Способ и устройство преобразования двухмерного изображения в трехмерное изображение и система трехмерной визуализации

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в сохранении качества изображения при преобразовании 2D изображения в 3D изображение. Способ преобразования 2D изображения в 3D изображение содержит захват 2D изображения, подлежащего обработке; осуществление перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке, для получения изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, при этом перспективное преобразование относится к отображению 2D изображения, подлежащего обработке, в виде карты распределения; регулирование расстояния между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, с использованием шаблона изображения для нормализации 2D изображения, подлежащего обработке; и синтез изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, после регулирования расстояния. 5 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[001] Настоящее изобретение относится к области технологии обработки изображений, в частности к способу и устройству преобразования двухмерного (2D) изображения в трехмерное (3D) и системе 3D визуализации.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[002] Стереоскопическое зрение означает, что при рассматривании объекта человеком двумя глазами, ощущение толщины видимых объектов и глубины или пространственного расстояния и т.п., может возникнуть субъективно. Основная причина заключается в том, что изображения одного и того же видимого объекта на сетчатках обоих глаз не полностью идентичны, поскольку левый глаз видит в большей степени левую сторону объекта слева, когда правый глаз видит в большей степени правую сторону объекта справа; и стереоскопическое изображение объекта создается после того, как информация изображения от обоих глаз обработается посредством главного зрительного центра.

[003] С развитием технологии отображения и цифровой технологии, проблемным местом исследования стала имитация стереоскопического зрения глаз человека с помощью электронных продуктов. Согласно известному уровню техники, пользователи могут видеть трехмерное изображение, только если используется 3D камера. Большинство известных 3D камер работают, имитируя структуру человеческих глаз, каждая из которых содержит две камеры, при этом изображение, полученное одной из камер, соответствует изображению левого глаза человека, а изображение, полученное другой камерой, соответствует изображению правого глаза человека; и затем изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, могут быть синтезированы с помощью средства обработки изображений для формирования трехмерного изображения.

[004] В известном уровне техники при использовании 3D камеры для получения изображения, два поляризатора с направлениями поляризации, перпендикулярными друг другу, как правило, располагаются перед линзой каждой из камер для получения изображений, соответствующих левому глазу и правому глазу. Поскольку каждая камера получает изображение только в одном направлении поляризации, это приводит к тому, что разрешение и четкость всего изображения будет составлять половину фактического изображения, таким образом, влияя на результат 3D визуализации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[005] С учетом вышеизложенного, варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают способ и устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение и средство обработки изображения с целью решения проблемы, связанной с неудовлетворительным результатом 3D визуализации.

[006] Согласно первому аспекту, вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает способ преобразования 2D изображения в 3D изображение, при этом способ включает следующие этапы:

[007] захват 2D изображения, подлежащего обработке;

[008] осуществление перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке, для получения изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, соответственно, при этом перспективное преобразование относится к отображению 2D изображения, подлежащего обработке, в виде карты распределения согласно заданному правилу;

[009] регулирование расстояния между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, согласно результату перспективного преобразования; и

[0010] синтез изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, после регулирования расстояния.

[0011] Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, изображения с бинокулярным параллаксом создаются путем осуществления перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке, для реализации стереоскопического зрения; расстояние между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, после перспективного преобразования регулируется для формирования бинокулярного параллакса и создания угла конвергенции, так что изображения, наблюдаемые невооруженным взглядом, расположены на разной глубине, следовательно, могут быть видны различные стереоскопические эффекты. То есть преобразование изображения, осуществляемое с 2D изображением, не касается разрешения и четкости изображения, таким образом, качество изображения после преобразования в 3D изображение остается таким же, как у исходного 2D изображения, и не влияет на эффект 3D визуализации.

[0012] В сочетании с первым аспектом, этап выполнения перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке, в первом варианте реализации первого аспекта включает:

[0013] выравнивание 2D изображения, подлежащего обработке, по шаблону изображения и извлечение размеров 2D изображения, подлежащего обработке;

[0014] последовательное осуществление линейного масштабирования размеров соответствующих сторон согласно заданному правилу для получения первого изображения;

[0015] зеркальное отображение первого изображения для получения второго изображения, при этом первое изображение представляет собой изображение, соответствующее левому глазу, и второе изображение является изображением, соответствующим правому глазу; или первое изображение представляет собой изображение, соответствующее правому глазу, и второе изображение является изображением, соответствующим левому глазу.

