專利名稱：將平面圖像轉(zhuǎn)換至三維效果圖像的圖像轉(zhuǎn)換裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像轉(zhuǎn)換裝置及方法；特別涉及-一種利用和差與乘法 運(yùn)算以加速圖像轉(zhuǎn)換的圖像轉(zhuǎn)換裝置及方法。
背景技術(shù)：
一般而言，顯示器所顯示者為平面影像，然而，在顯示靜態(tài)或者連續(xù) 畫面時(shí)，為了滿足視覺上的觀賞感覺，圖像處理器會(huì)通過應(yīng)用透視法換算， 將原本平面的影像轉(zhuǎn)換成具有立體視覺效果的三維效果影像。
由于透視法需經(jīng)過投影換算，以在平面的顯示器上，展現(xiàn)深度效果， 故需要針對平面經(jīng)過投影效果后，因?yàn)橥队皳Q算的非線性運(yùn)算導(dǎo)致的圖像 效果錯(cuò)誤進(jìn)行修正，-一般地說，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換方法為非線性內(nèi)插修正。而幾何 投影效果，與視覺上預(yù)設(shè)的深度系數(shù)的倒數(shù)成正比，由于倒數(shù)是屬于非線 性運(yùn)算，故需針對原始平面圖像中的每個(gè)像素進(jìn)行深度系數(shù)的倒數(shù)內(nèi)插運(yùn) 算，而后，利用內(nèi)插運(yùn)算結(jié)果來修正貼圖坐標(biāo)。
然此種標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換方法會(huì)對每個(gè)像素進(jìn)行除法運(yùn)算，而在四則運(yùn)算中， 除法運(yùn)算消耗最多硬件處理資源，尤其需要硬件具有較佳的浮點(diǎn)運(yùn)算能 力，才能正確且快速地進(jìn)行除法運(yùn)算。
圖1表示一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圖像轉(zhuǎn)換的示意圖，每一個(gè)(x,y)坐標(biāo)均對應(yīng)到一個(gè) 貼圖坐標(biāo)(u,v)。但[x，y,z]轉(zhuǎn)換為[x^,Zs]，轉(zhuǎn)換的公式如下
<formula>formula see original document page 5</formula>因?yàn)槌訵p，使原來的線性對應(yīng)變成非線性對應(yīng)。故需針對(ii,v)進(jìn)
行修正，將其修正為(u，,V)，其中"l，且、'一^， Q=l/z。 (u，，v，)即為該 像素最后對應(yīng)的貼圖坐標(biāo)。每個(gè)平面圖像的像素皆須依照上述方式對應(yīng)到 各自的三維效果坐標(biāo)。
上述方式將會(huì)使每個(gè)像素皆須進(jìn)行除法運(yùn)算，而明顯地消耗硬件資 源。因此由上述描述可知，時(shí)至今日，此領(lǐng)域依然欠缺可以將平面圖像轉(zhuǎn) 換為具有三維效果的圖像，且減少硬件計(jì)算的轉(zhuǎn)換機(jī)制與技術(shù)。因此，如 何提供不需進(jìn)行大量除法運(yùn)算即可完成原始平面圖像轉(zhuǎn)換至三維效果圖 像的轉(zhuǎn)換機(jī)制，實(shí)在是十分值得研究的問題，亦是此領(lǐng)域亟待突破的技術(shù) 瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用以將原始平面圖像轉(zhuǎn)換至三維效果圖
像的方法，其中該原始平面圖像由多個(gè)三角形組成。該方法包含下列步驟: 選擇該原始平面圖中，橫向尺寸與縱向尺寸中的一個(gè)超過預(yù)定值的三角 形；選擇該三角形中的 -條直線；計(jì)算該直線中的第一對應(yīng)數(shù)值，其與第
一像素坐標(biāo)值相乘后，可得轉(zhuǎn)換至該三維效果圖像的第一對應(yīng)像素坐標(biāo)
