage(BYTE huge *ImageData，unsigned Threshold， unsined Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height){register unsigned Index；BYTE LookUpTable[MAXQUANTLEVELS]；/* Straight through mapping initially*/InitializeLUT(LookUpTable)；/*from Threshold onward，negate entry in LUT*/for(index＝Threshold；Index＜MAXQUANTLEVELS；Index++) LookUpTable[Index]＝MAXSAMPLEVAL-Index；PtTransform(ImageData，Col，Row，Width，Height，LookUpTable)；}/*This function converts a gray scale image，to a binary image with eachpixel either on(WHITE)or off(BLACK)，The pixel level atwhich the cut off is made is controlled by Threshold，Pixelsin the range 0..Threshold-1 become black while pixel valuesbetween Threshold..63 become white.*/<!-- SIPO <DP n="60"> --><dp n="d60"/>void ThresholdImage(BYTE huge *ImageData，unsigned Threshold unsigned Col，unsigned Row. unsigned Width，unsigned Height){register unsigned Index；BYTE LookUpTable[MAXQUANTLEVELS]；for(Index＝MINSAMPLEVAL；Index＜Threshold；Index++) LookUpTable[Index]＝BLACK；for(Index＝Threshold；Index＜MAXQUANTLEVELS；Index++) LookUpTable[Index]＝WHITE；PtTransform(ImageData，Col，Row，Width，Height，LookUpTable)；}void StretchImageContrast(BYTE huge *ImageData，unsigned *HistoData， unsigned Threshold， unsigned Col，unsigned Row， unsigned Width，unsigned Height){register unsigned Index，NewMin，NewMax；double StepSiz，StepValBYTE LookUpTable[MAXQUANTLEVELS]；/*Search from the low bin towards the high bin for the first one thatexceeds the threshold*/for(Index＝0；Index＜MAXQUANTLEVELS；Index++)if(HistoData[Index]＞Threshold) break；NewMin＝Index；/*Search from the high bin towards the low bin for the first one thatexceeds the threshold*/for(Index＝MAXSAMPLEVAL；Index＞NewMin；Index--)if(HistoData[Index]＞Threshold) break；NewMax＝Index；StepSiz＝(double)MAXQUANTLEVELS/(double)(NewMax-NewMin+1)；StepVal＝0，0；/*values below new minimum are assigned zero in the LUT*/for(Index＝0；Index＜NewMin；Index++)LookUpTable[Index]＝MINSAMPLEVAL；/*values above new maximum are assigned the max sample value*/for(Index＝NewMax+1；Index＜MAXQUANTLEVELS；Index++) LookUpTable[Index]＝MAXSAMPLEVAL；/*values between the new minimum and new maximum are stretched*/for(Index＝NewMin；Index＜＝NewMax；Index++){<!-- SIPO <DP n="61"> --><dp n="d61"/>LookUpTable[Index]＝StepVal；StepVal+＝StepSiz；}/*Look Up Table is now prepared to point transform the image data*/PtTransform(ImageData，Col，Row，width，Height，LookUpTable)；}
权利要求
1.一种二维显示装置，其上所成图像由分立像素提供，此显示装置具有在整个图像上逐个像素地动态地改变到位于此显示装置前面的观察者的明视视觉距离的装置，每一单个像素呈现于其上，从而产生一个三维图像。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中用于动态变化的装置包括，一个透明光学折射元件阵列，分别在像素前对准且每个都有一个沿与图像大致平行取向的折射表面逐渐改变的焦距；和在一个像素范围内根据所需深度而精细位移出射光位置的装置，以使在此光学元件的输入折射表面上有一个光束输入位置的相应位移，从而根据光输入位置改变至观察者的明视视觉距离。
3.如权利要求2所述的显示装置，其中所述折射表面的形状形成为可提供变化的焦距。
4.如权利要求2所述的显示装置，其中所述光学折射元件由梯度折射率的光学材料制成，其折射率沿折射元件逐渐变化以产生变化的焦距。
5.如权利要求2所述的显示装置，其中所述位移与所述焦距的关系是线性的。
6.如权利要求2所述的显示装置，其中所述位移与所述焦距的关系是非线性的。
7.如权利要求2所述的显示装置，其中每一光学折射元件具有一个相对此光学折射元件光轴径向变化的焦距，且所述位移装置在一个像素内径向地位移光出射的位置。
