三维影像显示深度调整方法技术

本发明专利技术涉及三维影像显示深度调整方法，属于三维影像处理技术领域。该方法包括：利用一路平面视频及其对应的深度视频合成三维影像时，首先确定屏幕平面对应的深度值及视差与深度的转化比例，进而求出不同深度区域对应的视差大小，并根据此值对各个区域分别平移得到左右视图结果；而利用左右两路平面视频合成三维影像时，首先确定拍摄对象对应的视差大小，并根据此值将拍摄对象在两路视图中进一步平移得到左右视图结果。接下来对得到的视图结果进行融合补洞处理，并根据处理后的左右视图合成三维影像。本发明专利技术通过调整显示深度，可以放大拍摄对象的纵深运动或者将拍摄对象推进到屏幕前；而这些都使得三维影像的立体感和视觉冲击力大大增强。本发明专利技术适用于所有基于左右视差原理合成的三维影像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于三维影像处理
，特别涉及针对三维影像显示深度的调整方法。
技术介绍
随着三维图像与视频技术的发展，三维影像的显示己经日趋成熟普通的液晶显示器 只要经过表面光栅贴膜处理，都可以用于显示三维影像。虽然不同尺寸显示器的显示技术 具体细节可能各不相同，但显示的基本原理都是在三维影像中包含左右视图信息，显示时 通过光栅的分光作用将二者分开，使得左眼只看到左视图、右眼只看到右视图，从而产生 立体感。三维影像的合成主要有两种方式 一、利用一路平面视频及其对应的深度视频合成三 维影像；二、利用左右两路平面视频合成三维影像。尽管这两种合成方式目前技术上都已 经较为成熟，但在观看得到的影像结果时却发现不同的三维合成影像视觉效果往往大相 ，全庭。也就是说，并不是技术上的准确重现就一定可以使人产生强烈的立体感；扣人心弦 的观看效果和摄人的立体感往往还与三维影像的内容密切相关。通过对多段立体影像视觉效果的对比发现，当拍摄对象有迅逢'的纵深运动时产生的立 体感最为强烈，而横向运动则对立体感的增强几乎没有影响；此外，当拍摄对象的显示位置位于屏幕前时产生的立体感也比位于屏幕后强烈很多。综上所述，如果能够突出三维影 像中物体的纵深运动或者使三维影像拍摄对象的显示位置位于屏幕前，就可以大大改善三 维影像的视觉效果。如果把拍摄对象在立体显示器上显示时与屏幕间的距离称为显示深 度，那么这些问题本质上都可以通过调整三维影像显示深度来加以解决。然而调整三维影像显示深度这一问题并没有引起太多的重视，国内外相关的研究 工作开展得也比较少，还没有切实可行的解决方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改善三维影像的视觉效果。为此，本专利技术提供了一种三维影像显 示深度的调整方法，该方法通过改变拍摄对象在左右两路视图中的视差，调整该对象在立 体显示器上的显示深度。本专利技术提出了一种三维影像显示深度的调整方法，其特征在于1.该方法应用于一路平面视频及其对应深度视频的三维影像合成方式时，具体包括以 下步骤O设第n帧图像对应的深度图包含m个深度层次，m为正整敬，各个层次对应深度值 为^ 其中任意&为0到255之间的整数值；根据需要选择其中的、对应屏幕平面，从而得到各个层次的相对深度为^-A,..,/2m-~;2) 根据需要设置相对深度和显示深度的比值由实际使用的立体显示器决定视差与 显示深度的比值-;利用视差与显示深度的比值/ 和相对深度与显示深度的比值求得 视差和相对深度的比值a = / /y ，从而得到不同深度层次对应的视差值-/^.),ar(/z2 -/^)，…,^(Ab 一^/);3) 根据所述视差值将对应的不同深度层次区域在原始平面图像上分别向左右平移得 到左、右视图。平移遵循以下规则如果视差值大于0，则左视图右移右视图左移；如果 视差值小于0，则左视图左移右视图右移；移动的距离均为视差绝对值的一半；如果视差 等于0，则不必移动。