專利名稱：生成三維圖像的實(shí)現(xiàn)方法和終端設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種通過圖像采集裝置拍攝的二維圖像生成三維圖像的實(shí)現(xiàn)方法和終端設(shè)備。
背景技術(shù)：
近幾年隨著三維技術(shù)的迅速發(fā)展，三維技術(shù)在數(shù)據(jù)采集、建模等方面不斷出現(xiàn)了許多新技術(shù)、新方法。而利用三維技術(shù)在越來越多的領(lǐng)域中進(jìn)行展示、模擬的案例屢見不鮮。三維模型、三維圖像與三維動(dòng)畫等已經(jīng)逐步成為一種常用的多媒體角色，更加直觀、富有表現(xiàn)力。今后對(duì)于三維技術(shù)的推廣與應(yīng)用力度必將不斷增大。
現(xiàn)有三維圖像、三維動(dòng)畫的制作者僅限于掌握三維制作技術(shù)的廠家，而廣大使用者不能根據(jù)自身要求制作所需的三維圖像。使三維技術(shù)的優(yōu)勢(shì)沒有發(fā)揮更廣泛的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種為視頻設(shè)備提供三維圖像信息的終端設(shè)備及實(shí)現(xiàn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中使用者不能根據(jù)自身需求制作三維圖像的缺陷。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一實(shí)施例提供了一種生成三維圖像的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟從二維圖像中選取輸入信息；根據(jù)所述輸入信息對(duì)二維圖像進(jìn)行圖像處理，獲得三維空間信息，形成三維圖像。
本發(fā)明的另一實(shí)施例還提供了一種生成三維圖像的終端設(shè)備，包括輸入單元、選擇單元、處理單元和輸出單元；
所述輸入單元，用于獲取圖像處理所需的二維圖像；所述選擇單元，用于從輸入的二維圖像中選取圖像處理所需的輸入信息；所述處理單元，用于根據(jù)所述輸入信息計(jì)算得到所有點(diǎn)的空間坐標(biāo)信息；所述輸出單元，用于計(jì)算后三維圖像的生成與輸出。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過從二維圖像中選取輸入信息以及對(duì)所述輸入信息的光學(xué)算法處理，實(shí)現(xiàn)了二維圖像向三維圖像的轉(zhuǎn)化。
通過本方法，用戶可根據(jù)自身要求利用拍攝的二維圖像，制作出所需的三維圖像，從而大大擴(kuò)展了三維技術(shù)的應(yīng)用范圍。而這一終端設(shè)備也可集成在高端手機(jī)上，從而使三維圖像處理直接在手機(jī)上完成。


圖1是本發(fā)明通過圖像采集裝置的雙攝像頭為視頻設(shè)備提供三維圖像信息的實(shí)現(xiàn)方法的技術(shù)原理示意圖；圖2A與圖2B是本發(fā)明通過圖像采集裝置的單攝像頭為視頻設(shè)備提供三維圖像信息的實(shí)現(xiàn)方法的技術(shù)原理示意圖；圖3是本發(fā)明生成三維圖像的實(shí)現(xiàn)方法的實(shí)施例的流程圖；圖4是本發(fā)明生成三維圖像的輸入信息選取的實(shí)施例的示意圖；圖5是本發(fā)明生成三維圖像的終端設(shè)備的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明一種生成三維圖像的技術(shù)原理如圖1、圖2A及圖2B所示。
