产生视角平移影像的方法及其便携式电子设备的制作方法
【专利摘要】一种产生视角平移影像的方法及其便携式电子设备，该方法应用在立体影像的显示上，包含第一及第二镜头分别朝景物提取第一及第二影像、影像处理装置根据第一影像内的像素点与第一镜头间的第一垂直视角、第二影像内的与第一影像内的像素点相对应的像素点与第二镜头间的第二垂直视角，及第一及第二镜头的间距计算出第一影像内的像素点相对第一镜头的景深、影像处理装置根据景深、第一影像内的像素点的像素坐标，及间距计算出第一影像内的像素点与第一镜头间的水平视角，以及影像处理装置根据第一影像内的像素点的像素坐标、景深、间距，以及水平视角产生视角平移影像。本发明可提升便携式电子设备在进行立体影像拍摄上的操作便利性以及使用弹性。
【专利说明】产生视角平移影像的方法及其便携式电子设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种影像生成方法及其便携式电子设备，尤其涉及一种根据影像的像素点与镜头间的垂直视角计算出相对应的水平视角以产生视角平移影像的方法及其便携式电子设备。
【背景技术】
[0002]随着立体影像技术的发展，可提供立体影像显示功能的便携式电子设备已广泛地应用在日常生活中，例如3D数位相机、3D手机等，其立体影像显示方式通常是利用设置于其上的双镜头分别提取具有不同水平视角的影像以产生相对应的左眼影像和右眼影像并分别传送到左眼及右眼，藉此，经由左眼影像和右眼影像的水平视角差异，即可使得左右眼所接收到的影像在使用者的脑中叠合为具有景深以及层次感的立体影像。
[0003]然而，上述方式必须在横置便携式电子设备以使设置于其上的双镜头相对呈横向左右排列的情况下才能产生具有不同水平视角的左右眼影像，也就是说，若是在便携式电子设备的双镜头相对呈纵向上下排列的情况下，此时，由于便携式电子设备的双镜头仅能产生具有相同水平视角的影像，因此，便携式电子设备就会无法生成相对应的立体影像。如此一来，上述方式即会为使用者在操作便携式电子设备以进行立体影像拍摄上带来诸多的不便与操作限制。
【发明内容】
[0004]本发明的目的的一在于提供一种根据影像的像素点与镜头间的垂直视角计算出相对应的水平视角以产生视角平移影像的方法及其便携式电子设备，以解决上述的问题。
[0005]本发明公开了一种产生视角平移影像的方法，其应用在立体影像的显示上，该方法包含一第一镜头朝一景物提取一第一影像、一第二镜头朝该景物提取与该第一影像具有相异的视角的一第二影像、一影像处理装置根据该第一影像内的至少一像素点与该第一镜头间的一第一垂直视角、该第二影像内的与该第一影像内的该至少一像素点相对应的一像素点与该第二镜头间的一第二垂直视角，以及该第一镜头以及该第二镜头的一间距，计算出该第一影像内的该至少一像素点相对于该第一镜头的一景深、该影像处理装置根据该第一影像内的该至少一像素点相对于该第一镜头的该景深、该第一影像内的该至少一像素点的一像素坐标，以及该间距，计算出该第一影像内的该至少一像素点与该第一镜头间的一水平视角，以及该影像处理装置根据该第一影像内的该至少一像素点的该像素坐标、该第一影像内的该至少一像素点相对于该第一镜头的该景深、该间距，以及该水平视角，产生一视角平移影像。
[0006]本发明还公开了一种便携式电子设备，其包含一第一镜头、一第二镜头，以及一影像处理装置。该第一镜头用来朝一景物提取一第一影像。该第二镜头位于该第一镜头的一侧而相距一间距，用来朝该景物提取一第二影像，该第二影像与该第一影像具有相异的视角。该影像处理装置包含一处理单元。该处理单元耦接于该第一镜头以及该第二镜头，该处理单元用来根据该第一影像内的至少一像素点与该第一镜头间的一第一垂直视角、该第二影像内的与该至少一像素点相对应的一像素点与该第二镜头间的一第二垂直视角，以及该间距计算出该第一影像内的该至少一像素点相对于该第一镜头的一景深、根据该景深与该第一影像内的该至少一像素点的一像素坐标以及该间距计算出该第一影像内的该至少一像素点与该第一镜头间的一水平视角，以及根据该第一影像内的该至少一像素点的该像素坐标、该景深、该间距，以及该水平视角产生至少一视角平移影像。
