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CN104639927A - 拍摄立体影像的方法以及电子装置 - Google Patents

拍摄立体影像的方法以及电子装置 Download PDF

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CN104639927A
CN104639927A CN201310581271.6A CN201310581271A CN104639927A CN 104639927 A CN104639927 A CN 104639927A CN 201310581271 A CN201310581271 A CN 201310581271A CN 104639927 A CN104639927 A CN 104639927A
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唐嘉璜
李润容
王志均
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Abstract

本发明揭露一种拍摄立体影像方法以及电子装置。拍摄立体影像方法包含以下步骤：通过一电子装置的一摄影元件，使用同一镜头焦段，利用多个物体对焦距离拍摄同一场景，以产生多张照片。根据场景的数个场景区块于这些照片的清晰程度，计算各场景区块的深度图信息。根据场景区块的深度图信息，调整照片于各场景区块的左右眼视差，以产生至少一立体影像。

Description

拍摄立体影像的方法以及电子装置
技术领域
本发明是有关于一种拍摄立体影像的方法以及电子装置，且特别是有关于通过单一摄影元件拍摄立体影像的方法以及电子装置。
背景技术
随着计算机科技的发展，生活上各式各样的应用也随的数字化。其中，影像也跟上这股潮流，发展出各种数字化格式。透过感光元件拍摄出数字影像已发展多年。传统二维(two dimensions，2D)摄影机为过去视觉影像应用的主流。然而，随着三维(three dimensions，3D)显示器的开发逐渐成熟，更多能提供三维内容的摄影机也将加快开发脚步。
目前制作三维影像(如影片或图片)需用到两套光学镜头以及感光元件。此种作法的硬件成本较传统二维摄影机高上许多，间接造成目前可供播放的立体影像内容仍远远少于二维影像内容。
因此，如何在不提高硬件成本的前提下，产生三维影像内容，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。
发明内容
因此，本发明的一方面是在提供一种拍摄立体影像方法，用以通过单一摄影元件拍摄的多张照片，产生立体影像。拍摄立体影像方法包含以下步骤：
(a)通过一电子装置的一摄影元件，使用同一镜头焦段，利用多个物体对焦距离拍摄同一场景，以产生多张照片。
(b)根据场景的数个场景区块于照片的清晰程度，计算场景区块的深度图信息。
(c)根据场景区块的深度图信息，调整照片于场景区块的左右眼视差，以产生至少一立体影像。
本发明的另一方面是在提供一种拍摄立体影像的电子装置。拍摄立体影像的电子装置包含一摄影元件、一储存元件以及一处理元件。处理元件电性连接摄影元件以及储存元件。储存元件储存数笔指令。处理元件存取储存元件所储存的指令后执行：驱动摄影元件使用同一镜头焦段，利用多个物体对焦距离拍摄同一场景，以产生多张照片；根据场景的数个场景区块于照片的清晰程度，计算场景区块的深度图信息；根据场景区块的深度图信息，调整照片于各场景区块的左右眼视差，以产生至少一立体影像。
附图说明
图1为依照本发明一实施方式的一种拍摄立体影像方法的流程图；
图2是电子装置的摄影元件所拍摄的场景的一实施例的示意图；
图3是调整照片于场景区块的左右眼视差，以产生至少一立体影像(步骤130)的一实施例的示意图；
图4是调整照片于场景区块的左右眼视差，以产生至少一立体影像(步骤130)的另一实施例的示意图；
图5是本发明的一实施方式的一种拍摄立体影像的电子装置的功能方块图。
具体实施方式
以下将以附图及详细说明本发明的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
图1为依照本发明一实施方式的一种拍摄立体影像方法的流程图。在拍摄立体影像方法中，通过单一摄影元件拍摄的多张照片，产生立体影像。拍摄立体影像方法可实作为一计算机程序，并储存于一计算机可读取记录媒体中，而使计算机读取此记录媒体后执行拍摄立体影像方法。计算机可读取记录媒体可为只读记忆体、快闪记忆体、软盘、硬盘、光盘、随身盘、磁带、可由网络存取的数据库或熟悉此技艺者可轻易思及具有相同功能的计算机可读取记录媒体。