圖1為雙攝像頭同時(shí)拍攝同一物體時(shí)，合成三維圖像的技術(shù)原理示意圖。圖中兩CCD中心距固定，相對(duì)位置為已知，根據(jù)光學(xué)成像公式，物體的位置與物體在CCD上像的位置可以互相推算得出。若有線A成像于此兩CCD上時(shí)，A線上一點(diǎn)a所成像分別為a1，a2；空間中另一點(diǎn)c(點(diǎn)c與線A位置關(guān)系未知)所成像分別為c1、c2。若需判斷點(diǎn)c與線A的位置關(guān)系，則首先計(jì)算出a1與c1的距離，若c為線A上點(diǎn)，根據(jù)這一距離就可確定點(diǎn)c在線A上的位置；根據(jù)這一位置，點(diǎn)c在另一CCD上所成像c2的理論位置亦可確定。若c2與a2間的理論距離與c2與a2間的實(shí)測(cè)距離相同，可判斷點(diǎn)c與點(diǎn)a同在線A上。
若有不在線A上的一點(diǎn)b分別成像b1、b2于兩CCD上。首先計(jì)算a1與b1間距離，若點(diǎn)b在線A上，同理可計(jì)算得到點(diǎn)b在另一CCD上成像點(diǎn)b3的位置，b2的b3位置不重合，說明點(diǎn)b不在線A上。改變計(jì)算中點(diǎn)b與線A的距離設(shè)定值，當(dāng)計(jì)算所得點(diǎn)b3與實(shí)際點(diǎn)b2位置重合時(shí)，即可確定點(diǎn)b到線A的距離。
圖2A與圖2B所示為單攝像頭分兩次拍攝同一物體時(shí)，合成三維圖像的技術(shù)原理示意圖。其中，圖2A為單鏡頭第一次拍攝物體時(shí)的成像示意圖，在第一次拍攝所成的像上的點(diǎn)c1及直線a1b1，分別對(duì)應(yīng)在實(shí)物上的點(diǎn)c及直線ab，點(diǎn)c與直線ab的相對(duì)位置關(guān)系已知；圖2B為單鏡頭旋轉(zhuǎn)一定角度后(應(yīng)保持兩次拍攝的圖像中，至少包括實(shí)物80％的相同部分)，第二次拍攝同一物體時(shí)的成像示意圖，在第二次拍攝所成的像上的點(diǎn)c2及直線a2b2，同樣分別對(duì)應(yīng)在實(shí)物上的點(diǎn)c及直線ab。在圖2A與圖2B中，l2與l4分別為單攝像頭兩次分別拍攝同一物體時(shí)物體的像與CCD的距離，為已知條件，可由此分別計(jì)算出兩次拍攝中物體與CCD的距離l1與l3的值。比較第一次成的像上點(diǎn)c1與直線a1b1的位置關(guān)系，和第二次成的像上點(diǎn)c2與直線a2b2的位置關(guān)系，根據(jù)該二位置關(guān)系及光學(xué)公式，可以確定第二次成像中CCD以第一次成像時(shí)CCD坐標(biāo)的y軸、z軸分別作為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度。由此，可以確定第二次拍攝中CCD相對(duì)于第一次拍攝時(shí)CCD的位置，根據(jù)二所成像以及二CCD的位置，即可計(jì)算得到二所成像中的各點(diǎn)在實(shí)際物體中的空間位置。
根據(jù)所述原理，在雙攝像頭同時(shí)拍攝同一物體或者單攝像頭至少分兩次拍攝同一物體的情況下，通過對(duì)CCD上所成像的逐點(diǎn)逐線的掃描，即可得到所有空間點(diǎn)的坐標(biāo)，從而還原出物體的三維原貌。
本發(fā)明提供了一種生成三維圖像的實(shí)現(xiàn)方法，其中，圖像采集裝置可以為具有照相功能的手機(jī)或數(shù)碼相機(jī)或攝像機(jī)或攝像頭等。當(dāng)該圖像采集裝置為具有照相功能的手機(jī)時(shí)，三維圖像的生成可以直接在手機(jī)上完成，而不必下載到PC端。
圖3所示為使用具有三維圖像生成功能手機(jī)的雙攝像頭同時(shí)拍攝的同一物體的兩張圖像時(shí)，三維圖像的生成的實(shí)施例，包括步驟步驟s301，在二維圖像中選取輸入信息。選取的一實(shí)施例如圖4所示，用戶在手機(jī)的雙攝像頭同時(shí)拍攝的同一物體的兩張圖像中，點(diǎn)擊由實(shí)物同一點(diǎn)k所成的像k1與k2。