[0016] Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, 2D изображение преобразуется в два изображения, соответствующих левому глазу и правому глазу, путем линейного масштабирования, таким образом, 2D изображение без параллактического смещения преобразуется в изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, с параллактическим смещением; и процесс преобразования вовлекает только размеры изображения и не связан с качеством изображения, следовательно, изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, сформированные с помощью линейного масштабирования, имеют то же качество, что и исходное 2D изображение. Изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, могут быть сформированы с помощью способа преобразования, представленного настоящим вариантом осуществления настоящего изобретения, при обеспечении неизменного качества изображения.

[0017] В сочетании с первым вариантом реализации первого аспекта, процесс последовательного осуществления линейного масштабирования размеров соответствующих сторон в последовательности согласно заданному правилу во втором варианте реализации первого аспекта включает:

[0018] сканирование 2D изображения, подлежащего обработке, построчно; и

[0019] последовательное осуществление линейного масштабирования соответствующих строк изображения.

[0020] Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, 2D изображение, подлежащее обработке, сканируется построчно, т.е. линейное масштабирование выполняется последовательно на каждой строке с целью уменьшения количества обрабатываемых данных, таким образом, может быть реализовано преобразование 2D изображения в режиме реального времени.

[0021] В сочетании с первым исполнением первого аспекта, процесс регулирования расстояния между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, согласно результату перспективного преобразования в третьем варианте реализации первого аспекта включает:

[0022] выравнивание изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, по шаблону изображения одновременно; и

[0023] перемещение изображения, соответствующего левому глазу, или изображения, соответствующего правому глазу, в первом направлении, таким образом, что расстояние между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, достигает заданного расстояния.

[0024] Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, формируются с использованием того же шаблона изображения; и изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, перемещается для создания бинокулярного параллакса и угла конвергенции, так что повышается эффективность преобразования.

[0025] В сочетании с первым аспектом, 2D изображение, подлежащее обработке, представляет собой изображение кадра в видеопотоке в четвертом варианте реализации первого аспекта.

[0026] Способ преобразования 2D изображения в 3D изображение, представленный вариантом осуществления настоящего изобретения, может преобразовывать изображение кадра в видеопотоке и отдельное 2D изображение и имеет широкое прикладное значение.

[0027] Во втором аспекте, вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение, включающее:

[0028] модуль захвата для получения 2D изображения, подлежащего обработке;

[0029] модуль перспективного преобразования для осуществления перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке, для получения изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, соответственно, при этом перспективное преобразование относится к отображению 2D изображения, подлежащего обработке, в виде карты распределения согласно заданному правилу;

[0030] модуль регулирования для регулирования расстояния между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, согласно результату перспективного преобразования; и

[0031] модуль синтеза для синтеза изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, после регулирования расстояния.

[0032] Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, изображения с бинокулярным параллактическим смещением создаются для реализации стереоскопического зрения путем осуществления перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке; расстояние между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, после перспективного преобразования регулируется для формирования бинокулярного параллакса и создания угла конвергенции, таким образом, изображения, наблюдаемые невооруженным взглядом, расположены на разной глубине, следовательно, могут быть видны различные стереоскопические эффекты. То есть, преобразование изображения, осуществляемое с 2D изображением, не касается разрешения и четкости изображения, таким образом, качество изображения после преобразования в 3D изображение остается таким же, как у исходного 2D изображения, и не влияет на эффект 3D визуализации.

[0033] В сочетании со вторым аспектом, модуль перспективного преобразования в первом варианте реализации второго аспекта включает:

[0034] блок извлечения для выравнивания 2D изображения, подлежащего обработке, по шаблону изображения и извлечения размеров 2D изображения, подлежащего обработке;

[0035] блок линейного масштабирования для последовательного осуществления линейного масштабирования размеров соответствующих сторон согласно заданному правилу для получения первого изображения; и

[0036] блок зеркального отображения для зеркального отображения первого изображения для получения второго изображения, при этом первое изображение представляет собой изображение, соответствующее левому глазу, и второе изображение является изображением, соответствующим правому глазу; или первое изображение представляет собой изображение, соответствующее правому глазу, и второе изображение является изображением, соответствующим левому глазу.

