專利名稱：全方位立體圖片的制作方法和所采用的透鏡光柵組合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠同時(shí)顯示景物的左右和上下兩個(gè)方向上的立體效果的全方位立體圖片的制作方法和其中所采用的透鏡光柵組合。
背景技術(shù)：
立體圖片通常是指通過(guò)附加的光學(xué)透鏡光柵或狹縫光柵的由一組具有左右視差的平面圖片合成的圖片。當(dāng)處于由不同的觀看角度時(shí)，左右眼能分別看到一對(duì)具有不同視差的左右景的平面圖片，由此產(chǎn)生景物在左右方向上的立體效果。
在現(xiàn)有技術(shù)中，利用附加光柵產(chǎn)生立體圖片的過(guò)程基本上是，首先將一組具有左右不同拍攝角度的平面圖片經(jīng)過(guò)光學(xué)分割或電腦分割產(chǎn)生垂直的線狀像素，再根據(jù)光柵的規(guī)格順序地將線狀像素進(jìn)行排列，然后再配以垂直的狹縫光柵或光學(xué)半柱狀透鏡光柵，從而產(chǎn)生所要求的立體圖片。觀看立體圖片時(shí)，左右眼視線通過(guò)光柵分別看到一對(duì)左右景物的像素，由此達(dá)到模擬觀看現(xiàn)場(chǎng)景物的立體效果。
在觀看實(shí)際景物時(shí)，可隨意地移動(dòng)觀看位置并且可獲得左右和上下兩個(gè)方向上的任何一個(gè)觀看位置的全方位的立體感覺(jué)。但現(xiàn)有技術(shù)的利用垂直光柵所產(chǎn)生的立體圖片的缺點(diǎn)是只能產(chǎn)生景物的左右位置的立體效果，即只能獲得單一方向的立體效果。
并且，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的立體圖片的最終產(chǎn)品是采用感光方式的立體照片及立體印刷圖片。
并且，現(xiàn)有技術(shù)中的立體圖片的拍攝方法是采用有多個(gè)鏡頭的照相機(jī)進(jìn)行拍攝或者移動(dòng)單鏡頭照相機(jī)進(jìn)行多次拍攝。
并且，在現(xiàn)有技術(shù)中，采用大光圈單鏡頭照相機(jī)拍攝的立體圖片與實(shí)際景物是左右方向反向的。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)的立體圖片的產(chǎn)生過(guò)程中，所采用的設(shè)備和方法均具有相當(dāng)?shù)木窒扌裕绕涫撬a(chǎn)生的立體圖片只具有左右方向的立體效果而不具備上下方向的立體效果，即不是全方位的立體圖片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠同時(shí)顯示景物的左右和上下兩個(gè)方向的立體效果的全方位立體圖片的方法，其中合成的立體圖片由景物的左右和上下兩個(gè)方向上的具有視差的平面圖片組成，以及其中所采用的透鏡光柵組合。
根據(jù)本發(fā)明的一種全方位立體圖片的制作方法，包括以下步驟獲得同一景物的多幅具有在X和Y方向的不同視差的平面圖片，其中，X方向是水平方向，Y方向是垂直方向；將所述多幅平面圖片轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的圖片信號(hào)；對(duì)所述圖片信號(hào)進(jìn)行處理，以獲得多個(gè)組合影像單元；通過(guò)所述多個(gè)組合影像單元構(gòu)造合成的平面圖片；和，采用附加的光柵得到所需要的全方位立體圖片。
在根據(jù)本發(fā)明的制作方法中，所述圖片信號(hào)處理步驟包括將每一幅平面圖片分割成多個(gè)像素，其中所分割的像素?cái)?shù)量與所述光柵中的透鏡數(shù)量相同；構(gòu)造組合影像單元，所述組合影像單元的數(shù)量與所述光柵中的透鏡數(shù)量相同，其中，每一個(gè)組合影像單元由每一幅平面圖片中的具有同樣位置的像素組成，各像素的排列格式與對(duì)應(yīng)的平面圖片的排列格式相同。再有，使每一個(gè)組合影像單元中的各像素的排列在X和Y方向上反向。
在根據(jù)本發(fā)明的制作方法中，所述構(gòu)造合成的平面圖片的步驟包括所述多個(gè)組合影像單元在合成的平面圖片中的排列格式與各組合影像單元包括的像素所對(duì)應(yīng)的照相機(jī)的排列格式相同。
在根據(jù)本發(fā)明的制作方法中，所述光柵是半球狀透鏡光柵或者是針孔光柵。
