消除左右眼图像重影的方法、重影消除器及3D播放器

摘要

本发明适用于数字图像处理领域，提供了一种消除左右眼图像重影的方法、重影消除器及3D播放器；该方法包括下述步骤：将左眼图像与右眼图像进行模板匹配运算，获得在各个坐标处的左眼图像与右眼图像之间的偏差值；根据偏差值同时对左眼图像和右眼图像进行偏移操作。在本发明实施例中，将左眼图像与右眼图像进行模板匹配运算，获得在各个坐标处的左眼图像与右眼图像之间的偏差值；并根据偏差值同时对左眼图像和右眼图像进行偏移操作；通过减小左右眼图像之间的视差达到减轻3D显示中串扰导致的重影的目的；在保持3D显示画面的立体感的同时减轻串扰引起的重影现象，降低观看者的不适感。

说明书

技术领域

本发明属于数字图像处理领域，尤其涉及一种消除左右眼图像重影的方法、 重影消除器及3D播放器。

背景技术

3D显示技术是目前研究与应用的热门领域之一，随着3D显示技术的普及， 电影院已经不再是人们感受立体视觉冲击的唯一选择了；即使在家中人们也可 以通过3D电视机、3D显示器来观赏3D电影、玩3D游戏，享受立体画面带 来的独特体验。

之所以能感受到立体视觉，是因为人类的两只眼睛具有一定的空间距离(约 为6～7cm)，因此左眼看到的景象与右眼看到的景象会有些许差异，这个差异 就是视差，人类的大脑可以解读左右眼景象中的视差并据此判断景象中物体的 远近，从而产生立体视觉。基于以上原理，电视机、显示器等显示设备只需将 同一物体的左眼画面与右眼画面分别呈现至人们的左眼和右眼，即可让人们对 所见的画面产生立体感觉；为了达到这一目的，人们开发出了许多3D显示技 术，如快门式3D、裸眼3D、偏光式3D等，但这些技术在将3D画面呈现于人 眼时都或多或少地会有串扰现象，即人的左眼接收到了部分右眼画面，同时右 眼也接收到了部分左眼画面，这样人们看到的画面就产生了重影，这会导致观 赏者舒适度的下降。

目前已有一些技术用于减少串扰的影响，例如对于快门式3D，减少串扰的 方式主要是采用240Hz液晶屏，240Hz液晶屏在左右眼图像间插入一场黑场， 以达到减少串扰的目的，该方法虽有效，但面板成本较高。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种消除左右眼图像重影的方法，旨在减小 串扰导致的重影，且在不增加硬件成本的情况下降低串扰现象给观赏者带来的 不适感。

本发明实施例提供的一种消除左右眼图像重影的方法包括下述步骤：

S3：将左眼图像与右眼图像进行模板匹配运算，获得在各个坐标处的左眼 图像与右眼图像之间的偏差值；

S4：根据所述偏差值同时对左眼图像和右眼图像进行偏移操作。

更进一步地，所述步骤S3具体包括：

S31：在右眼图像(R)中以坐标(x，y)的像素为中心取一个尺寸为N×N像 素的子图像作为用于匹配的模板(T)；

S32：在左眼图像(L)中以坐标(x，y)的像素为中心取一个尺寸为N×M像 素的子图像作为待匹配图像区域(S)；所述M、N为正整数，所述M＞N；

S33：通过所述模板(T)在所述待匹配图像区域(S)中进行匹配计算获 得最佳匹配位置点，所述最佳匹配位置点的水平坐标(p)与待匹配图像区域(S) 的中心点的水平坐标(c)之间的偏差(d)即为右眼图像在(x，y)坐标处与左眼 图像的偏差值；

S34：在右眼图像的每个坐标位置都重复步骤S31至步骤S33，获得在各个 坐标处的右眼图像与左眼图像之间的偏差。

更进一步地，在步骤S33中，获得最佳匹配位置点的定量度量指标为归一 化互相关系数、偏差平方和或偏差绝对值和。

更进一步地，步骤S4具体包括：

S41：针对每一个像素点都重复以下步骤A和步骤B；

步骤A：根据步骤S3得到右眼图像(R)像素点(x，y)处的偏移量(d)， 根据公式x′＝x+0.5×d×k进行计算求出右眼图像(R)新像素点的横坐标x′， 将右眼图像(R)像素点(x，y)移动到右眼图像(R)像素点(x′，y)处；