[0007]本发明的有益效果在于，综上所述，通过上述根据垂直视角计算出景深的步骤以及根据景深计算出水平视角的步骤，即使在便携式电子设备的双镜头未呈横向排列的情况下本发明仍然能够产生可叠合出立体影像的视角平移影像，以供便携式电子设备可据以进行后续立体影像的相关处理。如此一来，本发明即可有效地解决在现有技术中所提及的便携式电子设备在双镜头未呈横向排列的情况下无法生成立体影像的问题，从而大大地提升便携式电子设备在进行立体影像拍摄上的操作便利性以及使用弹性。
[0008]关于本发明的优点与精神可以通过以下的实施方式及所附附图得到进一步的了解。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为根据本发明的一实施例所提出的便携式电子设备的功能方框示意图。
[0010]图2为图1的第一镜头以及第二镜头与像素点的对应关系示意图。
[0011]图3为根据本发明的一实施例所提出的产生视角平移影像的方法的流程图。
[0012]图4为图1的便携式电子设备倾斜以使第一镜头以及第二镜头呈斜向排列的简示图。
[0013]其中，附图标记说明如下:
[0014]10 便携式电子设备12第一镜头
[0015]13 景物14第二镜头
[0016]16 影像处理装置18处理单元
[0017]20 镜头控制单元22显示单元
[0018]24 显示面板26影像控制器
[0019]28 存储单元30倾斜角度检测单元
[0020]A 像素点垂直视角
[0021]d 间距D景深
[0022]L 倾斜排列方向H水平面
[0023]α 斜向倾斜角度
[0024]步骤300、302、304、306
【具体实施方式】
[0025]请参阅图1，其为根据本发明的一实施例所提出的一便携式电子设备10的功能方框示意图。如图1所示，便携式电子设备10包含第一镜头12、第二镜头14，以及一影像处理装置16。第一镜头12以及第二镜头14可分别用来朝景物提取影像。影像处理装置16包含一处理单元18。处理单元18耦接于第一镜头12以及第二镜头14，处理单元18可用来计算出第一镜头12所提取的影像内的像素点相对于第一镜头12的景深、根据其所计算出的景深与第一镜头12所提取的影像内的像素点的像素坐标以及第一镜头12与第二镜头14之间的距离计算出第一镜头12所提取的影像内的像素点与第一镜头12间的水平视角，以及根据第一镜头12所提取的影像内的像素点的像素坐标、第一镜头12与第二镜头14之间的距离，以及其所计算出的景深与水平视角产生与第一镜头12所提取的影像相对应的视角平移影像，其中处理单元18可为一硬件、一软件或一固件。除此之外，便携式电子设备10可还包含一镜头控制单兀20，镜头控制单兀20稱接于弟一镜头12、弟_■镜头14，以及处理单元18，在此实施例中，镜头控制单元20用来于第一镜头12以及第二镜头14呈纵向上下排列时，控制第一镜头12以及第二镜头14分别进行影像的提取。
[0026]接下来，请参阅图1、图2以及图3，图2为图1的第一镜头12以及第二镜头14与一像素点A的对应关系示意图，图3为根据本发明的一实施例所提出的产生视角平移影像的方法的流程图，其方法包含下列流程。
[0027]步骤300:第一镜头12以及第二镜头14分别朝一景物13提取影像；
[0028]步骤302:处理单元18根据第一镜头12所提取的影像内的每一像素点与第一镜头12间的垂直视角、第二镜头14所提取的影像内的相对应像素点与第二镜头14间的垂直视角，以及第一镜头12与第二镜头14的一间距d，计算出第一镜头12所提取的影像内的每一像素点相对于第一镜头12的景深；
[0029]步骤304:处理单元18根据第一镜头12所提取的影像内的每一像素点相对于第一镜头12的景深、第一镜头12所提取的影像内的每一像素点的像素坐标，以及第一镜头12与第二镜头14的间距d，计算出第一镜头12所提取的影像内的每一像素点与第一镜头12间的水平视角；