[0037] В третьем аспекте, вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает средство обработки изображения, включающее:

[0038] память и процессор, которые связаны друг с другом коммуникационным соединением, при этом компьютерные инструкции хранятся в памяти; и процессор реализует способ преобразования 2D изображения в 3D изображение в первом аспекте или любом варианте исполнения первого аспекта посредством выполнения компьютерных инструкций.

[0039] В четвертом аспекте, вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает машиночитаемый носитель данных, при этом машиночитаемый носитель данных хранит машинные инструкции, позволяющие компьютеру реализовать способ преобразования 2D изображения в 3D изображение в первом аспекте или другом варианте исполнения первого аспекта.

[0040] В пятом аспекте, вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает систему 3D визуализации, включающую:

[0041] средство захвата изображения, включающее единственную линзу в качестве линзы для захвата изображения;

[0042] средство обработки изображения в третьем аспекте настоящего изобретения, которое электрически соединено со средством захвата изображения, для преобразования 2D изображения в 3D изображение; и

[0043] средство отображения изображения, которое электрически соединено со средством обработки изображения, для отображения 3D изображения.

[0044] В системе 3D визуализации, представленной вариантом осуществления настоящего изобретения, линза средства захвата изображения включает единственную линзу, что уменьшает объем всего средства захвата изображения; кроме того, средству захвата изображения с единственной линзой необходима только одна линия данных для передачи захваченного изображения, которая может уменьшить внутренний диаметр линии соединения между средством захвата изображения и средством обработки изображения, таким образом, система 3D визуализации может применяться для небольших органов человека с целью осуществления 3D визуализации человеческих органов, посредством этого увеличивая область применения системы 3D визуализации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0045] Признаки и преимущества настоящего изобретения будут более понятны со ссылкой на прилагаемые чертежи. Прилагаемые чертежи приводятся в качестве примера и не должны рассматриваться, как ограничение настоящего изобретения, при этом

[0046] Фиг. 1 показывает конкретную блок-схему способа преобразования 2D изображения в 3D изображение в варианте осуществления настоящего изобретения;

[0047] Фиг. 2 показывает схематическое изображение, иллюстрирующее взаимосвязь между углом конвергенции и расстоянием между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, в варианте осуществления настоящего изобретения;

[0048] Фиг. 3 показывает другую конкретную блок-схему способа преобразования 2D изображения в 3D изображение в варианте осуществления настоящего изобретения;

[0049] Фиг. 4 показывает схематическое изображение, иллюстрирующее принцип линейного масштабирования в варианте осуществления настоящего изобретения;

[0050] Фиг. 5 показывает другую конкретную блок-схему способа преобразования 2D изображения в 3D изображение в варианте осуществления настоящего изобретения;

[0051] Фиг. 6 показывает конкретную схематическую структурную схему устройства преобразования 2D изображения в 3D изображение в варианте осуществления настоящего изобретения;

[0052] Фиг. 7 показывает другую конкретную схематическую структурную схему устройства преобразования 2D изображения в 3D изображение в варианте осуществления настоящего изобретения;

[0053] Фиг. 8 показывает конкретную схематическую структурную схему средства обработки изображения в варианте осуществления настоящего изобретения; и

[0054] Фиг. 9 показывает конкретную схематическую структурную схему системы 3D визуализации в варианте осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0055] Чтобы прояснить цели, технические решения и преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения, технические решения вариантов осуществления настоящего изобретения будут описаны ясно и полностью со ссылкой на сопроводительные чертежи в вариантах осуществления настоящего изобретения. Очевидно, что описанные варианты осуществления изобретения являются частью или не всеми вариантами осуществления настоящего изобретения. Все другие варианты осуществления изобретения, полученные специалистами в данной области техники на основе описанных вариантов осуществления настоящего изобретения без участия творческой деятельности, должны подпадать в объем защиты настоящего изобретения.

[0056] Согласно способу преобразования 2D изображения в 3D изображение, изображения с бинокулярным параллактическим смещением, т.е. изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, создаются для реализации стереоскопического зрения посредством осуществления перспективного преобразования 2D изображения; расстояние между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, регулируется для создания угла конвергенции; и 3D изображение может быть сформировано с использованием изображений с бинокулярным параллактическим смещением в сочетании с углом конвергенции.