步骤B：根据步骤S3得到右眼图像(R)像素点(x，y)处的偏移量(d)， 根据公式x″＝x-0.5×d×k进行计算求出新像素点的横坐标x″，将左眼图像 (L)像素点(x+d，y)移动到左眼图像(L)像素点(x″，y)处；其中，k为一 个控制实际偏移量的系数，0≤k≤1；

S42：根据S41中得到的各个像素点的偏移量，对左右眼图像做偏移操作。

更进一步地，在步骤S3之前还包括下述步骤：

S1：抓取左眼图像和右眼图像；

S2：将抓取的左右眼彩色图像转换为灰度图像。

更进一步地，所述步骤S2具体为：使用YUV图像中的Y通道数据作为灰 度图像数据，或使用RGB图像中的任一通道数据作为灰度图像数据，或将RGB 图像中三个颜色通道的数据的加权和作为灰度图像数据。

本发明实施例的目的还在于提供一种重影消除器，包括：

模板匹配运算模块，将左眼图像与右眼图像进行模板匹配运算，获得在各 个坐标处的左眼图像与右眼图像之间的偏差值；以及

偏移操作模块，根据所述偏差值同时对左眼图像和右眼图像进行偏移操作。

更近一步地，所述模板匹配运算模块包括：

模板获取模块，在右眼图像(R)中以坐标(x，y)的像素为中心取一个尺寸 为N×N像素的子图像作为用于匹配的模板(T)；

待匹配图像获取模块，在左眼图像(L)中以坐标(x，y)的像素为中心取一个 尺寸为N×M像素的子图像作为待匹配图像区域(S)；

偏差值获取模块，通过所述模板(T)在所述待匹配图像区域(S)中进行 匹配计算获得最佳匹配位置点，所述最佳匹配位置点的水平坐标(p)与待匹配 图像区域(S)的中心点的水平坐标(c)之间的偏差(d)即为右眼图像在(x，y) 坐标处与左眼图像的偏差值；

循环模块，在右眼图像的每个坐标位置都重复操作获得在各个坐标处的右 眼图像与左眼图像之间的偏差值；所述M、N为正整数，所述M＞N。

本发明实施例的目的还在于提供一种包括上述的重影消除器的3D播放器。

在本发明实施例中，将左眼图像与右眼图像进行模板匹配运算，获得在各 个坐标处的左眼图像与右眼图像之间的偏差值；并根据所述偏差值同时对左眼 图像和右眼图像进行偏移操作；通过减小左右眼图像之间的视差达到减轻3D显 示中串扰导致的重影的目的；在保持3D显示画面的立体感的同时减轻串扰引起 的重影现象，降低观看者的不适感。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种消除左右眼图像重影的方法的流程图；

图2示出了本发明实施例提供的模块匹配原理图，具体地，(a)表示在左 眼图像中抽取待匹配图像区域S的示意图；(b)表示在右眼图像中抽取用于匹 配的模板T的示意图；

图3是本发明实施例提供的当模板T在待匹配图像区域S中移动到最佳匹 配位置时的示意图；

图4A是本发明实施例提供的未经偏移时左眼图像和右眼图像叠加生成的 一帧图像示意图；

图4B是本发明实施例提供的采用偏移系数为1将左眼图像和右眼图像叠 加生成的一帧图像示意图；

图4C是本发明实施例提供的采用偏移系数为0.5将左眼图像和右眼图像叠 加生成的一帧图像示意图；

图5是本发明实施例提供的重影消除器的模块结构原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的消除左右眼图像重影的方法属于数字图像处理、3D显 示技术领域；图1示出了该方法的具体实现流程，为了便于说明，仅示出了与 本发明实施例相关的部分，详述如下：

