RU78958U1 - VOLUME IMAGE RECEIVING AND RECOVERY SYSTEM - Google Patents
VOLUME IMAGE RECEIVING AND RECOVERY SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU78958U1 RU78958U1 RU2008128518/22U RU2008128518U RU78958U1 RU 78958 U1 RU78958 U1 RU 78958U1 RU 2008128518/22 U RU2008128518/22 U RU 2008128518/22U RU 2008128518 U RU2008128518 U RU 2008128518U RU 78958 U1 RU78958 U1 RU 78958U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- matrix
- image
- screen
- external
- cell
- Prior art date
Links
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 96
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Abstract
1. Система получения и восстановления объемного изображения содержит плоский экран, который выполнен в виде сдвоенной матрицы, внешняя матрица которого выполнена из управляемых ячеек, обладающих свойством попеременно пропускать свет от объекта съемки, а внутренняя матрица выполнена из светочувствительных ячеек, непосредственно отображающих объект съемки, причем каждая ячейка внешней матрицы представляет собой управляемую на основе жидкокристаллической или иной структуры микроскопическую линзу или отверстие малого диаметра, реализующее эффект камеры-обскуры; система выполнена с возможностью формировать камеру съемки в виде участка внешней матрицы, центральная ячейка которой открыта для пропускания света, и кадра внутренней матрицы, состоящего из прямоугольного массива пикселей, фиксирующих изображение; причем в системе присутствует n камер, число которых определяется по формуле, где d- размер камеры, w - ширина экрана и h-высота экрана.2. Система получения и восстановления объемного изображения по п.1, отличающаяся тем, что каждая ячейка внутренней матрицы представляет собой светочувствительный элемент, соответствующий одному пикселю изображения.1. The system for obtaining and restoring a three-dimensional image contains a flat screen that is made in the form of a dual matrix, the external matrix of which is made of controlled cells that have the property of alternately transmitting light from the subject, and the inner matrix is made of photosensitive cells that directly display the subject, each cell of the external matrix is a microscopic lens or a small diameter hole controlled on the basis of a liquid crystal or other structure; yuschee camera obscura effect; the system is configured to form a shooting camera in the form of a portion of an external matrix, the central cell of which is open for transmitting light, and a frame of the internal matrix, consisting of a rectangular array of pixels capturing the image; moreover, there are n cameras in the system, the number of which is determined by the formula, where d is the camera size, w is the screen width and h is the screen height. 2. The system for obtaining and restoring a three-dimensional image according to claim 1, characterized in that each cell of the internal matrix is a photosensitive element corresponding to one pixel of the image.
Description
Полезная модель относится к средствам получения и воспроизведения объемного изображения и может быть использована при получении объемных фотографий, для реализации объемного телевидения, в видеофонах, в компьютерных играх, в наружной рекламе, для оформления витрин и т.д.The utility model relates to a means of obtaining and reproducing a three-dimensional image and can be used to obtain three-dimensional photographs, for the implementation of three-dimensional television, in video phones, in computer games, in outdoor advertising, for window dressing, etc.
Уровень техникиState of the art
Известен способ получения фотографий, реализующих эффект объемного изображения, с использованием набора мелких цилиндрических линз. Приклеенный к ней отпечаток представляет собой картинку из полос, каждая полоса отклоняется микролинзой под определенным углом так, что в левый и правый глаз попадают немного различающиеся картинки, и мы видим либо объемное изображение, либо меняющиеся с углом поворота вариокадры. Оптическим аналогом линзового растра является решетчатый растр, состоящий из чередующихся прозрачных и непрозрачных полос. Точно также небольшие отверстия - камеры-обскуры - являются аналогом линзы (журнал «ФОТО Сибирский успех», 2003, г.Новосибирск, статья «История растровых стерео- и варио-изображений»).A known method of obtaining photographs realizing the effect of a volumetric image using a set of small cylindrical lenses. The fingerprint glued to it is a picture of the stripes, each strip is deflected by the microlens at a certain angle so that slightly different pictures fall into the left and right eyes, and we see either a three-dimensional image or changing with the angle of rotation of the varioframe. An optical analogue of a lens raster is a trellis raster, consisting of alternating transparent and opaque stripes. Likewise, small holes - pinhole cameras - are analogous to a lens (PHOTO Siberian Success magazine, 2003, Novosibirsk, article “History of raster stereo and vario-images”).
Габриэлю Липпману принадлежит идея получения объемной фотографии с помощью пластины, состоящей из набора мелких сферических линз (интегральная фотография). Подобный способ применительно к объемной кинематографии и телевидению упоминался в патенте №2098855 (10.12.1997), автор Голенко Г.Г. (по данным на 29.04.2008 прекратил действие). Источник изображения в этом патенте выполнен в виде единого двумерного объекта, а линзы оптического линзового растра выполнены в сагиттальном сечении с переменным радиусом кривизны, изменяющимся по закону стохастически осциллирующей или периодической функции.Gabriel Lippmann has the idea of obtaining volumetric photographs using a plate consisting of a set of small spherical lenses (integral photograph). A similar method as applied to volumetric cinematography and television was mentioned in patent No. 2098855 (12/10/1997), author Golenko G.G. (according to data dated April 29, 2008, it has expired). The image source in this patent is made in the form of a single two-dimensional object, and the lenses of the optical lens raster are made in a sagittal section with a variable radius of curvature that varies according to the law of a stochastically oscillating or periodic function.