平移后得到左右平面视图的初步结果；4) 对所述得到的左右平面视图的初步结果中出现的图像重合部分，令相对深度值大 的区域覆盖相对深度值小的区域；对该初步结果中出现的空洞部分，则利用边缘插值或者 非对称高斯滤波的方法对其进行填充，得到处理好的左右平面视5) 利用奇偶列插值法将左右平面视图合成为能够在立体显示器上显示的三维图像；6) 对所述一路平面视频的每一帧重复步骤l) _5)合成其对应的三维图像，再将各帧 三维图像按顺序组合，从而得到显示深度经过调整的三维影像。2.该方法应用于左右两路平面视频的三维影像合成方式时，具体包括以下步骤1) 确定要调整深度的拍摄对象分别在左右两路平面视频的第n帧图像中的轮廓，并 测量其实际的视差4; .2) 根据需要设置该拍摄对象的显余深度/z，由实际使用的立体显示器决定视差与显示 深度的比值；利用显示深度/7和视差与显示深度的比值/ ，求得对应的期望视差《=/2々；3) 根据期望视差与实际视差之差^-《，将该拍摄对象在左右视图中的轮廓分别向左 右进一步平移。平移遵循以下规则如果差值《-《大于0，则左视图右移右视图左移； 如果差值^-《小于0，则左视图左移右视图右移；移动的距离均为差值绝对值的一半； 如果差值《-《等于0，则不必移动。平移后得到左右平面视图的初步结果；4) 对所述得到的左右平面视图的初步结果中出现的图像重合部分，令拍摄对象所在 区域覆盖原始图像区域；对该初步结果中出现的空洞部分，则利用边缘插值或者非对称高 斯滤波的方法对其进行填充，得到处理好的左右平面视5) 利用奇偶列插值法将左右平面视图合成为能够在立体显示器上显示的三维图像；6) 对所述一路平面视频的每一帧重复步骤l) -5)合成其对应的三维图像，再将各帧 三维图像按顺序组合，从而得到显示深度经过调整的三维影像。本专利技术可以获得的有益效果通过调整显示深度，可以使运动的起点更靠后终点更靠 前，从而放大和夸张拍摄对象的纵深运动；通过调整显示深度，可以使拍摄对象被推进到 屏幕前。这些都使得三维影像观看时的立体感和视觉冲击力大大增强。附图说明 ，图1为显示深度示意图。 图2为视差示意图。图3为显示深度与视差数量关系示意图。 具体实施例方式本专利技术提出的结合附图及实施例详细说明如下 本专利技术方法的核心在于通过改变视差调整显示深度，故首先分析视差和显示深度 的符号及数量关系。视差和显示深度的符号关系如图1和图2所示。图1中，11表示立体显示器屏幕所在的平面，12、 13、 14分别表示显示时立体影像中位于11后面、上面、前面的拍摄对象， 15则表示人的双眼而虚线表示人眼视线；如果把向前定义为显示深度的正方向，则12、 13、 14的显示深度正负分别为-，0， +。图2中的六个矩形对应双眼看到影像，其中左侧 表示左视图而右侧表示右视图，上中下三排矩形则分别对应12、 13、 14各自的影像图； 如果把物体在右视图中位置到其在左视图中位置的位移定义为视差，并且把向右定义为正 方向，则12、 13、 14的视差正负分别为-，0， +。于是可得到结论显示深度为正的对象 视差为正，显示深度为0的对象视差为0，显示深度为负的对象视差为负。视差和显示深度的数量关系如图3所示。其中，1,2表示两个位于屏幕平面前的拍摄 对象，其显示深度分别为A,&，其对应的视差分别为《，《，人眼与屏幕平面的距离为F， 两眼间的距离为x 。假设当/^ 〉0且/^ >0时视差和显示深度的几何关系如图3所示，由相似原理得^^ =丄和^^ =丄成立，两式相除得到《 &=^成立。如果假设H》、^，则可推导得出,《,=;当/z^0且/Z^0，或者M&〈0时，使用类似的推导也有同样的关系成立。由此得到结论在// / 1,/^的前提下，视差和显示深度的数量成正比关系，比值设为P，其大 小由实际使用的立体显示器决定。如果视差以像素为单位而显示深度以厘米为单位，则一般立体显示器的值大概在0.2到0.5之间。