[0057] Вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает способ преобразования 2D изображения в 3D изображение, как показано на Фиг. 1, включающий следующие этапы:

[0058] S11, захват 2D изображения, подлежащего обработке;

[0059] 2D изображение, подлежащее обработке, полученное устройством преобразования 2D изображения в 3D изображение, может представлять собой двухмерное изображение, может также являться изображением кадра в видеопотоке, а также может быть получено путем получения видео в режиме реального времени и извлечения каждого изображения кадра из видео, при условии, что можно гарантировать, что устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение может захватить 2D изображение, подлежащее обработке.

[0060] S12, осуществление перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке, для получения изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, соответственно.

[0061] Перспективное преобразование относится к отображению 2D изображения, подлежащего обработке, в виде карты распределения согласно заданному правилу. Устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение отображает 2D изображение, подлежащее обработке, в виде карты распределения согласно заданному правилу, то есть изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, формируются посредством обработки изображения согласно перспективному преобразованию на основании 2D изображения, подлежащему обработке. Заданное правило применяется для представления способа перспективного преобразования, например, преобразованное изображение имеет ближний конец, кажущийся большим, и дальний конец, кажущийся маленьким, или перспективное изображение рассчитывается по формуле.

[0062] S13, регулирование расстояния между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, согласно результату перспективного преобразования;

[0063] Устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение регулирует расстояние между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, сформированными после перспективного преобразования, для создания угла конвергенции.

[0064] В ходе многочисленных экспериментов, автор изобретения обнаружил, что соответствующий угол конвергенции меняется при изменении расстояния между изображениями. К примеру, как показано на Фиг. 2, представлена взаимосвязь между углом конвергенции и расстоянием между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу. Как показано на Фиг. 2а), когда угол конвергенции составляет α1, расстояние между левым глазом и правым глазом относительно небольшое; и как показано на Фиг. 2b), когда угол конвергенции составляет α2, расстояние между левым глазом и правым глазом является относительно большим. Другими словами, при изменении расстояния между левым глазом и правым глазом, угол конвергенции меняется соответственно. Следовательно, угол конвергенции создается путем регулирования расстояния между левым глазом и правым глазом в настоящем изобретении.

[0065] S14, синтез изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, после регулирования расстояния;

[0066] Устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение синтезирует изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, после регулирования, то есть с помощью бинокулярного параллактического смещения, созданного посредством преобразования изображения и угла конвергенции, после регулирования расстояния синтезируются изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, и затем выводятся на средство отображения изображения для последующего отображения 3D изображения. Последующее средство отображения изображения может регулировать направления поляризации изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, для того, чтобы сделать направления поляризации двух изображений, перпендикулярными друг другу, таким образом, пользователь может видеть 3D изображение, надев 3D очки во время использования. Также могут применяться другие способы регулирования направлений поляризации, при условии, что направления поляризации двух изображений, просматриваемых через оба глаза человека, соответственно, перпендикулярны друг другу.

[0067] Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, изображения с бинокулярным параллактическим смещением создаются для реализации стереоскопического зрения путем осуществления перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке. Более того, расстояние между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, регулируется для формирования бинокулярного параллакса и создания угла конвергенции, таким образом, изображения, наблюдаемые невооруженным взглядом, расположены на разной глубине, следовательно, могут быть видны различные стереоскопические эффекты. То есть преобразование изображения, осуществляемое с 2D изображением, не касается разрешения и четкости изображения, таким образом, качество изображения после преобразования в 3D изображение остается таким же, как у исходного 2D изображения, и не влияет на эффект 3D визуализации.

[0068] Вариант осуществления настоящего изобретения также обеспечивает способ преобразования 2D изображения в 3D изображение, как показано на Фиг. 3, при этом способ включает следующие этапы:

[0069] S21, захват 2D изображения, подлежащего обработке;

[0070] 2D изображение, подлежащее обработке, в настоящем варианте осуществления изобретения представляет собой изображение кадра в видеопотоке, при этом устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение последовательно извлекает каждый кадр изображений в качестве 2D изображения, подлежащего обработке, из видеопотока. Следовательно, способ, представленный в настоящем варианте осуществления изобретения, может преобразовывать видеопоток, полученный устройством, в 3D видео в режиме реального времени.

[0071] S22, осуществление перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке, для получения изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, соответственно;

[0072] Перспективное преобразование относится к отображению 2D изображения, подлежащего обработке, в виде карты распределения согласно заданному правилу. Устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение в настоящем варианте осуществления изобретения снабжено шаблоном изображения для нормализации 2D изображения, подлежащего обработке.