在根據(jù)本發(fā)明的制作方法中，所述組合影像單元的尺寸大致等于一個(gè)半球狀透鏡的尺寸。
在根據(jù)本發(fā)明的制作方法中，所述X方向的平面圖片的數(shù)量不少于兩幅；所述Y方向的平面圖片的數(shù)量也不少于兩幅。
在根據(jù)本發(fā)明的制作方法中，所述X方向的平面圖片的數(shù)量可以是無(wú)限多；所述Y方向的平面圖片的數(shù)量也可以是無(wú)限多。
在根據(jù)本發(fā)明的制作方法中，所述X和Y方向的平面圖片的數(shù)量是相同的，或者是不同的。
在根據(jù)本發(fā)明的制作方法中，所述多幅平面圖片是采用照相方法得到的平面圖片；或者是采用人工繪制或電腦繪制的平面圖片。
根據(jù)本發(fā)明的一種用于制作全方位立體圖片的透鏡光柵組合，其特征在于，采用上下兩層直紋半柱狀透鏡光柵的組合以模擬半球狀透鏡光柵的光學(xué)效果。
在根據(jù)本發(fā)明的透鏡光柵組合中，所述上層直紋半柱狀透鏡光柵相對(duì)于所述下層直紋半柱狀透鏡光柵成90°角；或者成非90°角。
在根據(jù)本發(fā)明的透鏡光柵組合中，所述上層直紋半柱狀透鏡光柵和所述下層直紋半柱狀透鏡光柵中的透鏡寬度相同；或者不同。
在根據(jù)本發(fā)明的透鏡光柵組合中，所述上層直紋半柱狀透鏡光柵和所述下層直紋半柱狀透鏡光柵的透鏡表面均向上；或者所述上層直紋半柱狀透鏡光柵的透鏡表面向下，而所述下層直紋半柱狀透鏡光柵的透鏡表面向上。再有，所述上層直紋半柱狀透鏡光柵和所述下層直紋半柱狀透鏡光柵的焦平面重合。
本發(fā)明還包括采用根據(jù)本發(fā)明的制作方法制作的全方位立體圖片。所述合成的平面圖片是直接印制在所采用的光柵的平滑背面上的；或者，所述合成的平面圖片是印制在一種介質(zhì)材料上，再附加上光柵。
因此，當(dāng)觀看根據(jù)本發(fā)明所產(chǎn)生的立體圖片時(shí)，將觀看位置或圖片相對(duì)地左右移動(dòng)時(shí)，可改變景物的左右方向即X軸的立體效果，將觀看位置和圖片相對(duì)地上下移動(dòng)時(shí)，可改變景物的上下方向即Y軸的立體效果，由此達(dá)到全方位的立體效果，仿佛觀看現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)景物一樣。


下面是本發(fā)明

，其中，
圖1示出一個(gè)景物的X和Y軸視差的圖片的光學(xué)原理示意圖；圖2是拍攝一個(gè)景物的X和Y軸視差的平面影像時(shí)照相機(jī)的排列示意圖；圖3示意地示出將一個(gè)景物的X和Y軸視差的平面影像排列組成一個(gè)合成的圖片；圖4示出一個(gè)半球狀透鏡光柵；圖5示出一個(gè)針孔光柵；圖6示出附有半球狀透鏡光柵的立體圖片；圖7示出附有針孔光柵的立體圖片；圖8示出將平面像素以不同的格式排列的組合影像單元；圖9示出半球狀透鏡的尺寸與組合影像單元的尺寸之間的關(guān)系；圖10示出將不同規(guī)格的針孔光柵用于配合不同格式排列的組合影像單元；圖11示出采用兩個(gè)直紋半柱狀透鏡組合的模擬半球狀透鏡光柵；圖12示出采用兩個(gè)不同規(guī)格的直紋半柱狀透鏡組合的模擬半球狀透鏡光柵；圖13示出采用兩個(gè)直紋半柱狀光柵組合的模擬半球狀透鏡光柵，其中上層的光柵的透鏡表面是向上的。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
由于在利用光學(xué)半球狀透鏡光柵和針孔光柵的平面全方位立體效果的立體圖片中，對(duì)組合影像單元的合成是一樣的，所以以下描述對(duì)于本發(fā)明采用光學(xué)半球狀透鏡光柵和針孔光柵制作平面全方位立體效果的立體圖片均是適用的。
圖1示出利用半球狀透鏡光柵或針孔光柵獲得一個(gè)景物的X和Y軸視差的圖片的光學(xué)原理示意圖。圖1中的附圖標(biāo)記4表示觀看者的眼睛，在不同的位置，透過(guò)透鏡光軸或針孔3可看到立體圖片的組合影像1中不同的平面像素2A，2B，2C，2D。
圖2示出拍攝多幅包含景物的X及Y軸(即橫向和縱向，下同)視差的平面照片，圖中5表示一個(gè)景物，6A至6K是照相機(jī)的各個(gè)位置。該多幅平面圖片可以采用照相方法得到，也可以采用人工繪制或電腦繪制的方法獲得。