拍摄立体影像方法100包含以下步骤：
在步骤110中，通过一电子装置的一摄影元件，使用同一镜头焦段，利用多个物体对焦距离拍摄同一场景，以产生多张照片。举例来说，可通过电子装置的摄影元件，固定其镜头焦段，对同一场景拍摄多张照片，其分别瞄准对焦距离远近不同的多个对焦点。
在步骤120中，根据场景的数个场景区块于照片的清晰程度，计算场景区块的深度图信息。举例来说，可判断各场景区块在哪一张照片最为清晰，并将最为清晰的照片的物体对焦距离设为各场景区块的深度图信息。此外，可将每张照片切割为MxN个场景区块，以逐一区块计算各场景区块的清晰程度。
在步骤130中，根据场景区块的深度图信息，调整照片于场景区块的左右眼视差，以产生至少一立体影像。如此一来，仅需单一摄影元件即可产生立体影像，所需的硬件成本较低。
参照图2，其是电子装置的摄影元件所拍摄的场景的一实施例的示意图。在此实施例中，电子装置的摄影元件将其镜头焦段固定于一预设焦段(如50mm或其他可选的镜头焦段)，利用多个物体对焦距离拍摄同一场景200，以产生多张照片(步骤110)。举例来说，可分别将对焦点的距离设于1米以及10米拍摄场景200，以分别产生照片。
接下来，可根据场景的数个场景区块于对焦距离于1米以及5米的照片的清晰程度，计算各场景区块的深度图信息(步骤120)。举例来说，若场景上的物件201于物体对焦距离1米的照片较于物体对焦距离5米的照片清晰，则将场景上的物件201对应的场景区块的深度信息图设为深度1米；若场景上的物件201于物体对焦距离5米的照片较于物体对焦距离1米的照片清晰，则将场景上的物件202对应的场景区块的深度信息图设为深度5米。
于是，可根据场景区块的深度图信息，调整照片于物件201、202对应的场景区块的左右眼视差，以产生至少一立体影像(步骤130)。
在本发明的一些实施例中，步骤120可包含以下步骤：计算各场景区块于各张物体对焦距离不同的照片的清晰值。其中，可将能量频谱值、像素值差异量、影像梯度值或其他可代表照片上各场景区块的清晰程度的数值，设为上述清晰值。接下来，根据场景区块于各张照片的清晰值，判断各场景区块于哪一张照片最清晰。将各场景区块所对应最清晰的照片的物体对焦距离设为其深度，并记录在各场景区块的深度图信息。
在步骤120的一些实施例中，可通过一频域转换演算法，将场景区块于各照片的像素值转换为能量频谱值，作为场景区块于各照片的清晰值。频域转换演算法可为离散傅立叶转换(Discrete Fourier Transform)或其他类型的频域转换演算法。所转换出的能量频谱值中高频能量越强者，其对应的清晰值代表越清晰。于是，可将能量频谱值中高频能量较强的照片的物体对焦距离设为此场景区块的深度，并记录在其深度图信息。
在步骤120的另一些实施例中，可通过一影像差异量演算法，计算照片上各场景区块的像素值差异量，作为各场景区块于各张照片的清晰值。其中，像素值差异量可根据各场景区块的各像素值与像素值平均的差异量、各场景区块的各像素值与相邻像素的差异量、或其他类型的差异量计算方式计算而得。其中，像素值差异量中数值越高者，其对应的清晰值代表越清晰。于是，可将像素值差异量中数值较高的物体对焦距离设为此场景区块的深度，并记录在其深度图信息。
在步骤120的另一些实施例中，可将各照片上各场景区块的像素值转换为一影像梯度值，作为各场景区块于对应的照片的清晰值。其中，影像梯度值可通过拉普拉斯(Laplacian)空间滤波器、Tenengrad函数、sobel算子或其他影像梯度值运算方式运算而得。其中，影像梯度值中数值越高者，其对应的清晰值代表越清晰。于是，可将影像梯度值中数值较高的物体对焦距离设为此场景区块的深度，并记录在其深度图信息。
参照图3，其是调整照片于场景区块的左右眼视差，以产生至少一立体影像(步骤130)的一实施例的示意图。平面301为原照片上的平面。在本实施例中，所产生的立体影像是用以提供应用非交错视差(Uncrossed-Parallax)的显示元件显示。于是，原先在照片的场景区块401的点因应不同深度，对于左右眼视差进行调整。举例来说，若场景区块401的点算出的深度图信息是位于深度302上时，供左眼的照片需将场景区块401的点移至4021的位置，供右眼的照片需将场景区块401的点移至402r的位置。如此一来，原先场景区块401的点才能呈现在显示元件后平面302上的位置402。