[0073] В частности, этап S22 включает следующие стадии:

[0074] S221, выравнивание 2D изображения, подлежащего обработке, по шаблону изображения и извлечение размеров 2D изображения, подлежащего обработке;

[0075] после захвата 2D изображения, подлежащего обработке, устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение выравнивает 2D изображение, подлежащее обработке, по шаблону изображения и выполняет равномерное масштабирование 2D изображения, подлежащего обработке, для того, чтобы гарантировать, что 2D изображение, подлежащее обработке, не выходит за область шаблона изображения.

[0076] после выравнивания 2D изображения, подлежащего обработке, по шаблону изображения, извлекаются размеры 2D изображения, подлежащего обработке, для предоставления размеров соответствующих сторон 2D изображения, подлежащего обработке.

[0077] S222, осуществление линейного масштабирования размеров последовательно согласно заданному правилу для получения первого изображения;

[0078] Принцип линейного масштабирования показан на Фиг. 4. Перспективное преобразование включает: использование левой стороны исходного изображения в качестве оси вращения, поворот, внутрь экрана, исходного изображения под определенным углом, и поворот, наружу экрана, исходного изображения под тем же углом, таким образом, чтобы сформировать среднее изображение и крайнее правое изображение на Фиг. 4, соответственно. В настоящем варианте осуществления, 2D изображение, подлежащее обработке, подвергается линейному масштабированию по размерам, так что масштабированные изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, достигают эффекта, представленного на Фиг. 4, которое, в частности, включает следующие стадии:

[0079] 1) сканирование 2D изображения, подлежащего обработке, построчно;

[0080] Устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение сканирует 2D изображение, подлежащее обработке, выровненное по шаблону изображения, построчно для получения размеров соответствующих строк 2D изображения, подлежащего обработке.

[0081] 2) последовательное выполнение линейного масштабирования соответствующих строк изображения;

[0082] Устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение осуществляет линейное масштабирование размеров соответствующих строк 2D изображения, подлежащего обработке, согласно принципу, заключающемуся в том, что один конец выглядит большим, а другой конец выглядит маленьким, чтобы получить масштабированное первое изображение. Количество обрабатываемых данных снижается посредством выполнения последовательного линейного масштабирования соответствующих строк, таким образом, может быть реализовано преобразование 2D изображения в режиме реального времени.

[0083] S223, зеркальное отображение первого изображения для получения второго изображения.

[0084] Устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение зеркально отображает первое изображение для получения второго изображения, то есть, первое изображение зеркально отображается в вертикальном направлении для получения второго изображения.

[0085] Первое изображение представляет собой изображение, соответствующее левому глазу, и второе изображение представляет собой изображение, соответствующее правому глазу; или первое изображение представляет собой изображение, соответствующее правому глазу, и второе изображение представляет собой изображение, соответствующее левому глазу.

[0086] S23, регулирование расстояния между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, согласно результату перспективного преобразования;

[0087] Устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение регулирует расстояние между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, после формирования изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, и наложения изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, таким образом, чтобы вызвать двойное видение двух изображений.

[0088] S24, синтез изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, после регулирования расстояния;

[0089] Устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение повторно накладывает двойное видение изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, после регулирования расстояния для отображения 3D изображения на средстве отображения изображения.

[0090] В настоящем варианте осуществления изобретения, по сравнению со способом преобразования 2D изображения в 3D изображение в варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг. 1, 2D изображение преобразуется в два изображения, соответствующих левому глазу и правому глазу, посредством линейного масштабирования 2D изображения, то есть, 2D изображение без параллактического смещения преобразуется в изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, с параллактическим смещением, при этом процесс преобразования включает только размеры изображения и не связан с качеством изображения, следовательно, изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, сформированные с помощью линейного масштабирования, имеют то же качество, что и исходное 2D изображение. Изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, могут быть сформированы с помощью способа преобразования, представленного настоящим вариантом осуществления настоящего изобретения при сохранении неизменного качества изображения.

[0091] Согласно варианту осуществления настоящего изобретения также представлен другой способ преобразования 2D изображения в 3D изображение. Как показано на Фиг. 5, способ включает следующие этапы:

[0092] S31, захват 2D изображения, подлежащего обработке, являющийся таким же, как S21 в варианте осуществления изобретения, представленном на Фиг. 3, и поэтому не будет повторяться здесь.

[0093] S32, осуществление перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке, для получения изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, соответственно, являющийся таким же, как S22 в варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг. 3, и поэтому не будет повторяться здесь.