[0030]步骤306:处理单元18根据第一镜头12所提取的影像内的每一像素点的像素坐标、第一镜头12所提取的影像内的每一像素点相对于第一镜头12的景深、第一镜头12与第二镜头14的间距d，以及第一镜头12所提取的影像内的每一像素点与第一镜头12间的水平视角，产生视角平移影像。
[0031]以下以如图2所示的像素点A为例针对上述步骤进行详细的描述，至于针对第一镜头12所提取的影像内的其他像素点的相关运算，其可根据以下说明类推，故于此不再赘述。需注意的是，需要进行水平视角转换运算的像素点的数量可视便携式电子设备10的实际应用而定。举例来说，在此实施例中，便携式电子设备10可针对第一镜头12所提取的影像内的每一像素点进行上述步骤的运算以产生视角平移影像，从而提升视角平移影像的像素坐标平移准确度；或者是，在另一实施例中，便携式电子设备10可采用仅针对第一镜头12所提取的影像内的特定像素点(如对应景物13的边缘轮廓的像素点)或单一像素点(例如图2的像素点A)进行上述步骤的运算且其余像素点直接依照相对坐标关系进行坐标转换的方式来产生视角平移影像，从而降低处理单元18的运算量以提升便携式电子设备10的影像处理速度。
[0032]首先，在直立便携式电子设备10以使第一镜头12以及第二镜头14呈纵向上下排列的情况下(如图2所示)，由步骤300可知，第一镜头12以及第二镜头14可分别朝景物13(于图2中以长方体简示之)提取相对应的影像，更进一步地说，便携式电子设备10可利用镜头控制单元20在判断出第一镜头12以及第二镜头14呈纵向上下排列时，控制第一镜头12以及第二镜头14进行影像的提取，其中由于如图2所示的第一镜头12以及第二镜头14朝景物13所提取的影像可视为相对垂直纵向移动而具有水平视角相同但垂直视角相异的影像，因此图2可采用影像相互重叠的方式描绘第一镜头12以及第二镜头14所提取的影像，以便明确地呈现出第一镜头12以及第二镜头14与其所提取的影像之间的对应关系。
[0033]在完成第一镜头12以及第二镜头14的影像提取步骤后，如图2所示，处理单元18可根据像素点A与第一镜头12间的一垂直视角Θ 1、像素点A与第二镜头14间的一垂直视角Θ 2，以及第一镜头12以及第二镜头14的间距d，计算出像素点A相对于第一镜头12的一景深D (步骤302)，更详细地说，在实际应用中，景深D可符合下列公式。
[0034]景深D =(间距d) / [tan (垂直视角Θ 2) -tan (垂直视角Θ J ]。
[0035]接下来，处理单元18可根据像素点A的像素坐标以及经由上述计算所得的景深D，建立起像素点A与第一镜头12以及第二镜头14之间的相对立体空间坐标关系，其中像素点A的像素坐标可在第一镜头12朝景物13提取影像后取得，至于如何取得上述影像内的像素点的像素坐标的相关运算流程，其常见于现有技术中，故于此不再赘述。如此一来，处理单元18可根据上述所建立的像素点A与第一镜头12以及第二镜头14之间的相对立体空间坐标关系以及第一镜头12与第二镜头14的间距d，计算出像素点A与第一镜头12间的水平视角，以作为后续将像素点A进行像素坐标平移转换的参考依据。
[0036]最后，处理单元18即可参照上述步骤计算出第一镜头12所提取的影像内的每一像素点相对于第一镜头12的景深(步骤302)，以及计算出第一镜头12所提取的影像内的每一像素点与第一镜头12间的水平视角(步骤304)，藉此，处理单元18即可根据第一镜头12所提取的影像内的每一像素点的像素坐标、第一镜头12所提取的影像内的每一像素点相对于第一镜头12的景深、第一镜头12与第二镜头14的间距d，以及第一镜头12所提取的影像内的每一像素点与第一镜头12间的水平视角，产生相对应的视角平移影像(步骤306)，以用来作为左右眼影像的其中之一影像而可与第一镜头12所提取的影像(可作为左右眼影像的其中的另一影像)共同叠合出立体影像。需注意的是，本发明用来形成立体影像的方法可不限于上述影像叠合方式，举例来说，在另一实施例中，处理单元18可改采用将第一镜头12所提取的影像视为参考影像且参照上述步骤分别产生可作为左右眼影像的二视角平移影像以叠合出立体影像的方式，藉以取代上述使用视角平移影像以及第一镜头12所提取的影像叠合出立体影像的方式。至于采用何种影像叠合方式，其可视便携式电子设备10的实际应用而定。
