专利名称：去除立体3d影像杂讯区域的方法
技术领域：
本发明是关于一种处理立体3D影像的方法，特别是于立体3D影像系统中，将立体3D影像杂讯区域去除的方法。
如图1，在计算机3D绘图系统中处理3D平面影像时，AGP或PCI总线4下达2D或3D绘图指令，该绘图指令被传送至3D绘图引擎5，由时序控制器6，最后经由数字模拟转换控制器(Digital-Analog Converter)7将影像由数字信号转换为模拟信号显示在屏幕上，而在3D绘图系统内包含一储存影像的绘图内存(graphics memory)3，组件8则为内存控制器。
图2为立体3D影像系统，立体3D影像系统与3D绘图系统相似，同样包含一3D绘图引擎5负责接收AGP或PCI总线4的绘图指令，3D绘图引擎5将影像资料传送至数字模拟转换器7，由时序控制器6，最后在屏幕上显示出影像，而立体3D影像系统与3D绘图系统最大的不同在于，立体3D影像系统中的影像分为左眼影像31及右眼影像32，仿真人类左眼与右眼因所观赏物体的视角不同，得到不同的左眼影像31与右眼影像32，因此绘图内存中储存左眼影像31及右眼影像32。同时配合同步信号，让左眼只看到左眼影像31，让右眼只看到右眼影像32。
由于人类有两只眼睛，计算机屏幕却只有一个，必须要让左、右眼所看的影像各自独立分开，才能有立体视觉，因此解决这个问题的方法，就是将左眼影像及右眼影像交替显示在屏幕上，再利用一个同步快门观赏器(Synchronized ShutterViewer)，也就是立体眼镜(Shutter Glasses)25，在屏幕显示左眼影像时，将右眼遮蔽起来；相反地，当屏幕显示右眼影像时，将左眼遮蔽起来，如此周而复始地，以快于人类的视觉暂留的速度进行交替显示，人类的大脑就可被给蒙混过去，而产生立体视觉。而在立体3D影像系统中利用一内存控制器(memory controller)8决定何时显示左眼影像31或右眼影像32。
另外，如图3，同样是一3D绘图引擎5负责接收AGP或PCI总线4的绘图指令，3D绘图引擎5将影像资料传送至映像管时序控制器(CRT timing controller)6及数字模拟转换器7，最后在屏幕上显示出影像，但以红蓝立体眼镜(Red-Blue Glasses)27替代立体眼镜25，使两眼视线分别落于左眼影像31及右眼影像32上。而其方法为将左眼影像31及右眼影像32的一做偏红的处理(滤掉蓝色及绿色)，另一影像做偏蓝绿的处理(滤掉红色)，而红蓝眼镜中一边镜片只允许红光通过，只能看到偏红的影像，另一边镜片只允许蓝光及绿光通过，只能看到偏蓝绿的影像，因此即可使两眼的视线分别落于左眼影像31及右眼影像32上。
图4说明观察位于不同深度距离的影像时，在投射面得到不同位移量的左眼影像及右眼影像。当在原始中线(Original)40观察影像时，无论位于映像管空间(CRT space)46的物体11或位于观看者空间(Viewer space)45的物体21投射在投射面44上均在同一位置得一原始影像10，看不出立体的效果。假设观察位于映像管空间46的物体11，以左眼42观察物体11时会在投射面44左边得一左眼影像12，以右眼41观察物体11时会在投射面44右边得一右眼影像13。又假设观察位于观看者空间45的物体21，以左眼42观察物体21时会在投射面右边得一左眼影像22，以右眼41观察物体21时会在投射面左边得一右眼影像23。此即为制作左、右眼影像的原理。
如图5所示，当计算机3D绘图引擎将影像做处理产生左眼影像51及右眼影像52时，基本上是将物体的投影影像向左或向右移，而得到左眼及右眼的影像，但原先落于投影区间外的影像早已经由3D绘图引擎去除，所以当物体全落在正视差范围内时，则左眼影像51的右缘会产生一无影像的杂讯区域，右眼影像52的左缘会产生一无影像的杂讯区域，当左眼影像51及右眼影像52交替显示在屏幕上时，屏幕画面的左右缘会各有一杂讯区域57、58。
