立体图像视差调节方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种立体图像视差调节方法和立体图像视差调节装置，立体图像视差调节方法包括：真实观看空间与取景空间在深度范围上建立映射关系，其中，所述真实观看空间的深度范围用最大凸出距离和最大凹进距离进行预设，所述取景空间的深度范围用正视差面深度值和负视差面深度值进行预设；当所述取景空间应用于虚拟场景渲染时为虚拟场景空间，当所述取景空间应用于立体实景拍摄时为立体拍摄相机的实拍场景空间。通过该技术方案，可以使得物体的视差保持在预设的视差范围内，以生成舒适、合理的立体图像，得到良好的立体视觉效果。
【专利说明】立体图像视差调节方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像显示【技术领域】，具体而言，涉及到一种立体图像视差调节方法和立体图像视差调节装置。
【背景技术】
[0002]立体显示设备通过播放取景后的具有视差的左右图像为观众呈现立体视觉效果。人眼接收到左、右图像后，大脑对场景中某点在左图和右图成像的视差值的大小是敏感的，并要求其取值应在一定范围内。简单地说，左、右图像整体上视差较小或接近于零时将使观看者看到的立体图像在纵向上过于压缩或看不到立体；当左、右图像在较大区域上视差较大时会造成图像过于凸出或凹进，并且在纵向上有严重的拉伸，令观看者不适，甚至于不能形成立体视觉效果。
[0003]因此，如何使得视差值限制在一个合理的范围内，从而得到良好的视觉效果，成为目前亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0005]为此，本发明的一个目的在于提出了一种立体图像视差调节方法。
[0006]本发明的另一个目的在于提出了 一种立体图像视差调节装置。
[0007]为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种立体图像视差调节方法，包括:真实观看空间与取景空间在深度范围上建立映射关系，其中，所述真实观看空间的深度范围用最大凸出距离和最大凹进距离进行预设，所述取景空间的深度范围用正视差面深度值和负视差面深度值进行预设；当所述取景空间应用于虚拟场景渲染时为虚拟场景空间，当所述取景空间应用于立体实景拍摄时为立体拍摄相机的实拍场景空间。
[0008]在该技术方案中，真实观看空间是指观看者通过立体播放设备观看立体图像时人和立体播放设备所处的真实的三维空间，并特别的指定立体播放窗口中心位置为真实空间坐标原点。
[0009]在上述技术方案中，优选地，所述真实观看空间的深度范围用最大凸出距离和最大凹进距离进行预设，所述取景空间的深度范围用正视差面深度值和负视差面深度值进行预设，具体包括:第一计算步骤，根据预设的观看环境参数、预设的正视差面深度值和预设的负视差面深度值以及原始相机的当前参数，计算出与所述原始相机相对应的左相机和右相机之间的分离值和零视差平面深度值，以及所述分离值与所述零视差平面深度值的比值；第二计算步骤，保持所述比值或所述分离值不变，根据当前场景中离所述原始相机最近的目标物体的深度值，计算出所述左相机和所述右相机之间的新的分离值和新的零视差平面深度值，并使用所述新的分离值和所述新的零视差平面深度值进行场景渲染。
[0010]在该技术方案中，当相机在一空间场景移动时场景中物体与相机之间的位置关系将发生变化，如果零视差平面设置在近投影平面以外时，则某一物体逐渐靠近相机投影平面时正视差将会显著增大，从而造成用户观看不适，为解决此问题，本发明预设了一个合适的视差范围，在相机移动时，计算离相机最近物体的视差值，并根据该物体的视差值，实时的调整零视差平面深度和左右相机的分离值，从而使得物体的视差保持在预设的视差范围内，以生成舒适、合理的立体图像，得到良好的立体视觉效果。