[0094] S33, регулирование расстояния между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, согласно результату перспективного преобразования.

[0095] В настоящем варианте осуществления изобретения, регулирование расстояния между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, осуществляется с использованием шаблона изображения для нормализации 2D изображения, подлежащего обработке, включающее следующие стадии:

[0096] S331, одновременное выравнивание изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, по шаблону изображения;

[0097] Устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение одновременно выравнивает изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, по шаблону изображения, т.е. изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, перемещаются на основании шаблона изображения, который может обеспечить лучший результат перемещения и улучшить эффективность преобразования 2D изображения без увеличения количества обрабатываемых данных.

[0098] S332, перемещение изображения, соответствующего левому глазу, или изображения, соответствующего правому глазу, в первом направлении таким образом, что расстояние между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, достигает заданного расстояния.

[0099] В настоящем варианте осуществления изобретения, первое направления является горизонтальным направлением, и либо изображение, соответствующее левому глазу, либо изображение, соответствующее правому глазу, выровненное по шаблону изображения, перемещается в горизонтальном направлении, или и изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, одновременно перемещаются в противоположных направлениях так, что расстояние между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, достигает заданного расстояния, при этом заданное расстояние может быть специально установлено согласно размеру фактического средства отображения.

[00100] S34, синтез изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, после регулирования расстояния, являющийся таким же, как и S24 в варианте осуществления изобретения, представленном на Фиг. 3, и поэтому не будет повторяться здесь.

[00101] В настоящем варианте осуществления изобретения, по сравнению со способом преобразования 2D изображения в 3D изображение в варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг. 3, изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, формируются с использованием одного и того же шаблона изображения; и изображение, соответствующее левому глазу, и изображение, соответствующее правому глазу, перемещаются для создания бинокулярного параллакса и угла конвергенции, таким образом, улучшая эффективность преобразования.

[00102] Вариант осуществления настоящего изобретения также обеспечивает устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение. Как показано на Фиг. 6, устройство содержит:

[00103] модуль захвата 41 для захвата 2D изображения, подлежащего обработке;

[00104] модуль перспективного преобразования 42 для осуществления перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке, для получения изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, соответственно, при этом перспективное преобразование относится к отображению 2D изображения, подлежащего обработке, в виде карты распределения согласно заданному правилу;

[00105] модуль регулирования 43 для регулирования расстояния между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, согласно результату перспективного преобразования; и

[00106] модуль синтеза 44 для синтеза изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, после регулирования расстояния.

[00107] Согласно устройству преобразования 2D изображения в 3D изображение, представленному вариантом осуществления настоящего изобретения, изображения с бинокулярным параллаксом создаются для реализации стереоскопического зрения путем осуществления перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке; расстояние между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, после перспективного преобразования регулируется для формирования бинокулярного параллакса и создания угла конвергенции, так что изображения, наблюдаемые невооруженным взглядом, расположены на разной глубине, следовательно, могут быть видны различные стереоскопические эффекты. Другими словами преобразование изображения, осуществляемое с 2D изображением, не касается разрешения и четкости изображения, таким образом, качество изображения после преобразования в 3D изображение остается таким же, как у исходного 2D изображения, и не влияет на эффект 3D визуализации.

[00108] В некоторых дополнительных способах реализации настоящего варианта осуществления изобретения, как показано на Фиг. 7, модуль перспективного преобразования 42 включает:

[00109] блок извлечения 421 для выравнивания 2D изображения, подлежащего обработке, по шаблону изображения и извлечения размеров 2D изображения, подлежащего обработке;

[00110] блок линейного масштабирования 422 для последовательного выполнения линейного масштабирования размеров согласно заданному правилу для получения первого изображения; и

[00111] блок зеркального отображения 423 для зеркального отображения первого изображения для получения второго изображения, при этом первое изображение представляет собой изображение, соответствующее левому глазу, и второе изображение является изображением, соответствующим правому глазу; или первое изображение представляет собой изображение, соответствующее правому глазу, и второе изображение является изображением, соответствующим левому глазу.

[00112] Вариант осуществления настоящего изобретения также обеспечивает средство обработки изображения. Как показано на Фиг. 8, средство обработки изображения содержит процессор 51 и память 52, при этом процессор 51 и память 52 могут быть соединены посредством шины или другим способом, например, с помощью шины, как показано на Фиг. 8.