因此即需要一个好方法将影像画面左缘的第一预定区域61及右缘的第二预定区域62删除，如图6所示。
本发明是为一种将一立体3D影像杂讯区域去除的方法，该立体3D影像包含供左眼观看的一左眼影像及供右眼观看的一右眼影像，包含下列步骤于产生该立体3D影像的过程中，将立体3D影像中左缘的一第一预定区域及右缘的一第二预定区域删除。
图1揭示一已知3D绘图系统的图标。
图2揭示一已知立体3D影像系统的图标。
图3揭示另一已知立体3D影像系统的图标。
图4是为位于不同深度的物体，在投射面上呈现不同位移影像的示意图。
图5揭示以已知方法所得影像杂讯区域的图标。
图6揭示本发明将3D影像的第一预定区域及第二预定区域删除的结果。
图7是为去除立体3D影像杂讯区域的步骤流程图。
图8揭示本发明观看者在不同位置观察一物体的坐标图。
图9揭示调整融合点位置使影像产生浮出或陷入屏幕的效果。
图10揭示影像信号、水平扫描同步信号及垂直扫描同步信号。
图11揭示由水平扫描同步信号、显示激活信号及影像数据控制屏幕上影像显示。
图12揭示由调整水平扫描同步信号(Hsync)及显示激活信号(Display Enable)将立体3D影像的第一预定区域及第二预定区域删除。
如图7，首先步骤71中，进行3D立体所需的位移计算，设定起始参数，如一瞳孔至两眼中点的距离e和融合点fp(fusion point)等，其中融合点fp用以加强影像三维效果，特别是当多数物体位于远方，影像三维效果不明显时。在设定起始参数后，在步骤73中计算出影像去除区间值。然后根据此去除区间值，于步骤75中适当调整映像管时序信号以便移除杂讯区域。
去除区间值的计算可参考图8，其中投射面(projectionplane)以X轴表示，原始中线(Original)以Z轴表示。假设一物体位于坐标(a、b)，a为于X轴坐标值，b为Z轴坐标值，若观看者在两眼中点位置观察物体，影像会在X轴上通过x点，x点的X轴坐标为x=adb+d]]>其中d为观看者与投射面的距离。若观看者以右眼81观察物体，会在X轴上通过x1点，x1点的X轴坐标值为x1=(be+ad)b+d]]>其中e为一瞳孔与两眼中点的距离。由上，可推得x与x1的距离为Δx=x1-x=beb+d]]>如已知技术所知悉，在计算机绘图系统中具有一用以储存物体的深度的Z缓冲器(Z-buffer)，而Z缓冲器所存的深度值可定义为(Normalization)Z_buffer=(Z-N)×FZ×(F-N)]]>其中N为近切割平面(near clipping plane)，F为远切割平面(far clipping plane)，Z为物体参考原始坐标的真正深度。一般而言，物体不会平均分布在整个Z轴上，而是大约集中于某一区域，因此为了减少内存的浪费及定义Z轴的困难度，会重新定义一近切割平面及一远切割平面，当物体处于近切割平面与远切割平面间以外的范围时，便不处理该物体。一般而言，将N定义为0，F定义为1。
由图8可推得Z＝b+d，N＝d，所以，b＝Z-N，且Δx=Z_buffer×(F-N)F×e]]>其中(F-N)介于0和1之间，且在大多数的应用中(F-N)F≅1]]>因此推得Δx≅Z_buffer×e]]>因Z-buffer值恒为正值，在没定义一融合点的前，可推得Δx亦恒为正值，而这代表所有物体都像是陷入屏幕中。图9则为说明融合点(fusion point)的作用，利用调整立体面(融合点)91的位置，使得物体有浮出屏幕或陷入屏幕的效果。然而，若定义一融合点使得(Z-buffer-fp)可能为负值，则可使Δx可能为负值，使得物体有浮出屏幕的效果。由上Δx亦可定义为Δx≅e×(Z_buffer-fp)]]>其中fp即为融合点的值。