另外，前提/^ / 1，/ 2的物理意义是人眼距离屏幕的大小远大于显示深度的绝对值，而这通常是可以满足的。本专利技术对两种三维影像合成方式下的显示深度调整方法详细描述如下。一、对于利用一路平面视频及其对应深度视频的三维影像合成方式，其显示深度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维影像显示深度调整方法，其特征在于，该方法应用于一路平面视频及其对应深度视频的三维影像合成时，具体包括以下步骤：１）设第ｎ帧图像对应的深度图包含ｍ个深度层次，ｍ为正整数，各个层次对应深度值为ｈ↓［１］＞ｈ↓［２］＞…＞ｈ↓［ｍ］，其中任意ｈ↓［ｉ］为０到２５５之间的整数值；根据需要选择其中的ｈ↓［ｊ］对应屏幕平面，从而得到各个层次的相对深度为ｈ↓［１］－ｈ↓［ｊ］，ｈ↓［２］－ｈ↓［ｊ］，…，ｈ↓［ｍ］－ｈ↓［ｊ］；２）根据需要设置相对深度和显示深度的比值γ，由实际使用的立体显示器决定视差与显示深度的比值β；利用视差与显示深度的比值β和相对深度与显示深度的比值γ，求得视差和相对深度的比值α＝β／γ，从而得到不同深度层次对应的视差值α（ｈ↓［１］－ｈ↓［ｊ］），α（ｈ↓［２］－ｈ↓［ｊ］），…，α（ｈ↓［ｍ］－ｈ↓［ｊ］）；３）根据所述视差值将对应的不同深度层次区域在原始平面图像上分别向左右平移得到左、右视图，平移遵循以下规则：如果视差值大于０，则左视图右移右视图左移；如果视差值小于０，则左视图左移右视图右移；移动的距离均为视差绝对值的一半；如果视差等于０，则不移动。平移后得到左右平面视图的初步结果；４）对所述得到的左右平面视图的初步结果中出现的图像重合部分，令相对深度值大的区域覆盖相对深度值小的区域；对该初步结果中出现的空洞部分，则利用边缘插值或者非对称高斯滤波的方法对其进行填充，得到处理好的左右平面视图；５）利用奇偶列插值法将左右平面视图合成为能够在立体显示器上显示的三维图像；６）对所述一路平面视频的每一帧重复步骤１）－５）合成其对应的三维图像，再将各帧三维图像按顺序组合，从而得到显示深度经过调整的三维影像。...

【技术特征摘要】
1. 一种三维影像显示深度调整方法，其特征在于，该方法应用于一路平面视频及其对应深度视频的三维影像合成时，具体包括以下步骤1)设第n帧图像对应的深度图包含m个深度层次，m为正整数，各个层次对应深度值为h1＞h2＞...＞hm，其中任意hi为0到255之间的整数值；根据需要选择其中的hj对应屏幕平面，从而得到各个层次的相对深度为h1-hj，h2-hj，...，hm-hj；2)根据需要设置相对深度和显示深度的比值γ，由实际使用的立体显示器决定视差与显示深度的比值β；利用视差与显示深度的比值β和相对深度与显示深度的比值γ，求得视差和相对深度的比值α＝β/γ，从而得到不同深度层次对应的视差值α(h1-hj)，α(h2-hj)，...，α(hm-hj)；3)根据所述视差值将对应的不同深度层次区域在原始平面图像上分别向左右平移得到左、右视图，平移遵循以下规则如果视差值大于0，则左视图右移右视图左移；如果视差值小于0，则左视图左移右视图右移；移动的距离均为视差绝对值的一半；如果视差等于0，则不移动。平移后得到左右平面视图的初步结果；4)对所述得到的左右平面视图的初步结果中出现的图像重合部分，令相对深度值大的区域覆盖相对深度值小的区域；对该初步结果中出现的空洞部分，则利用边缘插值或者非对称高斯滤波的方法对其进行填充，得到处理好的左右平面视图；5)利用奇偶列插值法将左右平面视图合成为能够在立体显示器上显示的三维图像；6)对所述一路...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴琼海，曲震，刘烨斌，张乃尧，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]