本发明实施例提供的一种消除左右眼图像重影的方法包括下述步骤：

S3：将左眼图像与右眼图像进行模板匹配运算，获得在各个坐标处的左眼 图像与右眼图像之间的偏差值；

S4：根据所述偏差值同时对左眼图像和右眼图像进行偏移操作。

本发明实施例提供的消除左右眼图像重影的方法利用图像模板匹配技术求 得左眼图像与右眼图像之间的偏差，再根据偏差对左眼图像与右眼图像进行偏 移调整以减小该偏差值，这样就达到了减小左右眼图像之间视差的目的，也即 减轻了3D显示中串扰导致的重影现象。

图2示出了本发明实施例提供的模块匹配原理图，具体地，(a)表示在左 眼图像中抽取待匹配图像区域S的示意图；(b)表示在右眼图像中抽取用于匹 配的模板T的示意图。

为了更好的阐述本发明，如图2所示，定义一个二维平面坐标系：以图像 的左上角顶点为原点，水平方向向右为X轴正方向，垂直方向向下为Y轴正方 向，X轴和Y轴坐标以像素为单位。

在本发明实施例中，步骤S3具体包括：

S31在右眼图像R中以坐标(x，y)的像素为中心取一个尺寸为N ×N像素(N 为正整数)的子图像作为用于匹配的模板T；

S32：在左眼图像L中以坐标(x，y)的像素为中心取一个尺寸为N×M像素的 子图像作为待匹配图像区域S；其中M、N为正整数，M＞N；

S33：如附图3所示；通过模板T在待匹配图像区域S中进行匹配计算获 得最佳匹配位置点，该最佳匹配位置点的水平坐标p与待匹配图像区域S的中 心点的水平坐标c之间的偏差d即为右眼图像在(x，y)坐标处与左眼图像的偏差 值；

S34：在右眼图像的每个坐标位置都重复步骤S31至步骤S33，获得在各个 坐标处的右眼图像与左眼图像之间的偏差。

作为本发明的一个实施例，在步骤S33中，对匹配程度的定量度量指标可 以为NCC(Normalized Cross Correlation，归一化互相关系数)、SSD(Sum of  Squared Defferences，偏差平方和)或SAD(Sum of Absolute Defferences，偏差绝 对值和)，还可以为其它类似的度量指标。

在本发明实施例中，求解左右眼图像中各个像素在水平方向上的偏差值主 要是基于模板匹配技术来实现的，在进行匹配计算之前需要将彩色图像转换为 灰度图像，具体地可以使用YUV图像中的Y通道数据作为灰度图像数据，还 可以使用RGB图像中的任一通道数据作为灰度图像数据，或将RGB图像中三 个颜色通道的数据的加权和作为灰度图像数据。

进一步的S33中模板T在待匹配图像区域S中进行匹配计算以找到最佳匹 配位置的过程如图3所示，设当模板T在待匹配图像区域S中移动到图中所示 位置时可得到最佳匹配度。(根据选择的定量度量指标的不同，最佳匹配度可 为匹配度的最大值，最佳匹配度也可为匹配度的最小值)则模板T的当前位置 即为最佳匹配位置，该位置中心点的水平坐标p与待匹配图像区域S的中心点 的水平坐标c的偏差d即为右眼图像在(x，y)坐标处与左眼图像的偏差值。

以上过程对右眼图像的每个坐标位置都重复一遍，即可得到右眼图像各个 坐标处与左眼图像的偏差值。模板匹配是一种比较耗时的运算，但目前已有一 些方法可以巧妙地降低计算量以加快其计算速度，关于模板匹配的具体计算过 程及其优化方法为图像处理领域的公知技术，具体可参考相关文献，此处不再 赘述。

在本发明实施例中，步骤S4具体包括：

S41：针对每一个像素点都重复以下步骤A和步骤B；

步骤A：根据步骤S3得到右眼图像R像素点(x，y)处的偏移量d，代入公 式1进行计算求出右眼图像R新像素点的横坐标x′：

x′＝x+0.5×d×k(公式1)

得到右眼图像R像素点(x，y)需要移动到右眼图像R像素点(x′，y)处；

步骤B：根据步骤S3得到右眼图像R像素点(x，y)处的偏移量d，代入公 式2进行计算求出新像素点的横坐标x″

x″＝x-0.5×d×k(公式2)

