[發明專利]產生具有景深效果的圖像的方法和裝置

有效

• 申請號: 201110425934.6
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN103164868B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 江國昌;葉思義
• 申請（專利權）人: 金耀有限公司
• 主分類號: G06T15/10
• 分類號: G06T15/10;H04N13/00
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司11258
• 代理人: 李曉冬

技術領域

本發明一般地涉及圖像處理，更具體地，涉及快速計算圖像景深以產生具有景深效果的圖像的方法和裝置。

背景技術

人的視覺系統或照相機的光學系統都具有有限的景深(Depth of Field，DOF)。人眼或照相機在聚焦完成后，在被聚焦的平面前后一定距離內的物體都能在人眼或照相機中成清晰的像。這段距離便叫做景深。這段距離之外的物體將變得模糊。因此，現實世界中，人感受到的影像或照相機拍攝的圖像，會有某些距離的景物清楚而某些距離的景物模糊的效果，即景深效果。

然而，傳統的計算機繪圖并不具有景深效果。例如，在計算機三維(3D)繪圖技術中，將3D空間圖形投影到二維(2D)平面上，產生可以顯示的平面圖像。如果不進行特殊的處理，深度方向上各個距離的物體都清晰地投影在平面圖像上，造成圖像看上去在深度方向上的每個平面都被清楚地聚焦，并沒有景深效果。這使得圖像看上去缺少立體感和層次感。

為了使得圖像看上去更加立體和有層次感，接近人在真實世界中的視覺效果，希望在圖像中加入景深效果。例如，使得圖像中近距離的人臉很清晰，而遠處的人臉比較模糊。

在3D繪圖學中制造景深效果，通常的做法是融合兩張圖像，其中一張是原始圖像，另一張是該原始圖像的模糊版本。但是，如何控制融合是一個問題。如果沒有良好的算法，最終產生的圖像可能效果并不好，例如感覺不真實或者層次不自然。

另外，為了產生景深效果，傳統算法通常需要較大的計算量，尤其要使用浮點數運算。通常，只有在具有專門的3D圖形加速裝置或圖像處理器(GPU)的平臺上才能實現景深效果。而對于沒有GPU或沒有硬件浮點數運算能力的設備，例如普通的電視機或普通的移動電話機等，難以在其上對圖像加入景深效果。

發明內容

本發明提出了一種快速計算融合參數的技術，利用該融合參數，將清晰圖像和模糊圖像相融合，從而產生具有景深效果的圖像。

根據本發明的一個方面，提供了一種圖像處理方法，包括：根據圖像的每個子部分的深度計算每個子部分的融合參數；對圖像進行模糊化以生成模糊化圖像；以及根據融合參數將該圖像與模糊化圖像融合，以生成具有景深效果的圖像，其中，在模糊度變化區間中，融合參數是基于正弦函數或余弦函數計算的。

根據本發明的另一個方面，提供了一種圖像處理裝置，包括：圖像緩沖器，被配置為存儲圖像；深度緩沖器，被配置為存儲圖像的每個子部分的深度信息；融合參數計算單元，被配置為根據圖像的每個子部分的深度計算每個子部分的融合參數；模糊圖像計算單元，被配置為對圖像進行模糊化以生成模糊化圖像；以及融合單元，被配置為根據融合參數將該圖像與模糊化圖像融合，以生成具有景深效果的圖像，其中，融合參數計算單元被配置為基于正弦函數或余弦函數計算模糊度變化區間中的融合參數。

根據本發明的另一個發明，提供了一種用于圖像處理的裝置，包括：用于根據圖像的每個子部分的深度計算每個子部分的融合參數的裝置；用于對圖像進行模糊化以生成模糊化圖像的裝置；以及用于根據融合參數將該圖像與模糊化圖像融合，以生成具有景深效果的圖像的裝置，其中，在模糊度變化區間中，融合參數是基于正弦函數或余弦函數計算的。該裝置可以用軟件實現為功能模塊構架。

根據本發明的一種實現方式，在模糊度變化區間中，融合參數的值b按照以下公式計算：

其中，d是圖像子部分的深度值，d′是模糊度變化區間的清晰一端的端點深度值，d″是模糊度變化區間的模糊一端的端點深度值，sin()是正弦函數。

根據本發明的另一種實現方式，在模糊度變化的區間中，融合參數的值b按照以下公式計算：

其中，d是圖像子部分的深度值，d′是模糊度變化區間的清晰一端的端點深度值，d″是模糊度變化區間的模糊一端的端點深度值，cos()是余弦函數。

根據本發明的一種實現方式，如果圖像子部分的深度值在景深區間中，則融合參數為0；如果圖像子部分的深度值在完全模糊區間中，則融合參數為1。

根據本發明的一種實現方式，融合參數可以與模糊計算核心的大小相對應。

根據本發明的一種實現方式，計算都是使用定點數完成的。

根據本發明的一種實現方式，正弦或余弦函數的值是通過查表和差值的方式得到的。

根據本發明的一種實現方式，除法運算都使用乘法來代替。

根據本發明的一種實現方式，每個圖像子部分是圖像中的一個像素。