圖3示出將一個(gè)景物的X和Y軸視差的平面影像排列組成一個(gè)合成的圖片。圖3中，將一組含有X及Y軸視差的平面照片7A至7K(分別由圖2所示的6A至6K照相機(jī)位置所拍攝)用電腦合成為一幅平面圖片8，圖中各附圖標(biāo)記的含義分別是1是合成圖片中一個(gè)組合影像單元，如圖3所示，組合影像單元的數(shù)量與光柵中的透鏡數(shù)量相同；2是一個(gè)組合影像單元中的單個(gè)像素。每一幅平面照片7A至7K經(jīng)過(guò)電腦掃描并且被分割成大量的像素2，每一幅平面照片被分割的像素?cái)?shù)量與整幅立體圖片的光柵9中的半球狀透鏡10的數(shù)量相同。每一個(gè)組合影像單元1由所有平面照片7A至7K中的每一幅平面照片中的具有同樣位置的像素組成，并且組合影像單元1中的各像素的排列格式與圖2中的對(duì)應(yīng)的照相機(jī)6A至6K的排列次序相反。在合成的平面圖片8中，各組合影像單元在合成的平面圖片中的排列格式與各組合影像單元包括的像素所對(duì)應(yīng)的照相機(jī)的排列次序相同從以上過(guò)程可以看出，在根據(jù)本發(fā)明的平面立體圖片的制作方法中，所采用的圖片處理的具體步驟包括將拍攝的每一幅平面照片分割成多個(gè)像素，其中所分割的像素?cái)?shù)量與光柵中的透鏡數(shù)量相同；構(gòu)造組合影像單元，所述組合影像單元的數(shù)量與光柵中的透鏡數(shù)量相同，其中，每一個(gè)組合影像單元由每一幅平面照片中的具有同樣位置的像素組成，各像素的排列格式與對(duì)應(yīng)的照相機(jī)的排列次序相反；由各組合影像單元構(gòu)造合成的平面圖片，其中各組合影像單元在合成的平面圖片中的排列格式與各組合影像單元包括的像素所對(duì)應(yīng)的照相機(jī)的排列次序相同。
此外，根據(jù)光學(xué)原理，當(dāng)觀看立體圖片時(shí)，半球狀透鏡將單個(gè)像素2在X和Y方向均成為反向從而構(gòu)成組合影像單元2R，所以當(dāng)合成一個(gè)組合影像單元1時(shí)，應(yīng)根據(jù)該透鏡的光學(xué)效果而預(yù)先將像素2的方向調(diào)整，即使得一個(gè)組合影像單元中的各像素的排列在X和Y方向上反向。但在一般情況下，由于單個(gè)像素2的面積很小并且只不過(guò)是整個(gè)合成影像8的一個(gè)像素，所以即使不調(diào)整其方向也不會(huì)對(duì)立體圖片的效果造成很大的影響。
圖4示意地示出半球狀透鏡光柵，其中9表示一小部分半球狀透鏡光柵，10表示一個(gè)半球狀透鏡，11是透鏡的聚焦平面。
圖5示意地示出針孔光柵，其中12是一小部分針孔光柵，13是針孔光柵不透光的表面，14是針孔。針孔的形狀及尺寸、距離及排列格式?jīng)]有限制，可由制造立體圖片的其它因素進(jìn)行計(jì)算和決定。
圖6示出附有半球狀透鏡光柵的立體圖片。圖6中的各附圖標(biāo)記的含義是，10是一個(gè)半球狀透鏡，1是一個(gè)組合影像單元，2是一個(gè)像素，4是觀看者的眼睛。眼睛在X和Y方向的移動(dòng)改變X和Y方向的視差，從而在不同的左右和上下位置看到立體圖片。
合成的圖片可以直接打印或印刷在透鏡底部的平滑的聚焦平面上，或者先打印或印制在一種介質(zhì)材料上再貼上光柵。
圖7示出附有針孔光柵的立體圖片，圖中14是針孔。
圖8示出將平面像素以不同的格式排列的組合影像單元，其中，附圖標(biāo)記2表示平面像素，每個(gè)組合影像單元1中的像素2的數(shù)量等于所拍攝的平面照片的數(shù)量，并且其排列格式與所拍攝的平面照片的排列位置相同。每個(gè)組合影像單元中的像素?cái)?shù)量并無(wú)限制；在X及Y方向，每個(gè)方向最少包括兩個(gè)平面像素2，而最多像素的數(shù)量可以是無(wú)限多。并且，X及Y方向的平面像素2的數(shù)量也不必相等。
圖9示出半球狀透鏡10的尺寸與組合影像單元1的尺寸之間的關(guān)系，圖中L是透鏡10的寬度，P是組合影像單元1的寬度，P大約等于L。由于視線的角度，所以正常組合影像單元的寬度是P+ΔP，ΔP的數(shù)值由立體圖片的尺寸、觀看的距離及透鏡的厚度等因素決定。
圖10示出將不同規(guī)格的針孔光柵用于配合不同格式排列的組合影像單元。
圖11示出采用兩個(gè)直紋半柱狀透鏡組合的模擬半球狀透鏡光柵效果的光柵，圖中16是下層的直紋半柱狀透鏡光柵，17是上層的直紋半柱狀透鏡光柵，其中光柵17相對(duì)于光柵16成90°角。上層和下層光柵也可以成非90°角。并且光柵17的透鏡面向下，光柵16的透鏡面向上。上層光柵透鏡的焦平面與下層光柵透鏡的焦平面11重合。