参照图4，其是调整照片于场景区块的左右眼视差，以产生至少一立体影像(步骤130)的另一实施例的示意图。平面501为原照片上的平面。在本实施例中，所产生的立体影像是用以提供应用交错视差(Crossed-Parallax)的显示元件显示。于是，原先在照片的场景区块601的点因应不同深度，对于左右眼视差进行调整。举例来说，若场景区块601的点算出的深度图信息是位于深度503上时，供左眼的照片需将场景区块601的点移至603l的位置，供右眼的照片需将场景区块601的点移至603r的位置。如此一来，原先场景区块601的点才能呈现在显示元件前平面503上的位置603。
参照图5，其是本发明的一实施方式的一种拍摄立体影像的电子装置的功能方块图。拍摄立体影像的电子装置700包含一摄影元件710、一储存元件720以及一处理元件730。处理元件730电性连接摄影元件710以及储存元件720。
摄影元件710可包含单一镜头以及单一感光元件。储存元件720可为只读记忆体、快闪记忆体、软盘、硬盘、光盘、随身盘、磁带、可由网络存取的数据库或其他类型的储存元件。处理元件730可为中央处理器(CentralProcessing Unit，cpu)、控制元件(control unit)、微处理器(micro processor)或其他可执行指令的硬件元件。
储存元件720存有多个指令，供处理元件730存取后执行而提供拍摄立体影像的电子装置700的功能。其中，本发明所揭示的各步骤可实作为程序码，并将这些程序码储存于储存元件720中。于是，处理元件730读取并执行储存元件720中的这些程序码后，提供相应的功能。
处理元件730存取储存元件720所储存的指令后驱动摄影元件710使用同一镜头焦段，对同一场景拍摄物体对焦距离不同的数张照片。处理元件730可驱动摄影元件710固定其镜头焦段，利用多个物体对焦距离拍摄同一场景，以产生多张照片，使得这些照片是由分别瞄准对焦距离远近不同的多个对焦点拍摄而成。
处理元件730根据场景的数个场景区块于照片的清晰程度，计算场景区块的深度图信息。举例来说，处理元件730可判断各场景区块在哪一张照片最为清晰，并将最为清晰的照片的物体对焦距离设为各场景区块的深度图信息。此外，处理元件730可将每张照片切割为MxN个场景区块，以逐一区块计算各场景区块的清晰程度。
处理元件730根据场景区块的深度图信息，调整照片于各场景区块的左右眼视差，以产生至少一立体影像。如此一来，仅需单一摄影元件即可产生立体影像，所需的硬件成本较低。
此外，拍摄立体影像的电子装置700还可包含电性连接处理元件730的一输出元件740，用以输出数据。其中，输出元件740可通过一有线或无线的数据传输通讯协定，输出数据。于是，处理元件730可驱动输出元件740输出所产生的立体影像，供一立体影像显示元件显示。其中，立体影像显示元件可设置于拍摄立体影像的电子装置700本身或外部的其他电子装置。
在本发明的一些实施例中，处理元件730可通过以下步骤，计算场景区块的深度图信息：处理元件730计算各场景区块于各张物体对焦距离不同的照片的清晰值。其中，处理元件730可将能量频谱值、像素值差异量、影像梯度值或其他可代表照片上各场景区块的清晰程度的数值，设为上述清晰值。接下来，处理元件730根据场景区块于各张照片的清晰值，判断各场景区块于哪一张照片最清晰。处理元件730将各场景区块所对应最清晰的照片的物体对焦距离设为其深度，并记录在各场景区块的深度图信息。
处理元件730可通过频域转换演算法，计算各场景区块于各张物体对焦距离不同的照片的清晰值。详细而言，处理元件730可通过一频域转换演算法，将场景区块于各照片的像素值转换为能量频谱值，作为场景区块于各照片的清晰值。频域转换演算法可为离散傅立叶转换(Discrete FourierTransform)或其他类型的频域转换演算法。所转换出的能量频谱值中高频能量越强者，其对应的清晰值代表越清晰。于是，处理元件730可将能量频谱值中高频能量较强的照片的物体对焦距离设为此场景区块的深度，并记录在其深度图信息。
此外，处理元件730可通过影像差异量演算法，计算各场景区块于各张物体对焦距离不同的照片的清晰值。详细而言，处理元件730可通过一影像差异量演算法，计算照片上各场景区块的像素值差异量，作为各场景区块于各张照片的清晰值。其中，像素值差异量可根据各场景区块的各像素值与像素值平均的差异量、各场景区块的各像素值与相邻像素的差异量、或其他类型的差异量计算方式计算而得。其中，像素值差异量中数值越高者，其对应的清晰值代表越清晰。于是，处理元件730可将像素值差异量中数值较高的物体对焦距离设为此场景区块的深度，并记录在其深度图信息。