假设物体位于最大深度位置时，Z缓冲器所存的值为1.0，则可得一去除区间值mask1mask＝e×(1.0-fp)＝e-e×fp又假设物体位于最小深度位置，Z缓冲器所存的值为0，可得一去除区间值mask2mask2＝abs(e×(0.0-fp))＝e×fp而本发明则在区间值mask1与区间值mask2中选取最大值(max)，得到去除区间值mask-sizemask_size＝max(mask1，mask2)决定去除区间值后，本发明藉由调整映像管时序信号，将影像的杂讯区域去除。如图10所示，一影像信号100可分为数个部分前廊(Front Porch)、同步(Sync)、后廊(Backporch)、上/左边框(Top/left Border)、寻址影像(“Addressable”Video)及下/右边框(BOttOm/RightBorder)。为了使影像资料正确的显示在屏幕上，映像管时序控制器会利用一水平扫描同步信号(Hsync)101及垂直扫描同步信号(Vsync)102的矩形脉冲，使发射信号端与接收信号端的扫描同步，正确的将影像资料显示在屏幕上。
而屏幕上影像的显示是受一水平扫描同步信号101、一显示激活信号104、一水平遮没信号105及一影像资料106的控制，参考图11，其中水平扫描信号控制信号101的发射与接收同步，显示激活信号104控制影像于显示器屏幕上的显示，水平遮没信号105使人眼看不到扫描中所必须的返驰动作。
因此，本发明是藉由调整一水平扫瞄同步信号(Hsync)及一显示激活信号(Display Enable)，将立体3D影像的第一预定区域及第二预定区域删除，如图12所示，该方法包含下列步骤由一预设资料决定一去除区间值(mask-size)；将该水平扫瞄同步信号120提早一个去除区间值，使立体3D影像的时序提早一个去除区间值，如此将使立体3D影像中左缘的一第一预定区域126删除；将该显示激活信号121时序的一起始端固定不变，一结束缘提早两个去除区间值，如此将3D立体影像中右缘的一第二预定区域127删除。
其中，第一预定区域126是为影像左缘的杂讯区域，第二预定区域127是为影像右缘的杂讯区域，第一预定区域126的值等于第二预定区域127的值，第一预定区域126的值亦等于去除区间值。
本发明以一较佳实施例说明如上，仅用于帮助了解本发明的实施，并非用以限定本发明，任何熟习此项技术者，在不脱离本发明的精神何范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围为准。
权利要求
1.一种去除立体3D影像杂讯区域的方法，该立体3D影像包含供第一眼观看的一第一眼影像及供第二眼观看的一第二眼影像，其特征在于，包含下列步骤于产生该立体3D影像的过程中，将立体3D影像中左缘的一第一预定区域及右缘的一第二预定区域删除。
2.如权利要求1所述的去除立体3D影像杂讯区域的方法，其特征在于，其中该第一预定区域是为该影像左缘的杂讯区域。
3.如权利要求1所述的去除立体3D影像杂讯区域的方法，其特征在于，其中该第二预定区域是为该影像右缘的杂讯区域。
4.如权利要求1所述的去除立体3D影像杂讯区域的方法，其特征在于，其中该第一预定区域的值是等于该第二预定区域的值。
5.如权利要求1所述的去除立体3D影像杂讯区域的方法，其特征在于，其中该第一预定区域值(mask-size1)是根据mask-size1＝max(mask1、mask2)算出，其中max为取极大值，而mask1是为该物体位于一最大深度的一对应杂讯区域值，mask2是为该物体位于一最小深度的一对应杂讯区域值。
6.如权利要求5所述的去除立体3D影像杂讯区域的方法，其特征在于，其中该物体位于最大深度的杂讯区域值mask1是根据mask1＝e*(Z-buffer-fp)算出，其中e是为一观看者瞳孔至两眼中点的距离，Z-buffer是为该物体深度的值，fp是用于调整影像三维效果的一预定值。