圖12示出采用兩個(gè)不同規(guī)格的直紋半柱狀透鏡組合的模擬半球狀透鏡光柵，圖中上層光柵18的透鏡規(guī)格與下層光柵17的透鏡寬度不同；該透鏡寬度也可以是相同的。
圖13示出采用兩個(gè)直紋半柱狀光柵組合的模擬半球狀透鏡光柵，其中上層光柵19和下層光柵18的透鏡表面均是向上的。
以上以優(yōu)選形式舉例說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。在不脫離本發(fā)明的本質(zhì)和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法進(jìn)行各種修改、修正或替換，但仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
附圖標(biāo)記1合成影像中的一個(gè)組合影像單元2平面像素3半球狀透鏡光柵或針孔4眼睛5景物6A至6K照相機(jī)在X和Y方向的排列位置7A至7K一組包含景物的X和Y方向視差的平面影像8立體圖片的合成影像9一小部分半球狀透鏡光柵10一個(gè)半球狀透鏡11半球狀透鏡的聚焦平面12一小部分針孔光柵13針孔光柵的不透光表面14針孔16、17用兩個(gè)直紋半柱狀透鏡光柵組合的模擬半球狀透鏡效果的光柵17、18不同規(guī)格的直紋半柱狀透鏡光柵19表面向上的直紋半柱狀透鏡光柵
權(quán)利要求
1.一種全方位立體圖片的制作方法，包括以下步驟獲得同一景物的多幅具有在X和Y方向的不同視差的平面圖片，其中，X方向是水平方向，Y方向是垂直方向；將所述多幅平面圖片轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的圖片信號(hào)；對(duì)所述圖片信號(hào)進(jìn)行處理，以獲得多個(gè)組合影像單元；通過(guò)所述多個(gè)組合影像單元構(gòu)造合成的平面圖片；和采用附加的半球狀光柵得到所需要的全方位立體圖片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述圖片信號(hào)處理步驟包括將每一幅平面圖片分割成多個(gè)像素，其中所分割的像素?cái)?shù)量與所述光柵中的透鏡數(shù)量相同；構(gòu)造組合影像單元，所述組合影像單元的數(shù)量與所述光柵中的透鏡數(shù)量相同，其中，每一個(gè)組合影像單元由每一幅平面圖片中的具有同樣位置的像素組成，各像素的排列格式與對(duì)應(yīng)的平面圖片的排列次序相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制作方法，其特征在于，使每一個(gè)組合影像單元中的各像素的排列在X和Y方向上反向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述構(gòu)造合成的平面圖片的步驟包括所述多個(gè)組合影像單元在合成的平面圖片中的排列格式與各組合影像單元包括的像素所對(duì)應(yīng)的照相機(jī)的排列次序相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的其中任一所述的制作方法，其特征在于，所述光柵是半球狀透鏡光柵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4的其中任一所述的制作方法，其特征在于，所述光柵是針孔光柵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的其中任一所述的制作方法，其特征在于，所述組合影像單元的尺寸大致等于一個(gè)半球狀透鏡的尺寸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6的其中任一所述的制作方法，其特征在于，所述X方向的平面圖片的數(shù)量不少于兩幅。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6的其中任一所述的制作方法，其特征在于，所述Y方向的平面圖片的數(shù)量不少于兩幅。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至6的其中任一所述的制作方法，其特征在于，所述X方向的平面圖片的數(shù)量可以是無(wú)限多。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至6的其中任一所述的制作方法，其特征在于，所述Y方向的平面圖片的數(shù)量可以是無(wú)限多。