值；根據(jù)該直線包含的像素?cái)?shù)目，計(jì)算轉(zhuǎn)換差數(shù)值；以及和差運(yùn)算該第一 對應(yīng)數(shù)值以及該第一對應(yīng)數(shù)值平方與該轉(zhuǎn)換差數(shù)值的乘積，以得到下一個(gè) 對應(yīng)數(shù)值。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種圖像轉(zhuǎn)換裝置，將原始平面圖像轉(zhuǎn)換 至三維效果圖像，其中該原始平面圖像由多個(gè)三角形組成。該圖像轉(zhuǎn)換裝 置包含選擇模塊及處理模塊。該選擇模塊用以選擇該原始平面圖像中，橫 向尺寸與縱向尺寸中的一個(gè)超過預(yù)定值的三角形，以及選擇該三角形中的 一條直線。該處理模塊用以計(jì)算該直線中的第一對應(yīng)數(shù)值，其與第一像素 坐標(biāo)值相乘后，可得轉(zhuǎn)換至該三維效果圖像的第一對應(yīng)像素坐標(biāo)值，并用 以根據(jù)該直線包含的像素?cái)?shù)目，計(jì)算轉(zhuǎn)換差數(shù)值，以及用以和差運(yùn)算該第 一對應(yīng)數(shù)值以及該第--對應(yīng)數(shù)值平方與該轉(zhuǎn)換差數(shù)值的乘積，以得到下一 個(gè)對應(yīng)數(shù)值。
本發(fā)明具有不需進(jìn)行大量除法運(yùn)算即可完成原始平面圖像轉(zhuǎn)換至三 維效果圖像的優(yōu)點(diǎn)，因此可以滿足業(yè)界長期以來希望有效克服上述先前技 術(shù)缺失的殷切需求。
在參照附圖及隨后描述的實(shí)施方式后，該所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員便 可了解本發(fā)明的其它目的，以及本發(fā)明之技術(shù)手段、功效與實(shí)施方式。


圖1為公知圖像轉(zhuǎn)換的示意圖； 圖2為本發(fā)明的第一實(shí)施例；以及
圖3為本發(fā)明的第二實(shí)施例。
主要元件標(biāo)記說明
201選擇模塊 203處理模塊
具體實(shí)施方式
為了加速圖像轉(zhuǎn)換計(jì)算，本發(fā)明提出一種不需進(jìn)行大量除法運(yùn)算的估 算方式，針對平面圖像所包含的三角形中，面積較大者進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由于不 需進(jìn)行大量除法運(yùn)算，故可在視覺效果可接受范圍內(nèi)，達(dá)到更快速的圖像 轉(zhuǎn)換效果。
本發(fā)明的第一實(shí)施例如圖2所示，為一種圖像轉(zhuǎn)換裝置，包含選擇模 塊201以及處理模塊203，可將原始平面圖像轉(zhuǎn)換至三維效果圖像。該選 擇模塊201首先選擇該原始平面圖像中，面積較大的三角形。選擇較大尺 寸三角形的理由在于本發(fā)明以估算方式進(jìn)行和差與乘法運(yùn)算，以取代大量 除法運(yùn)算，故較大尺寸的三角形經(jīng)轉(zhuǎn)換后，仍可維持在視覺效果可接受范 圍內(nèi)。
在本實(shí)施例中，該選擇模塊201選擇原始平面圖像中，橫向尺寸與縱 向尺寸中的一個(gè)超過預(yù)定值，例如八個(gè)像素，三角形以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。接著該 選擇模塊201選擇該三角形中的一個(gè)直線，并將選擇結(jié)果輸出到處理模塊 203。處理模塊203首先處理構(gòu)成該直線的端點(diǎn)像素其具有第一像素坐標(biāo) 值202，記為(u,v)，依照標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換方式計(jì)算出將該端點(diǎn)像素轉(zhuǎn)換至三維效 果圖像對應(yīng)的像素所需要的第一對應(yīng)數(shù)值Pl，將(u，v)乘以對應(yīng)數(shù)值Pl， 即可得到該端點(diǎn)像素轉(zhuǎn)換后的第--對應(yīng)像素坐標(biāo)值204，記為(u',v')，表
示為(U，,V'"(UXP1,VXP1)。
該處理模塊203亦根據(jù)該直線所包含的像素?cái)?shù)目，計(jì)算轉(zhuǎn)換差數(shù)值 △Q， AQ代表兩相鄰像素轉(zhuǎn)換所需的對應(yīng)數(shù)值之間的差異，例如第一對 應(yīng)數(shù)值P1與第二對應(yīng)數(shù)值P2的差異，在該直線上每兩個(gè)相鄰像素間的轉(zhuǎn) 換差數(shù)值皆相同。本實(shí)施例中，假設(shè)P1小于P2，則AQ等于<formula>formula see original document page 7</formula>； 若該直線上的像素?cái)?shù)目為N，則 AQ亦可表示為<formula>formula see original document page 7</formula>故，
