專利名稱：三度空間影像處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種三度空間影像處理方法，尤指應用于計算機系統(tǒng)中的三度空間影像處理方法。
背景技術：
請參見圖1，該圖表示當計算機系統(tǒng)進行三度空間影像處理的時候，是以一原點11作為向一方向進行一可視區(qū)域(由121、122、123、124、131、132、133、134八個端點所圍成的立體空間)內(nèi)的對象影像投射，并將該對象影像投射在一投射面上、該投射面通常顯示在可視區(qū)域的近端邊界(由121、122、123、124所圍成的面)，最后將該影像記錄至屏幕顯示內(nèi)存上，即可表現(xiàn)一三度空間立體圖至平面屏幕上。
三度空間中有許多的對象141、142是完整的在這一個可視區(qū)域內(nèi)，也會有在可視區(qū)域外的對象143，一些情況是該對象144的部分在可視區(qū)域內(nèi)、部分在可視區(qū)域外。過去最簡單的處理方法是，當該對象144有部分離開可視區(qū)域時，就當作該對象完全離開可視范圍而不予以處理，而當該對象144完全進入可視區(qū)域時，才處理該對象的圖形，這會造成該對象在屏幕畫面上像是突然消失或出現(xiàn)，尤其當該對象原本所占的屏幕畫面越多時這突兀的消失或出現(xiàn)感覺會越嚴重。
另一個處理方法是將該對象144進行切割(clipping)運算，使其成為新的對象144a(見圖1中對象144上虛線左側部份)，然后再對144a作圖形運算處理，這個辦法確實解決了屏幕畫面上對象突兀的冒出與消失問題。然而切割對象這動作的算法會帶來大量的運算量，在判斷哪些對象必須切割后，針對該對象計算出切割面，并在該切割面上計算所需要產(chǎn)生新的運算點，以及各點之間的線、面關聯(lián)，最后將這新的對象關聯(lián)數(shù)據(jù)產(chǎn)生一新的對象。如圖2所示，我們簡單的以一長方體對象作切割，原本一個方形物體由8個點構成12個三角形(其中有1個點6個面未在圖片上顯示)，當其中一角被切掉后變成10個點16個三角形(其中有1個點6個面未在圖片上顯示)，雖然對象大小減少，卻也可能使對象復雜度更高。而且復雜的運算過程消耗相當多的系統(tǒng)資源，容易發(fā)生運算速度跟不上畫面顯示的狀況，當運算速度不及畫面顯示時則會造成該畫面無法顯示，在屏幕輸出的表現(xiàn)則是出現(xiàn)畫面不連續(xù)的狀況，進而造成觀賞者的困擾。
而為能減低切割運算所造成的系統(tǒng)資源負擔，于是發(fā)展出一保護帶(guard band)切割運算，請參見圖3，其是一保護帶切割運算中所設定出的保護帶示意圖，其主要是用以規(guī)范圖1中所示可視區(qū)域的四個側面的范圍，而圖3中較小的矩形區(qū)域30代表可視區(qū)域的實際大小，而向外延伸的環(huán)狀區(qū)域31代表一保護帶的大小。而利用此保護帶來對三度空間對象進行保護帶切割運算時，圖中落于可視區(qū)域加上保護帶范圍的對象33及對象34都將被視為不需進行切割的對象，而可將該完整對象進行后續(xù)繪圖成像的動作。而完全落于可視區(qū)域外的對象32、對象35與對象36則直接被丟棄，至于對象37則因同時穿過三個區(qū)域(可視區(qū)域、保護帶及保護帶之外)，因此才需執(zhí)行切割動作。如此一來，將可大幅降低切割動作的執(zhí)行頻率，但公知技術中，僅對于可視區(qū)域的四個側面提出切割動作的改善方法，并未針對可視區(qū)域的遠程邊界與近端邊界來提出。