[00113] Процессор 51 может быть представлен центральным процессорным устройством (CPU). Процессор 51 также может быть представлен другим процессором общего назначения, цифровым сигнальным процессором (DSPs), специализированными интегральными схемами (ASICs), программируемыми вентильными матрицами (FPGAs) или другими программируемыми логическими устройствами, устройствами с дискретными логическими элементами или с транзисторными логическими схемами, компонентами дискетных аппаратных средств и другими микросхемами или сочетанием упомянутых выше микросхем.

[00114] В качестве непереходного машиночитаемого носителя данных может использоваться память 52 для хранения непереходных программ системы программного обеспечения, непереходных программ и модулей, исполняемых компьютером, таких как программные инструкции/модули (например, модуль захвата 41, модуль перспективного преобразования 42, модуль регулирования 43 и модуль синтеза 44, показанные на Фиг. 6), соответствующих способу преобразования 2D изображения в 3D изображение в варианте осуществления настоящего изобретения. Процессор 51 выполняет различные функциональные приложения и обработку данных процессора путем исполнения непереходных программ системы программного обеспечения, инструкций и модулей, хранящихся в памяти 52, то есть реализуется способ преобразования 2D изображения в 3D изображение согласно вышеуказанному варианту осуществления способа.

[00115] Память 52 включает область памяти для хранения программ и область памяти для хранения данных, при этом область памяти для хранения программ может хранить прикладные программы, необходимые для работы системы, и, по меньшей мере, одну функцию; и область памяти для хранения данных может хранить данные, созданные процессором 51. Кроме того, память 52 может включать быстродействующее оперативное запоминающее устройство, устройство флэш-памяти или другое устройство непереходной твердотельной памяти. В некоторых вариантах осуществления изобретения, память 52 дополнительно может включать блоки памяти, удаленно расположенные относительно процессора 51; и данные удаленные блоки памяти могут соединяться с процессором 51 через сеть. Примеры вышеупомянутой сети включают, но не ограничиваются, интернет, корпоративную сеть, локальную сеть, сеть мобильной связи и их сочетания.

[00116] Один или несколько модулей хранятся в памяти 52; и при выполнении процессором 51, реализуется способ преобразования 2D изображения в 3D изображение в вариантах осуществления изобретения, как показано на Фиг. 1, Фиг. 3 и Фиг. 5.

[00117] Конкретные детали вышеуказанного средства обработки изображения могут быть понятны при обращении к соответствующим описаниям и результатам в вариантах осуществления изобретения, показанных на Фиг. 1, Фиг. 3 и Фиг. 5, и не будут повторяться здесь.

[00118] Вариант осуществления настоящего изобретения также обеспечивает систему 3D визуализации; и как показано на Фиг. 9, система включает средство захвата изображения 61, средство обработки изображения 62 и средство отображения изображения 63.

[00119] В средстве захвата изображения 61, линза для захвата изображений включает единственную линзу. Средство обработки изображения 62 электрически соединяется со средством захвата изображения 61, для преобразования 2D изображения, подлежащего обработке, выданного средством захвата 61, в 3D изображение. Средство отображения изображения 63 электрически соединяется с устройством обработки изображения 62 для отображения 3D изображения, выданного средством обработки изображения 62.

[00120] В системе 3D визуализации, представленной вариантом осуществления настоящего изобретения, линза средства захвата изображения 61 включает единственную линзу, которая уменьшает объем всего средства захвата изображения 61. Кроме того, средству захвата изображения с единственной линзой необходима только одна линия данных для передачи захваченного изображения, что может уменьшить внутренний диаметр линии соединения между средством захвата изображения 61 и средством обработки изображения 62, таким образом, система 3D визуализации может применяться для внутренней области меньших объектов, таких как органы человека, для осуществления 3D визуализации человеческих органов, посредством этого увеличивая область применения системы 3D визуализации.

[00121] Специалисты в данной области техники должны понимать, что все или часть процессов в способах вышеупомянутых вариантов осуществления изобретения могут быть завершены путем инструктирования соответствующего аппаратного оборудования посредством компьютерной программы; программа может храниться на машиночитаемом носителе данных и может включать процессы вариантов осуществления вышеупомянутых способов при выполнении программы, при этом носитель данных может представлять собой магнитный диск, оптический диск, постоянное запоминающее устройство (ROM), оперативное запоминающее устройство (RAM), флэш-память, жесткий диск (HDD) или твердотельный накопитель (SSD); и носитель данных также может содержать комбинацию вышеупомянутых типов памяти.