得到左眼图像L像素点(x+d，y)需要移动到左眼图像L像素点(x″，y) 处；

其中，公式1和2中的k为一个控制实际偏移量的系数，0≤k≤1，k取值 越大则左右眼图像的偏移越大，偏移操作之后的左右眼图像间的视差越小，k 的取值可根据不同情况调整。

S42：根据S41中得到的各个像素点的偏移量，对左右眼图像做偏移操作。

在本发明实施例中，如图1所示，在步骤S3之前还包括下述步骤：

S1：抓取对应的左眼图像和右眼图像；

S2：将抓取的左右眼彩色图像转换为灰度图像。

作为本发明的一个实施例，步骤S2具体为：使用YUV图像中的Y通道数 据作为灰度图像数据，或使用RGB图像中的任一通道数据作为灰度图像数据， 或将RGB图像中三个颜色通道的数据的加权和作为灰度图像数据。

在本发明实施例中，如图1所示，消除左右眼图像重影的方法在步骤S4 之后还包括下述步骤：

步骤S5：将经过偏移操作处理之后的左眼图像和右眼图像输出显示；

步骤S6：判断是否退出，若是，则结束；若否，则返回至步骤S1。

图4A表示未经偏移时左眼图像和右眼图像叠加生成的一帧图像；具体的 叠加方式可以为将左眼图像与右眼图像隔行交错排列；图4B所示为使用本发 明的方法将左右眼图像偏移后再叠加生成的一帧图像，为了使偏移效果更明显 以说明本方法的有效性，这里的偏移系数k设为1。由图中可见，偏移之前由 于左右眼图像间视差较大而导致明显的重影，在发生串扰时这样的重影会引起 观看者的不适感；进行偏移之后重影现象大大改善。在实际操作中，偏移系数 k的取值可根据情况进行调整，以便在减轻重影现象的同时依然能够保证观看 3D画面时的立体感，图4C所示为k取0.5时的实验结果。以上实施例是以从 右眼图像中抽取模板T，从左眼图像中抽取待匹配图像区域S为例进行说明， 但同样可以从左眼图像中抽取模板T，从右眼图像中抽取待匹配图像区域S进 行计算，计算方法与上述步骤描述相似，不再赘述。

作为本发明的一个实施例，对于图像边缘像素的处理，可采取像素复制或 填0的方式。

本发明实施例还在于提供一种重影消除器，该装置可以应用于3D播放器 中，具体地，如图5所示，该重影消除器包括：模板匹配运算模块100和偏移操 作模块200；其中模板匹配运算模块100将左眼图像与右眼图像进行模板匹配运 算，获得在各个坐标处的左眼图像与右眼图像之间的偏差值；偏移操作模块200 根据偏差值同时对左眼图像和右眼图像进行偏移操作。

作为本发明的一个实施例，模板匹配运算模块包括：模板获取模块101、 待匹配图像获取模块102、偏差值获取模块103和循环模块104；模板获取模块 101在右眼图像R中以坐标(x，y)的像素为中心取一个尺寸为N×N像素的子图像 作为用于匹配的模板T；

待匹配图像获取模块102在左眼图像L中以坐标(x，y)的像素为中心取一个 尺寸为N×M像素的子图像作为待匹配图像区域S；

偏差值获取模块103通过模板T在待匹配图像区域S中进行匹配计算获得 最佳匹配位置点，最佳匹配位置点的水平坐标p与待匹配图像区域S的中心点 的水平坐标c之间的偏差d即为右眼图像在(x，y)坐标处与左眼图像的偏差值；

循环模块104在右眼图像的每个坐标位置都重复操作获得在各个坐标处的 右眼图像与左眼图像之间的偏差值；所述M、N为正整数，所述M＞N。

本发明实施例提供的重影消除器通过减小左右眼图像间的视差达到减轻 3D显示中串扰导致的重影的目的。

在本发明实施例中，消除左右眼图像重影的方法将左眼图像与右眼图像进 行模板匹配运算，获得在各个坐标处的左眼图像与右眼图像之间的偏差值；并 根据所述偏差值同时对左眼图像和右眼图像进行偏移操作；通过减小左右眼图 像之间的视差达到减轻3D显示中串扰导致的重影的目的；在保持3D显示画面的 立体感的同时减轻串扰引起的重影现象，降低观看者的不适感。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。