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至6的其中任一所述的制作方法，其特征在于，所述X和Y方向的平面圖片的數(shù)量是相同的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至6的其中任一所述的制作方法，其特征在于，所述X和Y方向的平面圖片的數(shù)量是不同的。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至6的其中任一所述的制作方法，其特征在于，所述多幅平面圖片是采用照相方法得到的平面圖片。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至6的其中任一所述的制作方法，其特征在于，所述多幅平面圖片是采用人工繪制或電腦繪制的平面圖片。
16.一種用于制作平面全方位立體圖片的透鏡光柵組合，其特征在于，采用上下兩層直紋半柱狀透鏡光柵的組合以模擬半球狀透鏡光柵的光學(xué)效果。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的透鏡光柵組合，其特征在于，所述上層直紋半柱狀透鏡光柵相對(duì)于所述下層直紋半柱狀透鏡光柵成90°角。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的透鏡光柵組合，其特征在于，所述上層直紋半柱狀透鏡光柵相對(duì)于所述下層直紋半柱狀透鏡光柵成非90°角。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的透鏡光柵組合，其特征在于，所述上層直紋半柱狀透鏡光柵和所述下層直紋半柱狀透鏡光柵中的透鏡寬度相同。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的透鏡光柵組合，其特征在于，所述上層直紋半柱狀透鏡光柵和所述下層直紋半柱狀透鏡光柵中的透鏡寬度不同。
21.根據(jù)權(quán)利要求16至20的其中任一所述的透鏡光柵組合，其特征在于，所述上層直紋半柱狀透鏡光柵和所述下層直紋半柱狀透鏡光柵的透鏡表面均向上。
22.根據(jù)權(quán)利要求16至20的其中任一所述的透鏡光柵組合，其特征在于，所述上層直紋半柱狀透鏡光柵的透鏡表面向下，而所述下層直紋半柱狀透鏡光柵的透鏡表面向上。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的透鏡光柵組合，其特征在于，所述上層直紋半柱狀透鏡光柵和所述下層直紋半柱狀透鏡光柵的焦平面重合。
24.一種采用權(quán)利要求1至15的其中任一所述的制作方法制作的全方位立體圖片。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的全方位立體圖片，其特征在于，所述合成的平面圖片是直接印制在所采用的光柵的平滑背面上的。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的全方位立體圖片，其特征在于，所述合成的平面圖片是印制在一種介質(zhì)材料上，再附加上光柵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全方位立體圖片的制作方法和所采用的透鏡光柵組合。根據(jù)本發(fā)明的制作方法包括獲得同一景物的多幅具有不同視差的平面圖片；將多幅平面圖片轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的圖片信號(hào)；對(duì)圖片信號(hào)進(jìn)行處理，以獲得多個(gè)組合影像單元；通過(guò)多個(gè)組合影像單元構(gòu)造合成的平面圖片；和，采用附加的半球狀光柵得到全方位立體圖片。在透鏡光柵組合中，采用上下兩層直紋半柱狀透鏡光柵的組合以模擬半球狀透鏡光柵的光學(xué)效果。本發(fā)明還包括采用根據(jù)本發(fā)明的制作方法制作的全方位立體圖片。
文檔編號(hào)G02B27/22GK1580868SQ0315485
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2003年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月16日
發(fā)明者勞國(guó)華 申請(qǐng)人:勞國(guó)華