[0011]在该技术方案中，左相机、右相机由原始相机分别向两侧水平移动形成。左相机的相机位置由原始相机的位置沿原始相机侧向量负方向平移sep/2个单位求得，右相机的相机位置由原始相机的位置沿原始相机侧向量正方向平移sep/2个单位求得。左右相机的其它参数与原始相机的参数相同。其中，与相机相关的参数包括:相机位置、相机的观察方向V、相机的向上向量UP、相机的侧向量N等。
[0012]在上述技术方案中，优选地，所述预设的观看环境参数包括:观看者与立体图像对应的立体播放窗口的距离，所述观看者的双眼间距、所述立体播放窗口的宽度、所述立体图像的预期的最大凸出距离和最大凹进距离。
[0013]在上述技术方案中，优选地，所述第一计算步骤具体包括:根据所述预设的观看环境参数以第一预设公式计算出所述立体播放窗口上的正视差值和负视差值，其中，在所述第一预设公式计算中，所述立体播放窗口上的正视差值与所述预设的最大凸出距离和/或所述观看者的双眼间距成正相关，与所述观看者与立体图像对应的立体播放窗口的距离和所述预设的最大凸出距离之差成反相关，所述立体播放窗口上的反视差值与所述预设的最大凹进距离和/或所述观看者的双眼间距成正相关，与所述观看者与立体图像对应的立体播放窗口的距离和所述预设的最大凹进距离之和成反相关；根据所述立体播放窗口上的正视差值和所述负视差值以第二预设公式计算出视平面上的正视差值和负视差值，其中，在所述第二预设公式计算中，所述视平面上的正视差值与所述立体播放窗口上的正视差值成正相关，与所述立体播放窗口的宽度成反相关，所述视平面上的负视差值与所述立体播放窗口上的负视差值成正 相关，与所述立体播放窗口的宽度成反相关。
rc T.pRtUr
[0014]其中，第一预设公式为:靜I = --— ； w2 = -........—,其中，D为所述观看者与立
D-CSD+BS
体图像对应的立体播放窗口的距离，e为所述观看者的双眼间距，CS为所述预期的最大凸出距离，BS为预期的最大凹进距离，Wl为所述立体播放窗口上的正视差值，w2为所述立体.2*wl 一 _ 2*w2
播放窗口上的负视差值，第二预设公式为:Fwl = — , Fw2 =;，其中，Vwi为所
述视平面上的正视差值，Vw2为所述视平面上的负视差值，Tw为所述立体播放窗口的宽度，其中，Vwl, Vw2对应于CS和BS。
[0015]在该技术方案中，具体地，根据预设的观看环境参数计算出视平面上的正视差值和负视差值，及另根据预设的正视差面深度值和预设的负视差面深度值，这样，使得三维空间中正负视差面之间的物体被渲染后能够满足观看效果上对最大凸出和最大凹进的要求。换言之，最大正视差面和最大负视差面制定了场景中的一个深度范围，通过算法，在这个深度范围内的物体渲染后的凸出和凹进的效果将被约束在初始的最大凸出和最大凹进的限定范围内。
[0016]在上述技术方案中，优选地，所述第一计算步骤还包括:根据所述原始相机的当前参数、预设的正视差面深度值和预设的负视差面深度值以第三预设公式计算出所述零视差平面深度值与所述分离值的比值所述分离值与所述零视差平面深度值的比值，其中所述
第三预设公式为
【权利要求】
1.一种立体图像视差调节方法，其特征在于，包括: 真实观看空间与取景空间在深度范围上建立映射关系，其中， 所述真实观看空间的深度范围用最大凸出距离和最大凹进距离进行预设，所述取景空间的深度范围用正视差面深度值和负视差面深度值进行预设； 当所述取景空间应用于虚拟场景渲染时为虚拟场景空间，当所述取景空间应用于立体实景拍摄时为立体拍摄相机的实拍场景空间。
