[发明专利]一种基于单幅图像的2D转3D方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种2D转3D方法，尤其是一种基于单幅图像的2D转3D方法，属于计算机视觉技术领域。

背景技术

近年来，随着显示技术和视觉技术的不断进步，各种新型的立体显示技术纷纷出现，如投影式立体显示技术、偏振光立体显示技术、裸眼多视点立体显示技术等等，在全球范围内掀起了一场立体技术的视觉革命。立体显示技术以其强烈的立体感和真实感，给人以极大的震撼，让人流连忘返，在交互式自由视点视频(Free Viewpoint Video，FVV)、虚拟现实、立体电视、立体游戏、体育直播、广告传媒等诸多领域有着广泛的应用前景。

然而，在立体显示技术飞速发展的同时，适合进行立体显示的片源则少之又少。由于缺乏足够的片源，立体显示设备通常仅能用于学术研究等领域，难以进行大规模普及。

另一方面，二维片源的采集、编码、传输等等处理技术十分成熟。现有的绝大部分二维片源均是由单个相机拍摄的。因此，如何从二维片源中生成适合进行立体显示的片源，即立体片源，成为一个有意义的问题。

立体片源制作的困难在于场景三维结构信息的提取，在应用中一般表现为视差图像(Disparity Image)的提取。一般来说，从二维图像/视频中生成与之对应的视差图像/视频的技术，称为2D转3D技术。

现有的2D转3D技术按输入的不同大致可以分为两类：

1.基于单个视频

2.基于单幅图像

其中第1类技术以单个视频为输入，主要通过视频中的运动情况来分析场景的三维结构和相机的参数，典型的如运动法(Structure from motion，SFM)、帧移位法(Frame Delay)等等。这类方法能够处理现有的大量二维视频，应用前景广阔。然而，面对现有的海量二维图像，这种方法无能为力，因此存在一定的应用局限性。

第2类技术以单幅图像为输入，不仅能够处理单幅图像，对视频也可以将其分解为一幅一幅图像逐个进行处理。因此，适用范围广，应用需求大。现有的技术主要根据一些预先设定的条件来进行推理，如聚焦法(Depth from Focus)、散焦法(Depth from Defocus)、线性透视(Linear Perspective)等等。这些方法对预设条件依赖性较高，在不满足预设条件的场合，性能急剧下降。而实际场景千变万化，绝大部分情况下这些预设条件并不适用。以聚焦法为例，该方法假设：所拍摄的图像中，越模糊的地方距离相机越远，越清晰的地方距离相机越近。但是通常拍摄图像的模糊往往不是很明显，该方法很难奏效。

综上所述，基于单个视频的2D转3D技术应用受限，不能处理现有海量二维图像；基于单幅图像的2D转3D技术能够克服该问题，但是现有的方法依赖于预设条件和具体场景。因此，急需一种从图像出发的、不依赖预设条件、简单有效的2D转3D方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的应用受限、依赖具体场景、难以保证效果等不足，提供一种基于单幅图像的2D转3D方法，可以快速有效地从普通单幅图像出发生成与之对应的视差图，结合基于视差图的渲染技术，可以将现有大量二维片源高效地转换为立体片源，从而缓解当前立体片源极度缺乏的现状。

按照本发明提供的技术方案，所述基于单幅图像的2D转3D方法包括如下步骤：

(1)判断待处理图像是否为灰度图像，否则对待处理图像进行灰度化预处理，获取待处理图像对应的灰度图像；

(2)计算二维高斯卷积模板：

(2w+1)×(2h+1)大小的二维高斯卷积模板为