因此需解決以上所提畫面對象突兀跳出的問題，同時更加減少分割對象運算所造成系統(tǒng)資源負擔等種種缺點發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于為克服上述現(xiàn)有技術的缺點而提供一種三度空間影像處理方法，解決以上所提畫面對象突兀跳出的問題，同時更加減少分割對象運算所造成系統(tǒng)資源負擔。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種三度空間影像處理方法，應用于具有一顯示器的一計算機系統(tǒng)中，該方法包含下列步驟設定一可視深度范圍，該可視深度范圍具有一遠程邊界與一近端邊界；提供一三度空間對象；利用該可視深度范圍中的該近端邊界對該三度空間對象進行一切割運算而產(chǎn)生一通過該切割運算的三度空間對象，其中是將該三度空間對象中深度值小于該近端邊界的部份予以切除；以及將通過該切割運算的三度空間對象進行描繪成像運算，但于將通過該切割運算的三度空間對象中完成描繪成像的一像素點輸出至該顯示器之前，利用該遠程邊界對該像素點的深度值進行比較，當該像素點的深度值大于該遠程邊界時，放棄將該像素點顯示于該顯示器上。
根據(jù)上述構想，本發(fā)明所述的三度空間影像處理方法，其中還設定有一背景畫面置放邊界，該背景畫面置放邊界的深度值小于該遠程邊界的深度值。
根據(jù)上述構想，本發(fā)明所述的三度空間影像處理方法，其中該三度空間對象由數(shù)個多邊形所構成。
根據(jù)上述構想，本發(fā)明所述的三度空間影像處理方法，其中所述多邊形是分別由一組三度空間基元數(shù)據(jù)(primitive data)所設定。
本發(fā)明還提供了一種三度空間影像處理方法，應用于一計算機系統(tǒng)中，該方法包含下列步驟設定一可視深度范圍，該可視深度范圍具有一遠程邊界與一近端邊界；提供一三度空間對象；利用該可視深度范圍中的該遠程邊界對該三度空間對象進行一切割運算而產(chǎn)生一通過該切割運算的三度空間對象，其中是將該三度空間對象中深度值大于該遠程邊界的部份予以切除；以及將通過該切割運算的三度空間對象進行描繪成像運算，但于將通過該切割運算的三度空間對象中完成描繪成像的一像素點輸出之前，利用該近端邊界對該像素點的深度值進行比較，當該像素點的深度值小于該近端邊界時，放棄將該像素點輸出。


圖1是表示計算機系統(tǒng)進行三度空間影像處理時的可視區(qū)域示意圖。
圖2是對一長方體對象進行切割的示意圖。
圖3是保護帶切割運算的可視區(qū)域加上保護帶范圍示意圖。
圖4是一可視深度范圍的示意圖。
圖5是一三度空間影像處理過程中所產(chǎn)生的一實際可視深度與屏幕可視深度的坐標示意圖。
圖6(a)和圖6(b)是公知Z轉換公式與本發(fā)明改良后的Z轉換公式示意圖。
其中，附圖標記說明如下
11-原點；121、122、123、124、131、132、133、134-端點；141、142、143、144-物件；144a-新的物件；30-矩形區(qū)域31-環(huán)狀區(qū)域；32、33、34、35、36、37-物件；40-原點；41-近端邊界；42-遠程邊界；43-兩邊界間的區(qū)域(可視深度范圍)；44、45、46、47-三度空間對象；451-近端切割的三度空間對象；441-遠程切割的三度空間對象。
具體實施例方式
而為能再減輕切割運算對于進行三度空間影像處理的計算機系統(tǒng)的不良影響，本發(fā)明是針對可視區(qū)域中的一可視深度范圍進行改進。請參見圖4，其是一可視深度范圍的示意圖，其中原點40向外延伸出一近端邊界41與一遠程邊界42，而兩邊界間的區(qū)域43便代表該可視深度范圍。當然，當完全落于可視深度范圍外的三度空間對象46、47，本發(fā)明手段便不處理而將其直接廢棄。
