一种将二维图像转换为三维图像的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种二维视频图像转换为三维视频图像的方法，包括：获取当前帧的高频分量和低频分量、以及参考帧的高频分量；建立水平、垂直和对角三个方向的三角形几何模型；从水平、垂直和对角三个方向对参考帧的高频分量进行运动搜索，得到对应方向的运动矢量，并根据所述运动矢量计算对应方向的深度变化量；根据深度变化量，对水平、垂直和对角三个方向的三角形几何模型分别进行插值运算，得到对应方向的高频深度图；将水平、垂直、对角三个方向的高频深度图分别与当前帧的低频分量采用小波反变换进行滤波重构，形成三维视频图像。通过本发明，可以实现二维图像到三维图像的转换。
【专利说明】一种将二维图像转换为三维图像的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像转换技术，特别是指一种将二维图像转换为三维图像的方法和装置。
【背景技术】
[0002]二维技术，也称为2D技术，属于平面技术的一种。在一个平面上的内容就是二维，只存在上下、左右两个方向，不存在前后方向。
[0003]三维技术，也称为3D技术。三维是指在平面二维中又加入了一个方向向量构成的空间系，三维既是坐标轴的三个轴:X轴、y轴和Z轴，其中X表示左右空间，y表示上下空间，z表示前后空间，这样就形成了视觉立体效果。
[0004]近几年三维技术飞速发展，业界多方也在试图制定三维电视内容、编码和传输的标准，但是，用于三维图像的放映设备及摄像成本较大，普及性差。目前，二维图像的发展已经非常成熟，且有一套完善的、低成本的应用体系。
[0005]如果能将二维图像实时的转换为三维图像，再通过二维图像的放映设备立体的播放出来，那么就可以解决上述问题。但是，现有技术中并未提出一种二维图像到三维图像的转换，并通过二维图像的放映设备播放三维图像的方案。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种将二维图像转换为三维图像的方法和装置，以实现二维图像到三维图像的转换。
[0007]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0008]本发明提供了一种将二维视频图像转换为三维视频图像的方法，该方法包括:
[0009]步骤A、对二维视频图像信号的当前帧和参考帧分别进行提升小波变换，得到当前帧的高频分量和低频分量、以及参考帧的高频分量；所述高频分量包括水平、垂直和对角三个方向的高频分量；
[0010]步骤B、依据所述当前帧的高频分量分别建立水平、垂直和对角三个方向的三角形几何模型；
[0011]步骤C、使用当前帧的三角形几何模型，分别从水平、垂直和对角三个方向对参考帧的高频分量进行运动搜索，得到对应方向的运动矢量，并根据运动矢量计算对应方向的深度变化量；
[0012]步骤D、根据所述深度变化量，对水平、垂直和对角三个方向的三角形几何模型分别进行插值运算，得到对应方向的高频深度图；
[0013]步骤E、将水平、垂直、对角三个方向的高频深度图分别与当前帧的低频分量采用小波反变换进行滤波重构，形成三维视频图像。
[0014]优选地,所述步骤A包括:
[0015]设置所述当前帧或参考帧为二维视频图像信号的第i个数据帧Ρ(η)；
[0016]将数据帧Xi (η)分解为奇序列x'0(n) = x(2n +1)和偶序列a*；(//) = χ(2/? ；
[0017]利用奇序列和偶序列的相关性，使用偶序列<(//) = 42/0预测得到的奇序列
X:例为:
【权利要求】
1.一种将二维视频图像转换为三维视频图像的方法，其特征在于，该方法包括: 步骤A、对二维视频图像信号的当前帧和参考帧分别进行提升小波变换，得到当前帧的高频分量和低频分量、以及参考帧的高频分量；所述高频分量包括水平、垂直和对角三个方向的高频分量； 步骤B、依据所述当前帧的高频分量分别建立水平、垂直和对角三个方向的三角形几何模型； 步骤C、使用当前帧的三角形几何模型,分别从水平、垂直和对角三个方向对参考帧的高频分量进行运动搜索，得到对应方向的运动矢量，并根据运动矢量计算对应方向的深度变化量； 步骤D、根据所述深度变化量，对水平、垂直和对角三个方向的三角形几何模型分别进行插值运算，得到对应方向的高频深度图； 步骤E、将水平、垂直、对角三个方向的高频深度图分别与当前帧的低频分量采用小波反变换进行滤波重构，形成三维视频图像。
2.根据权利要求1所述将二维视频图像转换为三维视频图像的方法，其特征在于，所述步骤A包括: 设置所述当前帧或参考帧为二维视频图像信号的第i个数据帧Xi (η); 将数据帧Xi (η)分解为奇序列xic(n)= χ(2n+1)和偶序列xic(n)= χ(2n); 利用奇序列和偶序列的相关性，使用偶序列xic(n)= χ(2n)预测得到的奇序列Xio(n)为
所述Pi为第i个数据帧的偶序列预测奇序列的预测算子，
所述k为缩放系数； 对所述预测得到的奇序列Xio(n)进行滤波，并用偶序列xic(n)= χ(2n)减去滤波结果，得到第i个数据帧的偶序列x:(?)为:
即为滤波结果，所述Ui(k)为更新算子； 将所述乘以缩放系数l/k、将Xi(W)乘以缩放系数k，得到数据帧的近似细节:
所述Xilow(n)为第i个数据帧的低频分量，Xikigh(n)为第i个数据帧的高频分量； 对所述Xikigh(n)分别从水平、垂直和对角三个方向进行滤波，获得第i个数据帧在三个方向的高频分量。
3.根据权利要求2所述将二维视频图像转换为三维视频图像的方法，其特征在于，所述步骤B包括: 设置三角形几何模型的三个顶点坐标为(X，1，z)，所述X为水平方向坐标，所述y为垂直方向坐标，所述z为对角方向坐标； 在y坐标不变、X坐标增加的基础上，根据z坐标的变化建立水平方向的三角形几何模型； 在X坐标不变、y坐标增加的基础上，根据z坐标的变化建立垂直方向的三角形几何模型；在X、y坐标均有变化的基础上，根据Z坐标的变化建立对角方向的三角形几何模型。
4.根据权利要求3所述将二维视频图像转换为三维视频图像的方法，其特征在于，所述步骤C包括: 水平方向运动矢量为
垂直方向运动矢量为
对角方向运动矢量为
所述MVx为当前帧与参考帧的X坐标之差,MVy为当前帧与参考帧的Y坐标之差,MVz为当前帧与参考帧的z坐标之差；WP为常数量；通过公式
计算深度变化量；所述MVmin为运动矢量的最小值，所述MVmax为运动矢量的最大值。
5.根据权利要求4所述将二维视频图像转换为三维视频图像的方法，其特征在于，所述步骤D包括:将所述深度变化量d (Z)的1/2作为插入值，对对应方向的三角形几何模型的深度值z进行插值，得到z’ =z+d (Z) /2，将所述z’在对应方向所在的高频分量作为对应方向的高频深度图。
6.一种将二维视频图像转换为三维视频图像的装置，其特征在于，包括: 提升小波变换模块，用于对二维视频图像信号的当前帧和参考帧分别进行提升小波变换，得到当前帧的高频分量和低频分量、以及参考帧的高频分量；所述高频分量包括水平、垂直和对角三个方向的高频分量； 几何模型建立模块，用于依据所述当前帧的高频分量分别建立水平、垂直和对角三个方向的三角形几何模型； 运动搜索模块，用于使用当前帧的三角形几何模型，分别从水平、垂直和对角三个方向对参考帧的高频分量进行运动搜索，得到对应方向的运动矢量，并根据运动矢量计算对应方向的深度变化量； 插值运算模块，用于根据所述深度变化量，对水平、垂直和对角三个方向的三角形几何模型分别进行插值运算，得到对应方向的高频深度图； 重构模块，用于将水平、垂直、对角三个方向的高频深度图分别与当前帧的低频分量采用小波反变换进行滤波重构，形成三维视频图像。
7.根据权利要求6所述将二维视频图像转换为三维视频图像的装置，其特征在于，所述提升小波变换模块，还用于设置所述当前帧或参考帧为二维视频图像信号的第i个数据中贞X1 (η)； 还用于将数据帧f (w)分解为奇序列.<(?) = x(2n + l)和偶序列= x{2n)； 还用于利用奇序列和偶序列的相关性，使用偶序列x? = x(2w)预测得到的奇序列
；所述Pi为第i个数据帧的偶序列预测奇序列的预测算子，所述k为缩放系数；还用于对所述预测得到的奇序列Xi0(H)进行滤波，并用偶序列.<(〃)=x(2n)减去滤波结果，得到第i个数据帧的偶序列
所述ρ/yιο)即为滤波结果，所述y㈨为更新算子； 还用于将所述乘以缩放系数Ι/k、将OO乘以缩放系数k，得到数据帧Xi (η)的近似细节:
；所述(㈨为第i个数据帧的低频分量，4_(n)为第I个数据帧的高频分量； 还用于对所述OO分别从水平、垂直和对角三个方向进行滤波，获得第i个数据帧在三个方向的高频分量。
8.根据权利要求7所述将二维视频图像转换为三维视频图像的装置，其特征在于，所述几何模型建立模块，还用于设置三角形几何模型的三个顶点坐标为(X，1，z)，所述X为水平方向坐标，所述I为垂直方向坐标，所述z为对角方向坐标；还用于在I坐标不变、X坐标增加的基础上，根据z坐标的变化建立水平方向的三角形几何模型；还用于在X坐标不变、y坐标增加的基础上，根据z坐标的变化建立垂直方向的三角形几何模型；还用于在x、y坐标均有变化的基础上，根据z坐标的变化建立对角方向的三角形几何模型。
9.根据权利要求8所述将二维视频图像转换为三维视频图像的装置，其特征在于，所述运动搜索模块，还用于计算得到的水平方向运动矢量为
；垂直方向运动矢量为
;对角方向运动矢量为
所述MVx为当前帧与参考帧的X坐标之差，MVy为当前帧与参考帧的y坐标之差，MVz为当前帧与参考中贞的z坐标之差；Wp为常数量； 还用于通过公式外
计算深度变化量；所述MVmin为运动矢量的
最小值，所述MVmax为运动矢量的最大值。
10.根据权利要求9所述将二维视频图像转换为三维视频图像的装置，其特征在于，所述插值运算模块，还用于将所述深度变化量d(Z)的1/2作为插入值，对对应方向的三角形几何模型的深度值z进行插值，得到z’ =z+d (Z) /2，将所述z’在对应方向所在的高频分量作为对应方向的高频深度图。
【文档编号】G06T13/20GK104077796SQ201310105607
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月28日 优先权日:2013年3月28日
【发明者】郑义, 于尧, 时凌云, 李鑫 申请人:北京京东方光电科技有限公司