[0037]上述视角平移影像产生流程可应用于便携式电子设备10的后续立体影像相关处理上，也就是说，便携式电子设备10可将处理单元18所产生的视角平移影像以及第一镜头12所提取的影像传送至具有立体影像显示功能的显示设备以进行立体影像的显示，或是在本身额外具有显示单元的配置下直接利用处理单元18所产生的视角平移影像以及第一镜头12所提取的影像以进行立体影像的显示，举例来说，在此实施例中，如图1和图2所示，影像处理装置16可还包含一显示单元22，显示单元22耦接于处理单元18，用来根据视角平移影像以及第一镜头12所提取的影像进行立体影像的显示，在实际应用中，显示单元22可采用常见的显示模块配置而可包含一显示面板24以及一影像控制器26 (但不受此限)，影像控制器26耦接于处理单元18以及显示面板24，影像控制器26可用来根据处理单元18所产生的视角平移影像以及第一镜头12所提取的影像控制显示面板24进行立体影像的显示，其中影像控制器26可采用常见的立体影像显示控制方法，例如时间多工式(Time-multiplexed)以及空间多工式(Spatial-multiplexed)立体影像显示方法等，其相关立体显示原理说明已见于现有技术中，故于此不再赘述。除此之外，影像处理装置16可还包含一存储单元28，存储单元28耦接于处理单元18，藉以用来存储第一镜头12以及第二镜头14所提取的影像、处理单元18所产生的视角平移影像以及显示单元22所显示的立体影像，以提供影像数据存存储功能。
[0038]值得一提的是，本发明也可适用在便携式电子设备10倾斜以使第一镜头12以及第二镜头14呈斜向排列的情况下，举例来说，请参阅图2以及图4，图4为图1的便携式电子设备10倾斜以使第一镜头12以及第二镜头14呈斜向排列的简示图，如图1和图2所示，为了使便携式电子设备10在第一镜头12以及第二镜头14呈斜向排列的情况下仍可产生视角平移影像以供进行立体影像的显示之用，便携式电子设备10可还包含一倾斜角度检测单元30 (如加速度计等)，倾斜角度检测单元30耦接于处理单元18，以用来于第一镜头12以及第二镜头14相对呈斜向排列(如图4所示)时检测出第一镜头12以及第二镜头14的一倾斜排列方向L相对于一水平面H的一斜向倾斜角度α，藉此，在处理单元18根据斜向倾斜角度α以坐标转换方式分别计算出步骤302的第一镜头12所提取的影像内的每一像素点与第一镜头12间的垂直视角以及第二镜头14所提取的影像内的相对应像素点与第二镜头14间的垂直视角后，便携式电子设备10即可使用处理单元18继续执行上述用来产生视角平移影像的步骤(即步骤302至步骤306)，其相关计算流程可参照上述说明类推，于此不再赘述。
[0039]综上所述，通过上述根据垂直视角计算出景深的步骤以及根据景深计算出水平视角的步骤，即使在便携式电子设备的双镜头未呈横向排列的情况下，本发明仍然能够产生可叠合出立体影像的视角平移影像，以供便携式电子设备可据以进行后续立体影像的相关处理。如此一来，本发明即可有效地解决在现有技术中所提及的便携式电子设备在双镜头未呈横向排列的情况下无法生成立体影像的问题，从而大大地提升便携式电子设备在进行立体影像拍摄上的操作便利性以及使用弹性。
[0040]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的权利要求涵盖范围内。
【权利要求】