Недостатком такого способа при получении телевизионного объемного изображения является снижение разрешающей способности изображения, поскольку каждой микролинзе соответствует набор пикселей, то есть разрешающая способность The disadvantage of this method when receiving a television three-dimensional image is a decrease in the resolution of the image, since each microlens corresponds to a set of pixels, that is, the resolution
изображения соответствует количеству микролинз в растре, количество которых в несколько раз меньше количества пикселей в передаваемом изображении. Известны также способы создания объемного изображения с помощью стереоскопической системы, сепарация ракурсов для левого и правого глаз зрителя осуществляется при помощи поляроидных очков (патенты №2006123344, №2096926, №2113771, №2202860).В некоторых случаях предлагается модификация телевизионных сигналов при трансляции объемных изображений в виде стереоизображений (патент №2211545).image corresponds to the number of microlenses in the raster, the number of which is several times less than the number of pixels in the transmitted image. There are also known methods of creating a three-dimensional image using a stereoscopic system, the separation of angles for the left and right eyes of the viewer is carried out using polaroid glasses (patents No. 2006123344, No. 2096926, No. 2113771, No. 2202860). In some cases, a modification of television signals when broadcasting volumetric images in the form of stereo images (patent No. 2211545).
Недостатком такого способа является использование зрителями дополнительного оборудования - поляроидных очков, для разделения изображений для разных глаз. Известны способы формирования и восстановления объемных изображений путем измерений координат снимаемых объектов, определения положения глаз зрителя, вычисления требуемого параллакса для каждого зрителя (патент №2097940). Подобная технология слишком сложна для реализации и массового использования, как в телевидении, так и в кинематографе. Наиболее перспективное использование целесообразно в компьютерных играх, тренажерах. Также публиковались способы получения и восстановления объемных изображений с использованием светоизлучающих элементов, перемещающихся по циклической траектории в пространстве (путем вращения) и создающих реалистичное объемное изображение (патент № 2173893).The disadvantage of this method is the use by viewers of additional equipment - polaroid glasses, to separate images for different eyes. Known methods for the formation and restoration of three-dimensional images by measuring the coordinates of captured objects, determining the position of the eyes of the viewer, calculating the required parallax for each viewer (patent No. 2097940). Such a technology is too complicated for implementation and mass use, both in television and in cinema. The most promising use is advisable in computer games, simulators. Also published methods of obtaining and restoring volumetric images using light-emitting elements moving along a cyclic path in space (by rotation) and creating a realistic volumetric image (patent No. 2173893).
Такой способ также довольно сложен для реализации при создании объемного телевидения или кинематографа и наиболее применим при создании в рекламных целях изображения определенных объектов.This method is also quite difficult to implement when creating surround television or cinema and is most applicable when creating images of certain objects for advertising purposes.
Технический результат заключается в том, что система исключает использование зрителями поляроидных очков, не требует вычисления положения глаз зрителей, не предусматривает движущиеся детали. Также обеспечивается повышение разрешающей способности обычного телевизионного или компьютерного изображения. Система позволяет воспроизвести систему экрана, одновременно снимающего сюжет и воспроизводящего объемное изображение.The technical result is that the system excludes the use of spectators of polaroid glasses, does not require calculation of the position of the eyes of the audience, does not provide moving parts. An increase in the resolution of a conventional television or computer image is also provided. The system allows you to play back a screen system that simultaneously captures the plot and reproduces a three-dimensional image.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг.1 показано устройство внутренней матрицы; стрелками схематично показано Figure 1 shows the device of the internal matrix; arrows schematically shown
направление обхода, где 1 - ячейка внутренней матрицы, 2 - внутренняя матрица, 3 - внешняя матрица, 4 - центральная открытая ячейка внешней матрицы, 5 - кадр внутренней матрицы, 6 - массив пикселей, фиксирующих изображение, 7 - закрытая ячейка внешней матрицы.bypass direction, where 1 is the cell of the inner matrix, 2 is the inner matrix, 3 is the outer matrix, 4 is the central open cell of the outer matrix, 5 is the frame of the inner matrix, 6 is an array of pixels capturing the image, 7 is the closed cell of the outer matrix.
На Фиг.2 показан участок внешней матрицы, центральная ячейка которой «открыта» для пропускания света, и кадр внутренней матрицы, состоящий из прямоугольного массива пикселей, фиксирующих изображение. Стрелками на чертеже показано направление обхода при преобразовании изображения в цифровой вид.Figure 2 shows the portion of the external matrix, the central cell of which is "open" for transmitting light, and the frame of the internal matrix, consisting of a rectangular array of pixels capturing the image. The arrows in the drawing show the bypass direction when converting the image to digital.