7.如权利要求5所述的去除立体3D影像杂讯区域的方法，其特征在于，其中该影像位于最小深度的杂讯区域值mask2是根据mask2＝e*(Z-buffer-fp)算出，其中e是为一观看者瞳孔至两眼中点的距离，Z-buffer是为该影像深度的值，fp是用于调整影像三维效果的一预定值。
8.如权利要求6所述的去除立体3D影像杂讯区域的方法，其特征在于，其中该Z-buffer值为1.0。
9.如权利要求7所述的去除立体3D影像杂讯区域的方法，其特征在于，其中该Z-buffer值为0.0。
10.一种将立体3D影像杂讯区域去除的方法，该立体3D影像包含供第一眼观看的一第一眼影像及供第二眼观看的一第二眼影像，其特征在于，该方法是由调整一水平扫瞄同步信号及一显示激活信号，包含下列步骤由一预设资料决定一去除区间值(mask-size)；将该水平扫瞄同步信号提早一个去除区间值，使立体3D影像的时序提早一个去除区间值，如此将使立体3D影像中左缘的一第一预定区域删除；将该显示激活信号的时序的一结束缘提早两个去除区间值，如此将3D立体影像中右缘的一第二预定区域删除。
11.如权利要求10所述的将立体3D影像杂讯区域去除的方法，其特征在于，其中该第一预定区域是为该影像左缘的杂讯区域。
12.如权利要求10所述的将立体3D影像杂讯区域去除的方法，其特征在于，其中该第二预定区域是为该影像右缘的杂讯区域。
13.如权利要求10所述的将立体3D影像杂讯区域去除的方法，其特征在于，其中该去除区间值是等于该第一预定区域值。
14.如权利要求10所述的将立体3D影像杂讯区域去除的方法，其特征在于，其中该第一预定区域的值是等于该第二预定区域的值。
15.如权利要求10所述的将立体3D影像杂讯区域去除的方法，其特征在于，其中该显示激活信号的时序的起始端固定不变。
16.如权利要求10所述的将立体3D影像杂讯区域去除的方法，其特征在于，其中该去除区间值(mask-size)是根据mask-size＝max(mask1、mask2)算出，其中max为取极大值，而mask1是为该物体位于一最大深度的一杂讯区域值，mask2是为该物体一位于最小深度的一杂讯区域值。
17.如权利要求16所述的将立体3D影像杂讯区域去除的方法，其特征在于，其中该物体位于最大深度的杂讯区域值mask1是根据mask1＝e*(Z-buffer-fp)算出，其中e是为一观看瞳孔至两眼中点的距离，Z-buffer是为该影像深度的值，fp是用于调整影像三维效果的一预定值。
18.如权利要求16所述的将立体3D影像杂讯区域去除的方法，其特征在于，其中该物体位于最小深度的杂讯区域值mask2是根据mask2＝e*(Z-buffer-fp)算出，其中e是为一观看者瞳孔至两眼中点的距离，Z-buffer是为该影像深度的值，fp是用于调整影像三维效果的一预定值。
19.如权利要求17所述的将立体3D影像杂讯区域去除的方法，其特征在于，其中该Z-buffer值为1.0。
20.如权利要求18所述的将立体3D影像杂讯区域去除的方法，其特征在于，其中该Z-buffer值为0.0。
全文摘要
本发明是关于在立体3D影像系统中，一种将立体3D影像杂讯区域去除的方法。该立体3D影像是包含一供左眼观看的左眼影像及一供右眼观看的右眼影像，该方法是决定一去除区间值，由调整映像管时序的一水平扫描同步信号及一显示激活信号，将立体3D影像左缘杂讯区域及右缘杂讯区域删除。
文档编号G06T15/10GK1410946SQ0114223
公开日2003年4月16日 申请日期2001年9月25日 优先权日2001年9月25日
发明者李润容, 吕丽淑, 黄裕明 申请人:矽统科技股份有限公司