1.一种产生视角平移影像的方法，其应用在立体影像的显示上，该方法包含: 一第一镜头朝一景物提取一第一影像； 一第二镜头朝该景物提取一第二影像，该第二影像与该第一影像具有相异的视角； 一影像处理装置根据该第一影像内的至少一像素点与该第一镜头间的一第一垂直视角、该第二影像内的与该第一影像内的该至少一像素点相对应的一像素点与该第二镜头间的一第二垂直视角，以及该第一镜头以及该第二镜头的一间距，计算出该第一影像内的该至少一像素点相对于该第一镜头的一景深； 该影像处理装置根据该第一影像内的该至少一像素点相对于该第一镜头的该景深、该第一影像内的该至少一像素点的一像素坐标，以及该间距，计算出该第一影像内的该至少一像素点与该第一镜头间的一水平视角；以及 该影像处理装置根据该第一影像内的该至少一像素点的该像素坐标、该第一影像内的该至少一像素点相对于该第一镜头的该景深、该间距，以及该水平视角，产生一视角平移影像。
2.如权利要求1所述的方法，其还包含: 该影像处理装置根据该至少一视角平移影像以及该第一影像显示一立体影像。
3.如权利要求1所述的方法，其中该第一镜头以及该第二镜头于相对呈纵向上下排列时分别提取该第一影像以及该第二影像。
4.如权利要求1所述的方法，其中该景深符合下列公式: 该景深=(该间距)/[tan (该第二垂直视角)-tan (该第一垂直视角)]。
5.如权利要求1所述的方法，其还包含: 一倾斜角度检测单元于该第一镜头以及该第二镜头相对呈斜向排列时，检测该第一镜头以及该第二镜头的一倾斜排列方向相对于一水平面的一斜向倾斜角度；以及 该影像处理装置根据该斜向倾斜角度以坐标转换方式计算出该第一垂直视角以及该第二垂直视角。
6.一种便携式电子设备，其包含: 一第一镜头，用来朝一景物提取一第一影像； 一第二镜头，其位于该第一镜头的一侧而相距一间距，用来朝该景物提取一第二影像，该第二影像与该第一影像具有相异的视角；以及 一影像处理装置，其包含: 一处理单元，其耦接于该第一镜头以及该第二镜头，该处理单元用来根据该第一影像内的至少一像素点与该第一镜头间的一第一垂直视角、该第二影像内的与该至少一像素点相对应的一像素点与该第二镜头间的一第二垂直视角，以及该间距计算出该第一影像内的该至少一像素点相对于该第一镜头的一景深、根据该景深与该第一影像内的该至少一像素点的一像素坐标以及该间距计算出该第一影像内的该至少一像素点与该第一镜头间的一水平视角，以及根据该第一影像内的该至少一像素点的该像素坐标、该景深、该间距，以及该水平视角产生至少一视角平移影像。
7.如权利要求6所述的便携式电子设备，其还包含: 一显示单元，其耦接于该处理单元，用来根据该至少一视角平移影像以及该第一影像显示一立体影像。
8.如权利要求7所述的便携式电子设备，其中该显示单元包含: 一显示面板，用来显示该立体影像；以及 一影像控制器，其耦接于该处理单元以及该显示面板，用来根据该至少一视角平移影像以及该第一影像控制该显示面板显示该立体影像。
9.如权利要求7所述的便携式电子设备，其中该影像处理装置还包含一存储单元，其耦接于该处理单元，用来存储该第一影像、该第二影像、该视角平移影像，以及该立体影像。
10.如权利要求6所述的便携式电子设备，其还包含: 一镜头控制单元，其耦接于该第一镜头、该第二镜头，以及该处理单元，该镜头控制单元用来于该第一镜头以及该第二镜头呈纵向上下排列时，控制该第一镜头以及该第二镜头分别提取该第一影像以及该第二影像。
11.如权利要求6所述的便携式电子设备，其中该处理单元用来根据下列公式计算出该景深: 该景深=(该间距)/[tan (该第二垂直视角)-tan (该第一垂直视角)]。
12.如权利要求6所述的便携式电子设备，其还包含: 一倾斜角度检测单元，其耦接于该处理单元，用来于该第一镜头以及该第二镜头相对呈斜向排列时，检测该第一镜头以及该第二镜头相对于一水平面的一斜向倾斜角度； 其中该处理单元还用来根据该斜向倾斜角度以坐标转换方式计算出该第一垂直视角以及该第二垂直视角。
【文档编号】H04N13/00GK104519332SQ201310484575
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2013年10月1日
【发明者】张耀宗 申请人:纬创资通股份有限公司