可通過直線上的第一對應(yīng)數(shù)值與最后對應(yīng)數(shù)值的倒數(shù)，計(jì)算出轉(zhuǎn)換差數(shù) 值。
第二對應(yīng)數(shù)值P2之計(jì)算方式說明如下<formula>formula see original document page 8</formula>由于圖像轉(zhuǎn)換裝置僅選擇具有較大橫向尺寸或縱向尺寸之三角形進(jìn) 行轉(zhuǎn)換，故可假設(shè)AQ小于Q1，則Q"-A(^約等于Q12，因此上述公式可
簡化為
<formula>formula see original document page 8</formula>因此，P2可由該第一對應(yīng)數(shù)值以及該第1寸應(yīng)數(shù)值平方與該轉(zhuǎn)換差數(shù)值 的乘積，經(jīng)過和差運(yùn)算而得。本實(shí)施例中，P1小于P2，若P1大于P2，<formula>formula see original document page 8</formula>原始平面圖像中，在計(jì)算直線的轉(zhuǎn)換差數(shù)值時(shí)，即可判斷各像素的對應(yīng) 數(shù)值的大小關(guān)系。
通過同樣的方式，圖像轉(zhuǎn)換裝置可以依序轉(zhuǎn)換得到直線上每一個(gè)像素 的對應(yīng)數(shù)值，進(jìn)而得到每一個(gè)像素轉(zhuǎn)換到三維效果圖像的對應(yīng)坐標(biāo)。而在 轉(zhuǎn)換過程中，僅在計(jì)算轉(zhuǎn)換差數(shù)值A(chǔ)Q，以及第一對應(yīng)數(shù)值P1時(shí)，需要進(jìn) 行除法運(yùn)算。同理，圖像轉(zhuǎn)換裝置可以依序轉(zhuǎn)換以得到原始平面圖像中其 它三角形轉(zhuǎn)換到三維效果圖像的對應(yīng)坐標(biāo)。
圖3描繪本發(fā)明的第二實(shí)施例，其為一種用以將原始平面圖像轉(zhuǎn)換至 三維效果圖像的方法，其中該原始平面圖像由多個(gè)三角形組成。
首先執(zhí)行步驟300，選擇該原始平面圖像中，橫向尺寸與縱向尺寸中 的一個(gè)超過預(yù)定值，在本實(shí)施例中為八個(gè)像素的三角形。接著執(zhí)行步驟 301，選擇該三角形中的一條直線，以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。橫向尺寸與縱向尺寸皆 小于預(yù)定值的三角形，則利用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換方式轉(zhuǎn)換至三維效果圖像的對應(yīng)坐標(biāo)。
接著執(zhí)行步驟302，計(jì)算該直線中的第一對應(yīng)數(shù)值，意即將該直線中 的第一像素轉(zhuǎn)換到三維效果圖像所需的轉(zhuǎn)換數(shù)值。將該對應(yīng)數(shù)值與該直線 的第一像素坐標(biāo)值相乘后，可得轉(zhuǎn)換至該三維效果圖像的第一對應(yīng)像素坐 標(biāo)值。更詳細(xì)地說，構(gòu)成該直線的端點(diǎn)像素，其具有第一像素坐標(biāo)值，記 為(u，v)，依照標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換方式計(jì)算出將該端點(diǎn)像素轉(zhuǎn)換至三維效果圖像對應(yīng)
的像素所需要的第一對應(yīng)數(shù)值P1。而后將(U,V)乘以對應(yīng)數(shù)值P1，即可得 到該端點(diǎn)像素轉(zhuǎn)換后的第一對應(yīng)像素坐標(biāo)值，記為(U'，V')，表示為 (U,，V，)=(U><Pl，VxPl)。
接著執(zhí)行步驟303，根據(jù)該直線包含的像素?cái)?shù)目，計(jì)算轉(zhuǎn)換差數(shù)值