2.根据权利要求1所述的立体图像视差调节方法，其特征在于，所述真实观看空间的深度范围用最大凸出距离和最大凹进距离进行预设，所述取景空间的深度范围用正视差面深度值和负视差面深度值进行预设，具体包括: 第一计算步骤，根据预设的观看环境参数、预设的正视差面深度值和预设的负视差面深度值以及原始相机的当前参数，计算出与所述原始相机相对应的左相机和右相机之间的分离值和零视差平面深度值，以及所述分离值与所述零视差平面深度值的比值； 第二计算步骤，保持所述比值或所述分离值不变，根据当前场景中离所述原始相机最近的目标物体的深度值，计算出所述左相机和所述右相机之间的新的分离值和新的零视差平面深度值，并使用所述新的分离值和所述新的零视差平面深度值进行场景渲染；其中，所述左相机和所述右相机由所述原始相机分别向两侧水平移动形成。
3.根据权利要求2所述的立体图像视差调节方法，其特征在于，所述预设的观看环境参数包括:观看者与立体图像对应的立体播放窗口的距离，所述观看者的双眼间距、所述立体播放窗口的宽度、所述立体图像的预设的最大凸出距离和预设的最大凹进距离。
4.根据权利要求3所述的立体图像视差调节方法，其特征在于，所述第一计算步骤包括: 根据所述预设的观看环境参数以第一预设公式计算出所述立体播放窗口上的正视差值和负视差值，其中，在所述第一预设公式计算中，所述立体播放窗口上的正视差值与所述预设的最大凸出距离和/或所述观看者的双眼间距成正相关，与所述观看者与立体图像对应的立体播放窗口的距离和所述预设的最大凸出距离之差成反相关，所述立体播放窗口上的反视差值与所述预设的最大凹进距离和/或所述观看者的双眼间距成正相关，与所述观看者与立体图像对应的立体播放窗口的距离和所述预设的最大凹进距离之和成反相关； 根据所述立体播放窗口上的正视差值和负视差值以第二预设公式计算出视平面上的正视差值和负视差值，其中，在所述第二预设公式计算中，所述视平面上的正视差值与所述立体播放窗口上的正视差值成正相关，与所述立体播放窗口的宽度成反相关，所述视平面上的负视差值与所述立体播放窗口上的负视差值成正相关，与所述立体播放窗口的宽度成反相关。
5.根据权利要求4所述的立体图像视差调节方法，其特征在于，所述第一计算步骤还包括: 根据所述原始相机的当前参数、预设的正视差面深度值和预设的负视差面深度值以第三预设公式计算出所述分离值与所述零视差面深度值的比值，其中所述第三预设公式为:.U
6.根据权利要求2所述的立体图像视差调节方法，其特征在于，所述第二计算步骤还包括: 根据物体分类对当前场景中的所有物体进行过滤； 将所述原始相机对应的投影体范围内的物体，按照与所述原始相机的距离进行排序，并将位于所述原始相机的近投影平面和预设的实际近取景平面之间的物体剔除； 确定与所述原始相机距离最近的目标物体，并计算所述目标物体的深度值。
7.根据权利要求6所述的立体图像视差调节方法，其特征在于，所述相机类型包括虚拟相机，则在所述原始相机所属的相机类型为虚拟相机时，所述第二计算步骤还包括: 将所述目标物体的深度值与预设的正视差面深度值进行比较； 在所述目标物体的深度值小于所述预设的正视差面深度值时，保持所述比值不变，将所述目标物体的深度值作为所述预设的正视差面深度值，根据第四预设公式和第五预设公式，计算出所述左相机和所述右相机之间的新的分离值和新的零视差平面深度值，在所述目标物体的深度值大于所述预设的正视差面深度值时，保持所述比值不变，根据所述预设的正视差面深度值以及所述第四预设公式和所述第五预设公式，计算出所述左相机和所述右相机之间的新的分离值和新的零视差平面深度值，其中，所述第四预设公式为:
8.根据权利要求6所述的立体图像视差调节方法，其特征在于，所述相机类型包括虚拟相机，则在所述原始相机所属的相机类型为虚拟相机时，所述第二计算步骤还包括: 将所述目标物体的深度值与预设的正视差面深度值进行比较； 在所述目标物体的深度值小于所述预设的正视差面深度值时，保持所述分离值不变，将所述目标物体的深度值作为所述预设的正视差面深度值，根据第六预设公式，计算出新的零视差平面深度值，并使用所述分离值和所述新的零视差平面深度值进行场景渲染，在所述目标物体的深度值大于所述预设的正视差面深度值时，直接使用所述分离值和所述零视差平面深度值进行场景渲染。
9.根据权利要求6所述的立体图像视差调节方法，其特征在于，所述相机类型还包括双目相机，则在所述原始相机所属的相机类型为所述双目相机时，所述第二计算步骤还包括: 根据所述比值以第七预设公式计算出左相机和右相机与所述原始相机Z轴的转角，其中，所述转角与所述比值成正相关；以及 将所述目标物体的深度值与预设的正视差面深度值进行比较； 在所述目标物体的深度值小于所述预设的正视差面深度值时，保持所述分离值不变，将所述目标物体的深度值作为所述预设的正视差面深度值，根据第六预设公式和第五预设公式，计算出新的零视差平面深度值和新的比值，根据所述第七预设公式计算出新的转角，按照所述新的转角调整所述左相机和所述右相机。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的立体图像视差调节方法，其特征在于，在所述第二计算步骤之前还包括: 将所述比值和预设的比值限值进行比较，在所述比值小于所述预设的比值限值时，允许进入所述第二计算步骤，在所述比值大于所述预设的比值限值时，提示需要重新设置所述预设的观看环境参数、所述预设的正视差面深度值和/或所述预设的负视差面深度值。
11.一种立体图像视差调节装置，其特征在于，包括: 关系建立单元，建立真实观看空间与取景空间在深度范围上的映射关系，其中， 所述真实观看空间的深度范围用最大凸出距离和最大凹进距离进行预设，所述取景空间的深度范围用正视差面深度值和负视差面深度值进行预设，以及 当所述取景空间应用于虚拟场景渲染时为虚拟场景空间，当所述取景空间应用于立体实景拍摄时即为立体拍摄相机的实拍场景空间。
12.根据权利要求11所述的立体图像视差调节装置，其特征在于，还包括: 第一计算单元，根据预设的观看环境参数、预设的正视差面深度值和预设的负视差面深度值以及原始相机的当前参数，计算出与所述原始相机相对应的左相机和右相机之间的分离值和零视差平面深度值，以及所述分离值与所述零视差面深度值的比值； 第二计算单元，保持所述比值或所述分离值不变，根据当前场景中离所述原始相机最近的目标物体的深度值，计算出所述左相机和所述右相机之间的新的分离值和新的零视差平面深度值，并使用所述新的分离值和所述新的零视差平面深度值进行场景渲染；其中，所述左相机和所述右相机由所述原始相机分别向两侧水平移动形成。
13.根据权利要求12所述的立体图像视差调节装置，其特征在于，所述预设的观看环境参数包括:观看者与立体图像对应的立体播放窗口的距离，所述观看者的双眼间距、所述立体播放窗口的宽度、所述立体图像的预设的最大凸出距离和最大凹进距离。
14.根据权利要求13所述的立体图像视差调节装置，其特征在于，所述第一计算单元包括: 第一视差值计算单元，根据所述预设的观看环境参数以第一预设公式计算出所述立体播放窗口上的正视差值和负视差值，其中，在所述第一预设公式计算中，所述立体播放窗口上的正视差值与所述预设的最大凸出距离和/或所述观看者的双眼间距成正相关，与所述观看者与立体图像对应的立体播放窗口的距离和所述预设的最大凸出距离之差成反相关，所述立体播放窗口上的反视差值与所述预设的最大凹进距离和/或所述观看者的双眼间距成正相关，与所述观看者与立体图像对应的立体播放窗口的距离和所述预设的最大凹进距离之和成反相关； 第二视差值计算单元，根据所述立体播放窗口上的正视差值和负视差值以第二预设公式计算出视平面上的正视差值和负视差值，其中，在所述第二预设公式计算中，所述视平面上的正视差值与所述立体播放窗口上的正视差值成正相关，与所述立体播放窗口的宽度成反相关，所述视平面上的负视差值与所述立体播放窗口上的负视差值成正相关，与所述立体播放窗口的宽度成反相关。