另外，处理元件730可通过影像梯度值运算方式，计算各场景区块于各张物体对焦距离不同的照片的清晰值。详细而言，处理元件730可将各照片上各场景区块的像素值转换为一影像梯度值，作为各场景区块于对应的照片的清晰值。其中，影像梯度值可通过拉普拉斯(Laplacian)空间滤波器、Tenengrad函数、sobel算子或其他影像梯度值运算方式运算而得。其中，影像梯度值中数值越高者，其对应的清晰值代表越清晰。于是，处理元件730可将影像梯度值中数值较高的物体对焦距离设为此场景区块的深度，并记录在其深度图信息。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种拍摄立体影像方法，其特征在于，包含：
(a)通过一电子装置的一摄影元件，使用同一镜头焦段，利用多个物体对焦距离拍摄同一场景，以产生多张照片；
(b)根据该场景的多个场景区块于所述照片的清晰程度，计算所述场景区块的深度图信息；以及
(c)根据所述场景区块的深度图信息，调整所述照片于所述场景区块的左右眼视差，以产生至少一立体影像。
2.根据权利要求1所述的拍摄立体影像方法，其特征在于，步骤(b)包含：
计算所述场景区块于所述照片的清晰值；
根据所述场景区块于所述照片的清晰值，判断每一所述场景区块于所述照片的何者最清晰；以及
将每一所述场景区块所对应最清晰的照片的物体对焦距离设为其深度，并记录在所述场景区块的深度图信息。
3.根据权利要求2所述的拍摄立体影像方法，其特征在于，计算所述场景区块于所述照片的清晰值的步骤包含：
通过一频域转换演算法，将所述场景区块于所述照片的像素值转换为多个能量频谱值，作为所述场景区块于所述照片的清晰值，
其中所述能量频谱值中高频能量越强者，其对应的清晰值代表越清晰。
4.根据权利要求2所述的拍摄立体影像方法，其特征在于，计算所述场景区块于所述照片的清晰值的步骤包含：
通过一影像差异量演算法，计算所述照片上每一所述场景区块的像素值差异量，作为每一所述场景区块于所述照片的清晰值，
其中所述像素值差异量中数值越高者，其对应的清晰值代表越清晰。
5.根据权利要求2所述的拍摄立体影像方法，其特征在于，计算所述场景区块于所述照片的清晰值的步骤包含：
将所述照片上每一所述场景区块的像素值转换为一影像梯度值，作为每一所述场景区块于所述照片的清晰值，
其中所述影像梯度值中数值越高者，其对应的清晰值代表越清晰。
6.一种拍摄立体影像的电子装置，其特征在于，包含：
一摄影元件；
一储存元件，储存多笔指令；以及
一处理元件，电性连接该摄影元件以及该储存元件，其中该处理元件存取该储存元件所储存的所述指令后执行：
(a)驱动该摄影元件使用同一镜头焦段，利用多个物体对焦距离拍摄同一场景，以产生多张照片；
(b)根据该场景的多个场景区块于所述照片的清晰程度，计算所述场景区块的深度图信息；以及
(c)根据所述场景区块的深度图信息，调整所述照片于所述场景区块的左右眼视差，以产生至少一立体影像。
7.根据权利要求6所述的拍摄立体影像的电子装置，其特征在于，该储存元件中供该处理元件存取后执行步骤(b)的所述指令包含：
计算所述场景区块于所述照片的清晰值；
根据所述场景区块于所述照片的清晰值，判断每一所述场景区块于所述照片的何者最清晰；以及
将每一所述场景区块所对应最清晰的照片的物体对焦距离设为其深度，并记录在所述场景区块的深度图信息。
8.根据权利要求7所述的拍摄立体影像的电子装置，其特征在于，该储存元件中供该处理元件存取后计算所述场景区块于所述照片的清晰值的所述指令包含：
通过一频域转换演算法，将所述场景区块于所述照片的像素值转换为多个能量频谱值，作为所述场景区块于所述照片的清晰值，
其中所述能量频谱值中高频能量越强者，其对应的清晰值代表越清晰。
9.根据权利要求7所述的拍摄立体影像的电子装置，其特征在于，该储存元件中供该处理元件存取后计算所述场景区块于所述照片的清晰值的所述指令包含：
通过一影像差异量演算法，计算所述照片上每一所述场景区块的像素值差异量，作为每一所述场景区块于所述照片的清晰值，
其中所述像素值差异量中数值越高者，其对应的清晰值代表越清晰。
10.根据权利要求7所述的拍摄立体影像的电子装置，其特征在于，该储存元件中供该处理元件存取后计算所述场景区块于所述照片的清晰值的所述指令包含：
将所述照片上每一所述场景区块的像素值转换为一影像梯度值，作为每一所述场景区块于所述照片的清晰值，
其中所述影像梯度值中数值越高者，其对应的清晰值代表越清晰。
11.根据权利要求6所述的拍摄立体影像的电子装置，其特征在于，还包含：
一输出元件，电性连接该处理元件，其中该处理元件驱动该输出元件输出该至少一立体影像，供一立体影像显示元件显示。
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