步驟s302，根據(jù)所述輸入信息對(duì)二維圖像進(jìn)行光學(xué)算法處理，形成三維圖像。終端設(shè)備根據(jù)用戶選取的已知點(diǎn)k1與k2，通過光學(xué)算法處理確定k點(diǎn)的實(shí)際位置與空間坐標(biāo)，對(duì)于用戶點(diǎn)擊的其他點(diǎn)，重復(fù)同一步驟；對(duì)于用戶未點(diǎn)擊的點(diǎn)，利用兩組CCD寄存器中的數(shù)值作為梯度場得到兩組勢(shì)函數(shù)，通過比較得到客戶未點(diǎn)擊點(diǎn)的空間坐標(biāo)；將全空間進(jìn)行逐線水平、垂直曲線擬合，可由所擬合結(jié)果得到三維圖像。
當(dāng)圖像采集裝置不具有利用二維圖像直接生成三維圖像的功能時(shí)，需要將圖像采集裝置中的二維圖像先通過USB數(shù)據(jù)線、紅外、藍(lán)牙等方式下載至PC端，然后按照?qǐng)D3所述的步驟生成三維圖像，該流程在此不再重復(fù)描述。
當(dāng)所用圖像為具有三維圖像生成功能手機(jī)的單攝像頭分兩次拍攝的同一物體的不同圖像時(shí)，包括如下步驟步驟s501，在二維圖像中選取輸入信息。用戶在圖像采集裝置的單攝像頭分兩次拍攝的同一物體的不同圖像中，以與圖4所示相似的操作，點(diǎn)擊由實(shí)物上點(diǎn)l、m、n在兩圖像中所成的像，分別記為l1、m1、n1和l2、m2、n2。
步驟s502，根據(jù)所述輸入信息對(duì)二維圖像進(jìn)行光學(xué)算法處理，形成三維圖像。終端設(shè)備首先根據(jù)用戶選取的已知點(diǎn)l1、m1、n1間的位置關(guān)系以及l(fā)2、m2、n2間的位置關(guān)系，通過光學(xué)算法處理確定兩CCD的相互位置關(guān)系。根據(jù)兩CCD的相互位置關(guān)系與二所成像的位置，確定l、m、n點(diǎn)的實(shí)際位置與空間坐標(biāo)。對(duì)于圖像中用戶點(diǎn)擊的其他點(diǎn)，根據(jù)同一方法計(jì)算；對(duì)于用戶未點(diǎn)擊的點(diǎn)，在已知兩CCD的相互位置關(guān)系的情況下，按照與步驟s302相同的方法計(jì)算，即可得到實(shí)物上所有點(diǎn)的空間坐標(biāo)，進(jìn)而擬合得到三維圖像。
與雙攝像頭的情況類似，若圖像采集裝置不具有利用二維圖像直接生成三維圖像的功能時(shí)，需將二維圖像先行下載到PC端再進(jìn)行處理。
本發(fā)明的又一實(shí)施例還提供了生成三維圖像的終端設(shè)備，如圖5所示，包括輸入單元10、選擇單元20、算法單元30和輸出單元40。其中輸入單元10用于獲取處理所需的二維圖像；選擇單元20用于用戶從輸入的二維圖像中選取算法處理所需的信息；算法單元30用于根據(jù)用戶的輸入信息計(jì)算得到所有點(diǎn)的空間坐標(biāo)信息；輸出單元40用于計(jì)算后三維圖像的生成與輸出。輸入單元為圖像采集裝置的雙攝像頭或單攝像頭，用于拍攝物體的同一部分；輸入單元為雙攝像頭時(shí)，包括一固定鏡頭加一旋轉(zhuǎn)鏡頭，或者兩鏡頭均為旋轉(zhuǎn)鏡頭；輸入單元為單攝像頭時(shí)，單攝像頭至少分兩次以不同角度拍攝同一物體的同一部分。算法單元獲得三維空間信息的方式包括光學(xué)公式演算、梯度場、勢(shì)函數(shù)以及水平、垂直曲線擬合。這一終端設(shè)備可直接集成在高端手機(jī)中，使得三維圖像處理不必下載至PC端而直接在高端手機(jī)上完成。
以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種生成三維圖像的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟從二維圖像中選取輸入信息；根據(jù)所述輸入信息對(duì)二維圖像進(jìn)行圖像處理，獲得三維空間信息，形成三維圖像。