15.根据权利要求14所述的立体图像视差调节装置，其特征在于，所述第一计算单元还包括: 比值计算单元，根据所述原始相机的当前参数、预设的正视差面深度值和预设的负视差面深度值以第三预设公式计算出所述分离值与所述零视差平面深度值的比值，其中所述第三预设公式为:
16.根据权利要求12所述的立体图像视差调节装置，其特征在于，所述第二计算单元还包括: 分类单元，根据物体分类对当前场景中的所有物体进行过滤； 物体剔除单元，将所述原始相机对应的投影体范围内的物体，按照与所述原始相机的距离进行排序，并将位于所述原始相机的近投影平面和预设的实际近取景平面之间的物体剔除； 物体深度值计算单元，确定与所述原始相机距离最近的目标物体，并计算所述目标物体的深度值。
17.根据权利要求16所述的立体图像视差调节装置，其特征在于，所述相机类型包括虚拟相机，则在所述原始相机所属的相机类型为虚拟相机时，所述第二计算单元还包括: 比较单元，将所述目标物体的深度值与预设的正视差面深度值进行比较； 二次计算单元，在所述目标物体的深度值小于所述预设的正视差面深度值时，保持所述比值不变，将所述目标物体的深度值作为所述预设的正视差面深度值，根据第四预设公式和第五预设公式，计算出所述左相机和所述右相机之间的新的分离值和新的零视差平面深度值，在所述目标物体的深度值大于所述预设的正视差面深度值时，保持所述比值不变，根据所述预设的正视差面深度值以及第四预设公式和所述第五预设公式，计算出所述左相机和所述右相机之间的新的分离值和新的零视差平面深度值，其中，所述第四预设公式为:
18.根据权利要求16所述的立体图像视差调节装置，其特征在于，所述相机类型包括虚拟相机，则在所述原始相机所属的相机类型为虚拟相机时，所述第二计算单元还包括: 比较单元，将所述目标物体的深度值与预设的正视差面深度值进行比较； 二次计算单元，在所述目标物体的深度值小于所述预设的正视差面深度值时，保持所述分离值不变，将所述目标物体的深度值作为所述预设的正视差面深度值，根据第六预设公式，计算出新的零视差平面深度值，并使用所述分离值和所述新的零视差平面深度值进行场景渲染，在所述目标物体的深度值大于所述预设的正视差面深度值时，直接使用所述分离值和所述零视差平面深度值进行场景渲染。
19.根据权利要求16所述的立体图像视差调节装置，其特征在于，所述相机类型还包括双目相机，则在所述原始相机所属的相机类型为所述双目相机时，所述第二计算单元还包括: 转角计算单元，根据所述比值以第七预设公式计算出左相机和右相机与所述原始相机Z轴的转角，其中，所述转角与所述比值成正相关；以及将所述目标物体的深度值与预设的正视差面深度值进行比较； 二次计算单元，在所述目标物体的深度值小于所述预设的正视差面深度值时，保持所述分离值不变，将所述目标物体的深度值作为所述预设的正视差面深度值，根据第六预设公式和第五预设公式，计算出新的零视差平面深度值和新的比值，根据所述第七预设公式计算出新的转角，按照所述新的转角调整所述左相机和所述右相机。
20.根据权利要求11至19中任一项所述的立体图像视差调节装置，其特征在于，还包括: 提示单元，将所述比值和预设的比值限值进行比较，在所述比值大于所述预设的比值限值时，提示需要重新设置所述预设的观看环境参数、所述预设的正视差面深度值和/或所述预设的负视差面深度值。
【文档编号】H04N13/04GK104023221SQ201410284749
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】李高峰 申请人:深圳超多维光电子有限公司