專利名稱：生成三維圖像的實現方法和終端設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理領域，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現方法和終端設備。
背景技術：
近幾年隨著三維技術的迅速發展，三維技術在數據采集、建模等方面不斷出現了許多新技術、新方法。而利用三維技術在越來越多的領域中進行展示、模擬的案例屢見不鮮。三維模型、三維圖像與三維動畫等已經逐步成為一種常用的多媒體角色，更加直觀、富有表現力。今后對于三維技術的推廣與應用力度必將不斷增大。
現有三維圖像、三維動畫的制作者僅限于掌握三維制作技術的廠家，而廣大使用者不能根據自身要求制作所需的三維圖像。使三維技術的優勢沒有發揮更廣泛的作用。
發明內容
本發明要解決的問題是提供一種為視頻設備提供三維圖像信息的終端設備及實現方法，以解決現有技術中使用者不能根據自身需求制作三維圖像的缺陷。
為達到上述目的，本發明的一實施例提供了一種生成三維圖像的實現方法，包括以下步驟從二維圖像中選取輸入信息；根據所述輸入信息對二維圖像進行圖像處理，獲得三維空間信息，形成三維圖像。
本發明的另一實施例還提供了一種生成三維圖像的終端設備，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，用于根據所述輸入信息計算得到所有點的空間坐標信息；所述輸出單元，用于計算后三維圖像的生成與輸出。
與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明通過從二維圖像中選取輸入信息以及對所述輸入信息的光學算法處理，實現了二維圖像向三維圖像的轉化。
通過本方法，用戶可根據自身要求利用拍攝的二維圖像，制作出所需的三維圖像，從而大大擴展了三維技術的應用范圍。而這一終端設備也可集成在高端手機上，從而使三維圖像處理直接在手機上完成。
圖1是本發明通過圖像采集裝置的雙攝像頭為視頻設備提供三維圖像信息的實現方法的技術原理示意圖；圖2A與圖2B是本發明通過圖像采集裝置的單攝像頭為視頻設備提供三維圖像信息的實現方法的技術原理示意圖；圖3是本發明生成三維圖像的實現方法的實施例的流程圖；圖4是本發明生成三維圖像的輸入信息選取的實施例的示意圖；圖5是本發明生成三維圖像的終端設備的實施例的結構圖。
具體實施例方式
本發明一種生成三維圖像的技術原理如圖1、圖2A及圖2B所示。
圖1為雙攝像頭同時拍攝同一物體時，合成三維圖像的技術原理示意圖。圖中兩CCD中心距固定，相對位置為已知，根據光學成像公式，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，A線上一點a所成像分別為a1，a2；空間中另一點c(點c與線A位置關系未知)所成像分別為c1、c2。若需判斷點c與線A的位置關系，則首先計算出a1與c1的距離，若c為線A上點，根據這一距離就可確定點c在線A上的位置；根據這一位置，點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間的實測距離相同，可判斷點c與點a同在線A上。
若有不在線A上的一點b分別成像b1、b2于兩CCD上。首先計算a1與b1間距離，若點b在線A上，同理可計算得到點b在另一CCD上成像點b3的位置，b2的b3位置不重合，說明點b不在線A上。改變計算中點b與線A的距離設定值，當計算所得點b3與實際點b2位置重合時，即可確定點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，合成三維圖像的技術原理示意圖。其中，圖2A為單鏡頭第一次拍攝物體時的成像示意圖，在第一次拍攝所成的像上的點c1及直線a1b1，分別對應在實物上的點c及直線ab，點c與直線ab的相對位置關系已知；圖2B為單鏡頭旋轉一定角度后(應保持兩次拍攝的圖像中，至少包括實物80％的相同部分)，第二次拍攝同一物體時的成像示意圖，在第二次拍攝所成的像上的點c2及直線a2b2，同樣分別對應在實物上的點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物體的像與CCD的距離，為已知條件，可由此分別計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c1與直線a1b1的位置關系，和第二次成的像上點c2與直線a2b2的位置關系，根據該二位置關系及光學公式，可以確定第二次成像中CCD以第一次成像時CCD坐標的y軸、z軸分別作為旋轉軸的旋轉角度。由此，可以確定第二次拍攝中CCD相對于第一次拍攝時CCD的位置，根據二所成像以及二CCD的位置，即可計算得到二所成像中的各點在實際物體中的空間位置。
根據所述原理，在雙攝像頭同時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CCD上所成像的逐點逐線的掃描，即可得到所有空間點的坐標，從而還原出物體的三維原貌。
本發明提供了一種生成三維圖像的實現方法，其中，圖像采集裝置可以為具有照相功能的手機或數碼相機或攝像機或攝像頭等。當該圖像采集裝置為具有照相功能的手機時，三維圖像的生成可以直接在手機上完成，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的雙攝像頭同時拍攝的同一物體的兩張圖像時，三維圖像的生成的實施例，包括步驟步驟s301，在二維圖像中選取輸入信息。選取的一實施例如圖4所示，用戶在手機的雙攝像頭同時拍攝的同一物體的兩張圖像中，點擊由實物同一點k所成的像k1與k2。