然而，本發(fā)明手段的主要精神在于一三度空間對象44、45(該三度空間對象是由數(shù)個多邊形所構成，而所述多邊形是分別由一組三度空間基元數(shù)據(jù)(primitive data)所設定)產(chǎn)生后，利用該可視深度范圍43進行切割動作時，僅利用該可視深度范圍43中所設定的該近端邊界41對三度空間對象進行一切割運算，用以將三度空間對象45中深度值小于該近端邊界的部份予以切除而產(chǎn)生一近端切割的三度空間對象451。而重要的是，本發(fā)明并不利用該可視深度范圍43中所設定的該遠程邊界42來對該三度空間對象44進行任何切割運算，而是直接將部份深度值大于該遠程邊界42的三度空間對象44直接送入后續(xù)的描繪成像運算，但在將通過該切割運算的三度空間對象中完成描繪成像的一像素點輸出至計算機系統(tǒng)的顯示器之前，利用該遠程邊界42對該像素點的深度值進行比較，當該像素點的深度值大于或等于該遠程邊界42時，放棄將該像素點顯示于該顯示器上。如此一來，本發(fā)明將可更有效地降低切割運算對于進行三度空間影像處理的計算機系統(tǒng)的不良影響。反之，亦可僅利用該可視深度范圍43中所設定的該遠程邊界42對三度空間對象進行一切割運算，用以將三度空間對象44中深度值大于該遠程邊界的部份予以切除而產(chǎn)生一遠程切割的三度空間對象441。而重要的是，本發(fā)明并不利用該可視深度范圍43中所設定的該近端邊界42來對該三度空間對象45進行任何切割運算，而是直接將部份深度值小于該近端邊界41的三度空間對象45直接送入后續(xù)的描繪成像運算，但在將通過該切割運算的三度空間對象中完成描繪成像的一像素點輸出至計算機系統(tǒng)的顯示器之前，利用該近端邊界41對該像素點的深度值進行比較，當該像素點的深度值小于或等于該近端邊界41時，放棄將該像素點顯示于該顯示器上。如此一來，本發(fā)明將可更有效地降低切割運算對于進行三度空間影像處理的計算機系統(tǒng)的不良影響。
但請參見圖5，其是一三度空間影像處理過程中所產(chǎn)生的一實際可視深度與屏幕可視深度的坐標示意圖，其中很清楚看出，實際可視深度是被非線性的轉換成屏幕可視深度
的范圍內(nèi)，其轉換被稱為Z轉換(Z Transform)，而目前常用的Z轉換公式如下Zc＝Zf(Z-Zn)/(Zf-Zn)Wc＝ZZs＝Zc/Wc＝(Zf/(Zf-Zn))×(1-(Zn/Z))其中Z為一像素點的實際可視深度，Zc為經(jīng)過內(nèi)插法轉換后的實際可視深度，Zf為該遠程邊界的深度值，Zn為該近端邊界的深度值(當Z＝Zn時，Zc＝0，而當Z＝Zf時，Zc＝Zf)，Wc為非線性轉換參數(shù)，而Zs為經(jīng)過非線性轉換后的屏幕可視深度(當Z＝Zn時，Zs＝0，而當Z＝Zf時，Zs＝1)，因此在靠近觀察者端的對象，具有較大的遠近辨識度，但在遠離觀察者端的對象，則相對不太具有遠近辨識度。換言之，在靠近可視區(qū)域遠程邊界的各個對象，即使實際可視深度值略有不同，但經(jīng)非線性轉換后極有可能被進行三度空間影像處理的計算機系統(tǒng)視為是處于同一深度而相互重迭。
另外，在常見的三度空間影像處理過程中，通常設定有一背景畫面，而該背景畫面的深度值是自動設定為該遠程邊界的深度值Zf，所以該背景畫面上的像素點在經(jīng)Z轉換后，其Zs值有極大可能被轉換成1，但如此一來，利用本發(fā)明手段進行描繪成像時，該背景畫面上的像素點的深度值將大于或等于該遠程邊界42，造成該像素點將被放棄而不會顯示于該顯示器上，如此將造成畫面的不正常顯示(例如背景畫面無法被顯示出來)。
因此，本發(fā)明便將上述Z轉換公式中的Zf改以Zf+e取代而修改如下Zc＝(Zf+e)(Z-Zn)/(Zf+e-Zn)Wc＝ZZs＝Zc/Wc＝((Zf+e)/((Zf+e)-Zn))×(1-(Zn/Z))如此一來，其Z轉換公式的示意圖將由圖6(a)轉變成圖6(b)，其中不同處在于背景畫面置放邊界的深度值Zf經(jīng)轉換后的Zs將略小于1，使得被設定置放在背景畫面置放邊界的像素點(即深度值Zf的像素點)，在利用本發(fā)明手段進行描繪成像時，該背景畫面上的像素點的深度值將略小于1，使得該背景畫面的像素點將可被正常地顯示于該顯示器上。
