[发明专利]合成图像的产生方法

说明书

本发明涉及一种合成图像(synthetic image)的产生方法，尤其是涉及产生图像序列的方法。

本发明属计算机图像合成领域，即对单目图像(monocular im-age)进行合成以在常用屏幕上显示，以及对双目(binocular)或有立体感的图像进行合成以在虚拟图像类型的应用中呈浮雕状地显示出来。

这些方法的目的是减少产生图像序列的计算代价。

在已知的一些方法中，所需计算量是通过对成图算法(renditionalgorithm)所处理的信息元素的限制来减少的，这种限制在时域和空域中对等地(homogeneously)进行，该成图算法使可根据要显示的3D(三维)景象的模型结构数据作出2D(二维)图像。计算代价的减少必然导致图像序列的逼真度变差。

减少计算代价的下一步骤(这也是已知的一种方法)是时域内插，它从关键图像(key image)再产生中间图像，而关键图像是根据成图算法计算出来的仅有的图像。这样的一些中间图像的产生一般基于使用速度向量，速度向量是借助于这些关键图像从一幅图像到下一幅图像计算得到的，所以是基于对图像像素位移量的估算。

在所有这些内插的情况下，不论它们是简单的图像重复(repe-tition)还是要求更复杂的，诸如空间/时间滤波操作的方法，都有跳动(jerking)和副像(echo)现象。这些现象是由于景象中物体的个别运动或观察点的运动均未被考虑而引起的。时域内插产生“估计”的图像，所以这些图像不总是高质量的。

本发明的目的在于减少这种合成图像的质量降低。

为了实现该目的，根据本发明，提出了一种用模拟要显示的3D景象的结构数据和用表示相对于观察点的景象的视在相对演变的数据来产生合成图像的方法；该结构数据使得可以计算3D景象的各点的坐标，规定该景象演变的数据使能计算与这些点有关的几何变换系数；按照所述方法，根据结构数据和成图算法，产生一幅表示从这个观察点看到的景象的2D图像；所述方法的特征在于2D图像的每一点都有3D图像的一个对应点及都有一运动向量相对应；该运动向量代表由3D景象的对应点相对于观察点的视在演变引起的该图像的这个点的位移量；已产生的图像的像素的所述运动向量已经根据3D景象的有关点的坐标和系数被计算出来，以便用它们从第一幅图像至少产生一幅另外的2D图像，然后将产生的各幅图像在显示屏幕上显示。

本发明的另一目的是利用反向视在速度向量场对图像进行时域内插，和利用视点差异(disparity)向量场来对图像进行外推，以产生有立体感的图像对。本发明的再一个目的是在对向量外推和内插的基础上产生一个有立体感的序列。

因此，本发明涉及单目系列的产生，还涉及有立体感的系列的产生。

通过本发明得到的好处在于减少了一幅图像或一个单目序列或有立体感的图像序列的计算代价，改进了图像质量，从而获得景象的高真实感，这是由于对有立体感的图像的时域内插或空域外推向量进行了更可靠和更简单的计算，处理了即将出现区和即将消失区以便在最终或初始图像的基础上实现内插，处理了随从3D景象的对应点到观察点的距离而变化的内插向量投影的冲突；以及在一个通道的外推向量的基础上产生了两个有立体感的图像通道之一。

总之，在现有技术中，首先用成图算法至少产生两幅顺序的关键2D图像，然后通过在这些关键图像的两幅之间的内插计算中间图像。这在使两幅图像的特征点互相对应方面引起了较大的困难。与之对比，本发明提出从用成图算法得到的一幅关键图像和从根据确定3D景象的演变(旋转，平移，焦距改变)的数据直接计算出的运动向量来产生附加的图像。

本发明的其它特点和优点通过对一个不限于其本身的例子结合附图的以下描述而更加清楚。其中：

图1表示产生一个单目图像序列的算法，

图2表示关键图像K(t)的视在速度向量图，

图3表示3D景象的一个点在焦点平面上的投影，

图4表示使可得到速度向量场的“图像”的叠加，

图5表示用于计算时域内插的算法，

图6表示速度向量在中间图像上的投影，

图7表示在中间图像上的投影的冲突，

图8a、b、c表示“即将出现”和“即将消失”区的分类，

图9表示一个有立体感的序列，

图10表示产生有立体感的序列的算法，

图11表示右侧通道的关键图像的遮盖区，

图12表示视点差异向量的确定。

图1的示意图示出了在单目动画序列情况下用于加速图像合成的算法。