步驟s302，根據所述輸入信息對二維圖像進行光學算法處理，形成三維圖像。終端設備根據用戶選取的已知點k1與k2，通過光學算法處理確定k點的實際位置與空間坐標，對于用戶點擊的其他點，重復同一步驟；對于用戶未點擊的點，利用兩組CCD寄存器中的數值作為梯度場得到兩組勢函數，通過比較得到客戶未點擊點的空間坐標；將全空間進行逐線水平、垂直曲線擬合，可由所擬合結果得到三維圖像。
當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，需要將圖像采集裝置中的二維圖像先通過USB數據線、紅外、藍牙等方式下載至PC端，然后按照圖3所述的步驟生成三維圖像，該流程在此不再重復描述。
當所用圖像為具有三維圖像生成功能手機的單攝像頭分兩次拍攝的同一物體的不同圖像時，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，點擊由實物上點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，根據所述輸入信息對二維圖像進行光學算法處理，形成三維圖像。終端設備首先根據用戶選取的已知點l1、m1、n1間的位置關系以及l2、m2、n2間的位置關系，通過光學算法處理確定兩CCD的相互位置關系。根據兩CCD的相互位置關系與二所成像的位置，確定l、m、n點的實際位置與空間坐標。對于圖像中用戶點擊的其他點，根據同一方法計算；對于用戶未點擊的點，在已知兩CCD的相互位置關系的情況下，按照與步驟s302相同的方法計算，即可得到實物上所有點的空間坐標，進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，需將二維圖像先行下載到PC端再進行處理。
本發明的又一實施例還提供了生成三維圖像的終端設備，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用于根據用戶的輸入信息計算得到所有點的空間坐標信息；輸出單元40用于計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，包括一固定鏡頭加一旋轉鏡頭，或者兩鏡頭均為旋轉鏡頭；輸入單元為單攝像頭時，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公式演算、梯度場、勢函數以及水平、垂直曲線擬合。這一終端設備可直接集成在高端手機中，使得三維圖像處理不必下載至PC端而直接在高端手機上完成。
以上公開的僅為本發明的幾個具體實施例，但是，本發明并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種生成三維圖像的實現方法，其特征在于，包括以下步驟從二維圖像中選取輸入信息；根據所述輸入信息對二維圖像進行圖像處理，獲得三維空間信息，形成三維圖像。
2.如權利要求1所述生成三維圖像的實現方法，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數據線、紅外、藍牙方式下載至PC端。
3.如權利要求1所述生成三維圖像的實現方法，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.如權利要求1所述生成三維圖像的實現方法，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.如權利要求1所述生成三維圖像的實現方法，其特征在于，所述圖像處理包括根據所述輸入信息確定已知相同點的實際位置與空間坐標；利用未知點在兩組CCD寄存器中的數值做梯度場得到兩組勢函數，通過比較得到未知點的空間坐標；對全空間進行逐線水平、垂直曲線擬合；由所得擬合結果得到三維圖像。
6.一種生成三維圖像的終端設備，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，用于根據所述輸入信息計算得到所有點的空間坐標信息；所述輸出單元，用于計算后三維圖像的生成與輸出。
7.如權利要求6所述生成三維圖像的終端設備，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.如權利要求7所述生成三維圖像的終端設備，其特征在于，所述輸入單元為雙攝像頭時，至少包括一旋轉鏡頭，用于拍攝物體的同一部分。
9.如權利要求7所述生成三維圖像的終端設備，其特征在于，所述輸入單元為單攝像頭時，至少兩次以不同角度拍攝同一物體的同一部分。
10.如權利要求6所述生成三維圖像的終端設備，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公式演算、梯度場、勢函數以及水平、垂直曲線擬合。
全文摘要
本發明公開了一種生成三維圖像的實現方法，包括以下步驟從二維圖像中選取輸入信息；根據所述輸入信息對二維圖像進行光學算法處理，形成三維圖像。本發明還公開了一種生成三維圖像的終端設備，包括輸入單元、選擇單元、處理單元和輸出單元。本發明實現了將圖像采集裝置拍攝的二維圖像向三維圖像的轉化，使用戶可根據自身要求制作出所需的三維圖像。
文檔編號G06T15/00GK1945625SQ20061014022
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月23日 優先權日2006年10月23日
發明者石彬 申請人:華為技術有限公司