綜上所述，本發(fā)明手段可有效地降低切割運算對于進行三度空間影像處理的計算機系統(tǒng)的不良影響，而背景畫面中的像素點亦可被正常地顯示于該顯示器上，故本發(fā)明可有效達成發(fā)展本發(fā)明的目的。然而本發(fā)明得由熟習此技術的人士任施匠思而為諸般修飾，皆不脫離權利要求書請求保護的范圍。
權利要求
1.一種三度空間影像處理方法，應用于一計算機系統(tǒng)中，該方法包含下列步驟設定一可視深度范圍，該可視深度范圍具有一遠程邊界與一近端邊界；提供一三度空間對象；利用該可視深度范圍中的該近端邊界對該三度空間對象進行一切割運算而產(chǎn)生一通過該切割運算的三度空間對象，其中是將該三度空間對象中深度值小于該近端邊界的部分予以切除；以及將通過該切割運算的三度空間對象進行描繪成像運算，但在將通過該切割運算的三度空間對象中完成描繪成像的一像素點輸出之前，利用該遠程邊界對該像素點的深度值進行比較，當該像素點的深度值大于該遠程邊界時，放棄將該像素點輸出。
2.如權利要求1所述的三度空間影像處理方法，其特征在于還設定有一背景畫面置放邊界，該背景畫面置放邊界的深度值小于該遠程邊界的深度值。
3.如權利要求1所述的三度空間影像處理方法，其特征在于該三度空間對象由多個多邊形構成。
4.如權利要求3所述的三度空間影像處理方法，其特征在于所述多邊形分別由一組三度空間基元數(shù)據(jù)所設定。
5.如權利要求1所述的三度空間影像處理方法，其特征在于通過該切割運算的三度空間對象中完成描繪成像的該像素點是輸出至該計算機系統(tǒng)中一顯示器上。
6.一種三度空間影像處理方法，應用于一計算機系統(tǒng)中，該方法包含下列步驟設定一可視深度范圍，該可視深度范圍具有一遠程邊界與一近端邊界；提供一三度空間對象；利用該可視深度范圍中的該遠程邊界對該三度空間對象進行一切割運算而產(chǎn)生一通過該切割運算的三度空間對象，其中是將該三度空間對象中深度值大于該遠程邊界的部分予以切除；以及將通過該切割運算的三度空間對象進行描繪成像運算，但在將通過該切割運算的三度空間對象中完成描繪成像的一像素點輸出之前，利用該近端邊界對該像素點的深度值進行比較，當該像素點的深度值小于該近端邊界時，放棄將該像素點輸出。
7.如權利要求6所述的三度空間影像處理方法，其特征在于該三度空間對象由多個多邊形構成。
8.如權利要求7所述的三度空間影像處理方法，其特征在于所述多邊形分別由一組三度空間基元數(shù)據(jù)所設定。
9.如權利要求6所述的三度空間影像處理方法，其特征在于通過該切割運算的三度空間對象中完成描繪成像的該像素點是輸出至該計算機系統(tǒng)中一顯示器上。
全文摘要
本發(fā)明為一種三度空間影像處理方法，應用于具有一顯示器的一計算機系統(tǒng)中，該方法包含下列步驟設定一可視深度范圍，該可視深度范圍具有一遠程邊界與一近端邊界；提供一三度空間對象；利用該可視深度范圍中的該近端邊界對該三度空間對象進行一切割運算而產(chǎn)生一通過該切割運算的三度空間對象，其中將該三度空間對象中深度值小于該近端邊界的部分予以切除；以及將通過該切割運算的三度空間對象進行描繪成像運算，但在將通過該切割運算的三度空間對象中完成描繪成像的一像素點輸出至該顯示器之前，利用該遠程邊界對該像素點的深度值進行比較，當該像素點的深度值大于該遠程邊界時，放棄將該像素點顯示于該顯示器上。
文檔編號G06T15/10GK1558373SQ20041000327
公開日2004年12月29日 申請日期2004年2月3日 優(yōu)先權日2004年2月3日
發(fā)明者王財升, 王豫章, 李潤容 申請人:威盛電子股份有限公司