2.如權(quán)利要求1所述生成三維圖像的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，從二維圖像中選取輸入信息前還包括步驟將圖像采集裝置中的二維圖像通過USB數(shù)據(jù)線、紅外、藍(lán)牙方式下載至PC端。
3.如權(quán)利要求1所述生成三維圖像的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述二維圖像為包括同一物體相同部分的至少兩幅二維圖像。
4.如權(quán)利要求1所述生成三維圖像的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述輸入信息為在至少兩幅二維圖像中選取的所攝同一物體的相同部分。
5.如權(quán)利要求1所述生成三維圖像的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述圖像處理包括根據(jù)所述輸入信息確定已知相同點(diǎn)的實(shí)際位置與空間坐標(biāo)；利用未知點(diǎn)在兩組CCD寄存器中的數(shù)值做梯度場得到兩組勢(shì)函數(shù)，通過比較得到未知點(diǎn)的空間坐標(biāo)；對(duì)全空間進(jìn)行逐線水平、垂直曲線擬合；由所得擬合結(jié)果得到三維圖像。
6.一種生成三維圖像的終端設(shè)備，其特征在于，包括輸入單元、選擇單元、處理單元和輸出單元；所述輸入單元，用于獲取圖像處理所需的二維圖像；所述選擇單元，用于從輸入的二維圖像中選取圖像處理所需的輸入信息；所述處理單元，用于根據(jù)所述輸入信息計(jì)算得到所有點(diǎn)的空間坐標(biāo)信息；所述輸出單元，用于計(jì)算后三維圖像的生成與輸出。
7.如權(quán)利要求6所述生成三維圖像的終端設(shè)備，其特征在于，所述輸入單元為圖像采集裝置的雙攝像頭或單攝像頭。
8.如權(quán)利要求7所述生成三維圖像的終端設(shè)備，其特征在于，所述輸入單元為雙攝像頭時(shí)，至少包括一旋轉(zhuǎn)鏡頭，用于拍攝物體的同一部分。
9.如權(quán)利要求7所述生成三維圖像的終端設(shè)備，其特征在于，所述輸入單元為單攝像頭時(shí)，至少兩次以不同角度拍攝同一物體的同一部分。
10.如權(quán)利要求6所述生成三維圖像的終端設(shè)備，其特征在于，所述算法單元獲得三維空間信息的方式包括光學(xué)公式演算、梯度場、勢(shì)函數(shù)以及水平、垂直曲線擬合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生成三維圖像的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟從二維圖像中選取輸入信息；根據(jù)所述輸入信息對(duì)二維圖像進(jìn)行光學(xué)算法處理，形成三維圖像。本發(fā)明還公開了一種生成三維圖像的終端設(shè)備，包括輸入單元、選擇單元、處理單元和輸出單元。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了將圖像采集裝置拍攝的二維圖像向三維圖像的轉(zhuǎn)化，使用戶可根據(jù)自身要求制作出所需的三維圖像。
文檔編號(hào)G06T15/00GK1945625SQ20061014022
公開日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2006年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月23日
發(fā)明者石彬 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司