[00122] Варианты осуществления настоящего изобретения описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, но различные модификации и вариации могут быть сделаны специалистами в данной области техники без отступления от существа и объема настоящего изобретения, и подобные модификации и вариации должны попадать в объем, определенный прилагаемой формулой изобретения.

1. Способ преобразования 2D изображения в 3D изображение, включающий следующие этапы:

захват 2D изображения, подлежащего обработке;

осуществление перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке, для получения изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, при этом перспективное преобразование относится к отображению 2D изображения, подлежащего обработке, в виде карты распределения;

регулирование расстояния между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, с использованием шаблона изображения для нормализации 2D изображения, подлежащего обработке; и

синтез изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, после регулирования расстояния,

при этом этап осуществления перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке, включает:

выравнивание 2D изображения, подлежащего обработке, по шаблону изображения и извлечение размеров 2D изображения, подлежащего обработке;

последовательное осуществление линейного масштабирования размеров соответствующих сторон для получения первого изображения;

зеркальное отображение первого изображения для получения второго изображения, при этом первое изображение представляет собой изображение, соответствующее левому глазу, и второе изображение представляет собой изображение, соответствующее правому глазу; или первое изображение представляет собой изображение, соответствующее правому глазу, и второе изображение представляет собой изображение, соответствующее левому глазу.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап последовательного осуществления линейного масштабирования размеров соответствующих сторон включает:

сканирование 2D изображения, подлежащего обработке, построчно; и

последовательное осуществление линейного масштабирования соответствующих строк изображения.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап регулирования расстояния между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, согласно результату перспективного преобразования включает:

выравнивание изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, по шаблону изображения одновременно; и

перемещение изображения, соответствующего левому глазу, или изображения, соответствующего правому глазу, в первом направлении так, что расстояние между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, достигает заданного расстояния, установленного согласно размеру фактического средства отображения.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что 2D изображение, подлежащее обработке, представляет собой изображение кадра в видеопотоке.

5. Устройство преобразования 2D изображения в 3D изображение, включающее:

модуль захвата для захвата 2D изображения, подлежащего обработке;

модуль перспективного преобразования для осуществления перспективного преобразования 2D изображения, подлежащего обработке, для получения изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, соответственно, при этом перспективное преобразование относится к отображению 2D изображения, подлежащего обработке, в виде карты распределения;

модуль регулирования расстояния между изображением, соответствующим левому глазу, и изображением, соответствующим правому глазу, с использованием шаблона изображения для нормализации 2D изображения, подлежащего обработке; и

модуль синтеза для синтеза изображения, соответствующего левому глазу, и изображения, соответствующего правому глазу, после регулирования расстояния,

при этом модуль перспективного преобразования включает:

блок извлечения для выравнивания 2D изображения, подлежащего обработке, по шаблону изображения и извлечения размеров 2D изображения, подлежащего обработке;

блок линейного масштабирования для последовательного осуществления линейного масштабирования размеров соответствующих сторон для получения первого изображения; и

блок зеркального отображения для зеркального отображения первого изображения для получения второго изображения, при этом первое изображение представляет собой изображение, соответствующее левому глазу, и второе изображение представляет собой изображение, соответствующее правому глазу; или первое изображение представляет собой изображение, соответствующее правому глазу, и второе изображение представляет собой изображение, соответствующее левому глазу.

6. Средство обработки изображения, включающее память и процессор, которые находятся в коммуникационном соединении друг с другом, при этом машинные инструкции хранятся в памяти; и процессор подходит для реализации способа преобразования 2D изображения в 3D изображение согласно любому из пп. 1-4 посредством выполнения машинных инструкций.

7. Машиночитаемый носитель данных, при этом машиночитаемый носитель данных хранит машинные инструкции, позволяющие компьютеру реализовать способ преобразования 2D изображения в 3D изображение согласно любому из пп. 1-4.

8. Система 3D визуализации, включающая:

средство захвата изображения, имеющее единственную линзу в качестве линзы для захвата изображения;

средство обработки изображения согласно п. 6, которое электрически соединено со средством захвата изображения, для преобразования 2D изображения в 3D изображение; и

средство отображения изображения, которое электрически соединено со средством обработки изображения, для отображения 3D изображения.