△Q， AQ代表兩相鄰像素轉(zhuǎn)換所需的對應(yīng)數(shù)值之間的差異，例如第一對
應(yīng)數(shù)值P1與第二對應(yīng)數(shù)值P2之差異，在該直線上每兩個(gè)相鄰像素間的轉(zhuǎn)
換差數(shù)值皆相同。本實(shí)施例中，假設(shè)P1小于P2，則AQ等于(丄-丄)；
若該直線上之像素?cái)?shù)目為N，貝UAQ亦可表示為(l)(丄-丄)，故，可
W-l i51 7W
通過直線上的第一對應(yīng)數(shù)值與最后對應(yīng)數(shù)值的倒數(shù)，計(jì)算出轉(zhuǎn)換差數(shù)值。
接著執(zhí)行步驟304，將該第一對應(yīng)數(shù)值加上該第一對應(yīng)數(shù)值平方與該 轉(zhuǎn)換差數(shù)值的乘積，以得到下一個(gè)對應(yīng)數(shù)值P2。 第二對應(yīng)數(shù)值P2的計(jì)算方式說明如下
02 (gl-Ag) K
由于圖像轉(zhuǎn)換裝置僅選擇具有較大橫向尺寸或縱向尺寸的三角形進(jìn) 行轉(zhuǎn)換，故可假設(shè)AQ小于Q1，則Q1、A(^約等于Q12，因此上述公式可 簡化為
尸2;
<formula>formula see original document page 9</formula>
因此，P2可由該第一對應(yīng)數(shù)值以及該第一對應(yīng)數(shù)值平方與該轉(zhuǎn)換差數(shù)值 的乘積，經(jīng)過和差運(yùn)算而得。
若P1大于P2，則將該第一對應(yīng)數(shù)值減去該第一對應(yīng)數(shù)值平方與該轉(zhuǎn) 換差數(shù)值的乘積，以得到下一個(gè)對應(yīng)數(shù)值P2， P2可表示為
<formula>formula see original document page 9</formula>重復(fù)執(zhí)行上述步驟，則可將原始平面圖像轉(zhuǎn)換至三維效果圖像。
本實(shí)施例中各步驟的次序并非用以限制本發(fā)明，例如，步驟303可先 于步驟302執(zhí)行。
由上述可知，本發(fā)明具有快速地將原始平面圖像轉(zhuǎn)換到三維效果圖
像，又可確保在視覺效果可接受范圍內(nèi)，達(dá)到更快速的圖像轉(zhuǎn)換效果的優(yōu)點(diǎn)。
上述實(shí)施例僅為例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本 發(fā)明。任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的技術(shù)原理及精 神的情況下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修改及變化。因此本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍 應(yīng)如權(quán)利要求范圍所列。
權(quán)利要求
1. 一種用以將原始平面圖像轉(zhuǎn)換至三維效果圖像的方法，其特征是上述原始平面圖像由多個(gè)三角形組成，包含下列步驟選擇上述原始平面圖中，橫向尺寸與縱向尺寸中的一個(gè)超過預(yù)定值的三角形；選擇上述三角形中的一條直線；計(jì)算上述直線中的第一對應(yīng)數(shù)值，其與第一像素坐標(biāo)值相乘后，可得轉(zhuǎn)換至上述三維效果圖像的第一對應(yīng)像素坐標(biāo)值；根據(jù)上述直線包含的像素?cái)?shù)目，計(jì)算轉(zhuǎn)換差數(shù)值；以及和差運(yùn)算上述第一對應(yīng)數(shù)值以及上述第一對應(yīng)數(shù)值平方與上述轉(zhuǎn)換差數(shù)值的乘積，以得到下一個(gè)對應(yīng)數(shù)值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是上述計(jì)算轉(zhuǎn)換差數(shù)值的步驟包含計(jì)算上述第一對應(yīng)數(shù)值的倒數(shù)； 