8.如权利要求2所述的显示装置，其中每一光学折射元件是狭长的且具有从一端沿其长度方向改变的焦距，且此显示装置在一像素内线性位移光出射点。
9.如权利要求2，7或8所述的显示装置，其中显示装置包括液晶显示装置，场致发光装置及等离子体显示装置之一种作为光源。
10.如权利要求8所述的显示装置，其中此显示装置包括一个阴极射线管，此阴极射线管上具有大量狭长的荧光像素并含有用于沿每一荧光像素位移电子束的装置，从而对发光点及光在对应光学元件的入射点做相似的位移。
11.如权利要求10所述的显示装置，其中电子束横截面为矩形。
12.如权利要求10所述的显示装置，其中电子束横截面为椭圆。
13.如权利要求10所述的显示装置，其中此显示装置为电视接收机，具有从接收信号中提取每一像素深度成分的装置和将此深度成分逐个像素地加入传统水平扫描线以控制水平扫描线垂直高度，从而获得一阶梯状光栅扫描线的装置。
14.如权利要求2所述的显示装置，其中在单个光学元件之间设置有微小间隙。
15.如权利要求14所述的显示装置，其中在所述间隙中填充有黑色不透光材料。
16.如权利要求2所述的显示装置，其中所述透明光学元件被制作成塑料材料的模压片。
17.如权利要求2所述的显示装置，其中所述透明元件设置在一层注模塑料材料上。
18.如权利要求2所述的显示装置，其中每个光学元件为含有至少两个单个光学构件的复合器件。
19.如权利要求18所述的显示装置，其中所述至少两个单个光学构件被制作成粘接在一起的至少两个塑料材料模压片。
20.如权利要求18所述的显示装置，其中所述至少两个单个光学构件被制作成在其边缘可靠连接的至少两个塑料材料模压片。
21.如权利要求8所述的显示装置，其中所述显示装置为用于摄影透明胶片的显示装置或投影机，所述用于位移光出射点的装置包括一个遮光罩，它被施加于透明片的每个像素以提供一个预定透射点。
22.如权利要求1所述的显示装置，其中所述二维图像为印刷或照相图像，所述用于动态改变的装置包括一系列微透镜，分别与像素对准且施加于二维图像上，每一微透镜具有一相应焦距，选择此焦距以在距观察者既定距离处显示相关像素。
23.一种由二维图像显示装置形成三维图像的方法，包括，将此二维图像分解成像素，逐个像素地动态改变图像至一个位于其上呈现每一分立像素的所述显示装置前面的观察者的明视视觉距离。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述二维图像形成在如下装置之一中，即阴极射线管，液晶显示装置，场致发光装置，等离子体显示装置，照像幻灯片和电影，包括如下步骤，在每一像素内位移从二维图像出射光的位置，并使此出射光通过分别对准在像素前面的光学元件，由此出射光进入光学元件的位置决定像素的明视深度。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述位移由二维图像出射光位置的步骤，包括线性位移由二维图像出射的光的出射位置。
26.如权利要求24所述的方法，其中所述位移由二维图像出射光位置的步骤，包括径向位移由二维图像出射的光的出射位置。
27.一种编码电视广播信号的方法，包括如下步骤，对每一像素产生一深度信号，并加入此深度信号作为所述广播信号的成分。
28.一种对按照权利要求27编码的电视广播信号进行解码的方法，包括提取所述深度信号成分的步骤。
29.如权利要求27所述的编码电视广播信号的方法，其中所述产生深度信号的步骤中采用两个分离摄影镜头的三角测量技术。
30.如权利要求27所述的编码电视广播信号的方法，其中所述产生深度信号的步骤中采用了非光学深度传感器。
31.一种对传统二维成像增进三维信息的方法，包括如下步骤，数字化每一场景，确定场景中的单个物体，给场景中每一个物体设定一特定深度，扫描场景中的每一像素，根据特定深度为这些像素设定相应的深度成分。
32.一种二维显示装置，包括一个阴极射线管，其上具有大量的矩形荧光像素，每一像素具有一个长度和一个宽度，此阴极射线管还包括用于根据所需深度沿每一荧光像素长度位移电子束的装置；和一系列矩形透明光学折射元件，分别对准像素的前面且各具有一个长度和一个宽度，每一光学元件焦距沿其长度方向逐渐变化从而根据所需要的深度改变距位于其上呈现每一单个像素的所述显示装置前的观察者的明视视觉距离，从而产生一个三维图像。
33.如权利要求32所述的显示装置，其中所述像素按行对准。
34.如权利要求33所述的显示装置，其中此显示装置为电视接收机，具有从接收信号为每一像素提取深度成分的装置和将此深度成分加入传统水平扫描线以逐个像素地控制水平扫描线的垂直高度的装置，从而可获得一阶梯形光栅扫描线。
35.如权利要求1所述的显示装置，其中用于动态改变的装置包括，一系列透明光学元件，分别对准在像素前且每个的焦距沿与图像大致平行定向的表面逐渐改变；和根据所需深度在像素内精细位移光出射位置的装置，以使光输入位置沿光学元件的输入表面有一相应位移，从而使至观察者的明视视觉距离根据光入射位置的位移而改变。
36.如权利要求1所述的显示装置，其中用于动态改变的装置包括，一系列透明光学反射元件，分别对准在像素前且每个的焦距沿与图像大致平行定向的反射表面逐渐改变；和根据所需深度在像素内精细位移光出射位置的装置，以使光输入位置沿光学元件的输入反射表面有一相应位移，从而使至观察者的明视视觉距离根据光入射位置的位移而改变。
37.如权利要求36所述的显示装置，其中每一光学元件包括一个平面镜和一个凹面镜。
38.如权利要求37所述的显示装置，其中每一平面镜制作成一个组合元件的一个表面，此组合元件的另一表面制成一个用于相邻像素的凹面镜。
39.如权利要求10，32或33所述的显示装置，其中所述显示装置为一个计算机显示器和基于计算机的视频驱动电子设备，此电子设备具有由接收自计算机的数据从每一像素提取深度成分的装置，以及逐个像素地将此深度成分加入传统水平扫描线的装置，从而获得一阶梯形扫描栅线。
全文摘要
通过逐个像素地改变图像到观察者的表观距离,从二维显示上获得三维图像。这是通过设置与图像像素对准的像素级光学单元阵列来实现的。在优选形式下,每个光学单元普遍是狭长的且具有沿长度方向变化的焦距,其结果为光束入射在光学单元上沿长度的点决定了有关像素到观察者的明视视觉距离。在应用于阴极射线管的情况下,对入射光位置的控制通过控制电子束在水平扫描时垂直移动一个微小距离来实现。在应用于电视时,此垂直距离决定于设置在电视所接收的广播信号中的深度信号。对涉及计算机显示器,电影及静止印刷图像的应用及实施例也作了描述。
文档编号H04N13/04GK1175309SQ95197619
公开日1998年3月4日 申请日期1995年12月28日 优先权日1995年1月4日
发明者绍尔顿·S·兹里特 申请人:视景公司