計(jì)算最后對應(yīng)數(shù)值的倒數(shù)；以及將上述兩個(gè)倒數(shù)的差數(shù)值除以上述直線包含的像素?cái)?shù)目，以得到上述轉(zhuǎn)換差數(shù)值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是上述和差運(yùn)算的步驟包含將上述第一對應(yīng)數(shù)值加上上述第一對應(yīng)數(shù)值平方與上述轉(zhuǎn)換差數(shù)值的乘積， 以得到下一個(gè)對應(yīng)數(shù)值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是上述和差運(yùn)算的步驟包含將上述第一對應(yīng)數(shù)值減去上述第一對應(yīng)數(shù)值平方與上述轉(zhuǎn)換差數(shù)值的乘積， 以得到下一個(gè)對應(yīng)數(shù)值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是上述預(yù)定值為八個(gè)像素。
6. —種圖像轉(zhuǎn)換裝置，將原始平面圖像轉(zhuǎn)換至三維效果圖像，其特征是上述原始平面圖像由多個(gè)三角形組成，包含選擇模塊，用以選擇上述原始平面圖像中，橫向尺寸與縱向尺寸中的 - 一個(gè)超過預(yù)定值的三角形，以及選擇上述三角形中的--條直線；處理模塊，用以計(jì)算上述直線中的第一對應(yīng)數(shù)值，其與第一像素坐標(biāo) 值相乘后，可得轉(zhuǎn)換至上述三維效果圖像的第一對應(yīng)像素坐標(biāo)值，并用以 根據(jù)上述直線包含的像素?cái)?shù)目，計(jì)算轉(zhuǎn)換差數(shù)值，以及用以和差運(yùn)算上述 第一對應(yīng)數(shù)值以及上述第一對應(yīng)數(shù)值平方與上述轉(zhuǎn)換差數(shù)值的乘積，以得 到下一個(gè)對應(yīng)數(shù)值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征是上述處理模塊還用以計(jì)算上 述第一對應(yīng)數(shù)值的倒數(shù)，與最后對應(yīng)數(shù)值的倒數(shù)，以及將上述兩個(gè)倒數(shù)的 差數(shù)值除以上述直線包含的像素?cái)?shù)目，以得到上述轉(zhuǎn)換差數(shù)值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征是上述處理模塊還用以將上述 第一對應(yīng)數(shù)值加上上述第一對應(yīng)數(shù)值平方與上述轉(zhuǎn)換差數(shù)值的乘積，以得 到下一個(gè)對應(yīng)數(shù)值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述之裝置，其特征是上述處理模塊還用以將上述 第一對應(yīng)數(shù)值減去上述第一對應(yīng)數(shù)值平方與上述轉(zhuǎn)換差數(shù)值的乘積，以得 到下一個(gè)對應(yīng)數(shù)值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征是上述預(yù)定值為八個(gè)像素。
全文摘要
一種圖像轉(zhuǎn)換裝置包含選擇模塊及處理模塊。該選擇模塊選擇原始平面圖像中，橫向尺寸與縱向尺寸中的一個(gè)超過預(yù)定值的三角形，以及選擇該三角形中的一條直線。該處理模塊用以計(jì)算該直線中的第一對應(yīng)數(shù)值，其與第一像素坐標(biāo)值相乘后，可得轉(zhuǎn)換至該三維效果圖像的第一對應(yīng)像素坐標(biāo)值，并用以根據(jù)該直線包含的像素?cái)?shù)目，計(jì)算轉(zhuǎn)換差數(shù)值，以及用以和差運(yùn)算該第一對應(yīng)數(shù)值以及該第一對應(yīng)數(shù)值平方與該轉(zhuǎn)換差數(shù)值的乘積，以得到下一個(gè)對應(yīng)數(shù)值。
文檔編號(hào)G06T15/10GK101206767SQ200610168060
公開日2008年6月25日 申請日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者韋嘉驊 申請人:財(cái)團(tuán)法人資訊工業(yè)策進(jìn)會(huì)