На Фиг.3 представлен в разрезе процесс получения объемного изображения (слева) и процесс восстановления этого изображения.Figure 3 presents in section the process of obtaining a three-dimensional image (left) and the recovery process of this image.
На Фиг.4 показан принцип обхода пикселей внутренней матрицы, который является обратным по сравнению с направлением обхода на Фиг.2.Figure 4 shows the principle of the pixel bypass of the internal matrix, which is the opposite of the bypass direction in figure 2.
На Фиг.5 изображена схема, поясняющая процесс съемки объектов и воспроизведения объемного изображения.Fig. 5 is a diagram for explaining a process of capturing objects and reproducing a three-dimensional image.
На Фиг.6 показана схема устройства системы, поясняющая строение сдвоенной матрицы и процессы преобразования изображения в цифровой вид и наоборот.Figure 6 shows a diagram of a system device that explains the structure of a dual matrix and the processes of converting an image into a digital form and vice versa.
На Фиг.7 показана схема, иллюстрирующая «обход» управляемых элементов внешней матрицы и формирование многоракурсного изображения на внутренней матрице.7 is a diagram illustrating the "bypass" of the controlled elements of the external matrix and the formation of a multi-angle image on the internal matrix.
На Фиг.8 показано схематичное изображение сканирования внутренней матрицы при формировании видеосигнала, где 8 - место начала сканирования.On Fig shows a schematic image of the scan of the internal matrix during the formation of the video signal, where 8 is the start of scanning.
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
Заявленный технический результат достигается за счет того, что система получения и восстановления объемного изображения содержит плоский экран, который выполнен в виде сдвоенной матрицы, внешняя матрица которого выполнена из управляемых ячеек, обладающих свойством попеременно пропускать свет от объекта съемки, а внутренняя матрица выполнена из светочувствительных ячеек, непосредственно отображающих объект съемки, причем каждая ячейка внешней матрицы представляет собой управляемую на основе жидкокристаллической или иной структуры микроскопическую линзу или отверстие малого диаметра, реализующее эффект камеры-обскуры; система выполнена с возможностью формировать камеру съемки в виде участка внешней матрицы, центральная ячейка которой открыта для пропускания света, и кадра внутренней матрицы, состоящего из прямоугольного массива пикселей, фиксирующих The claimed technical result is achieved due to the fact that the system for obtaining and restoring a three-dimensional image contains a flat screen that is made in the form of a dual matrix, the external matrix of which is made of controlled cells with the property of alternately transmitting light from the subject, and the internal matrix is made of photosensitive cells directly displaying the subject, and each cell of the external matrix is controllable based on a liquid crystal or other structure a microscopic lens or a small diameter hole that realizes the effect of a pinhole camera; the system is configured to form a shooting camera in the form of a portion of an external matrix, the central cell of which is open for transmitting light, and a frame of the internal matrix, consisting of a rectangular array of pixels fixing
изображение; причем в системе присутствует n камер, число которых определяется по формуле: , где di - размер камеры, w - ширина экрана и h - высота экрана.picture; and in the system there are n cameras, the number of which is determined by the formula: where d i is the size of the camera, w is the width of the screen and h is the height of the screen.
Каждая ячейка внутренней матрицы может представлять собой светочувствительный элемент, соответствующий одному пикселю изображения.Each cell of the internal matrix may be a photosensitive element corresponding to one pixel of the image.
Преимуществом системы является то, что для ее реализации достаточно лишь несколько модифицировать устройства для съемки сюжетов - не видеокамеры или набор видеокамер, а снимающее устройство в виде экрана. Телевизионный сигнал практически не изменяется, но в него вносится дополнительный сигнал, синхронизирующий начало цикла обхода ракурсов многоракурсной системы. При создании телевизионного сигнала требуется некоторая обработка изображения, но при введении специальной адресации пикселей внутренней матрицы, порядок их считывания обеспечит необходимую предварительную обработку сигнала. На воспроизводящем экране возможно переключение изображения от объемного на существующее в настоящее время плоское изображение. Возможна компьютерная обработка объемного изображения для создания эффекта выхода изображения перед экраном.The advantage of the system is that for its implementation it is enough to only modify the devices for shooting scenes - not video cameras or a set of video cameras, but a shooting device in the form of a screen. The television signal practically does not change, but an additional signal is introduced into it, which synchronizes the beginning of the cycle traversing the angles of the multi-angle system. When creating a television signal, some image processing is required, but when introducing a special addressing of the pixels of the internal matrix, the reading order will provide the necessary preliminary signal processing. On the playback screen, it is possible to switch the image from surround to the currently existing flat image. Computer processing of the volumetric image is possible to create the effect of image output in front of the screen.
Предлагаемая система может также использоваться для повышения разрешающей способности обычного телевизионного или компьютерного изображения за счет того, что количество элементов внешней матрицы превышает количество элементов внутренней матрицы.The proposed system can also be used to increase the resolution of a conventional television or computer image due to the fact that the number of elements of the external matrix exceeds the number of elements of the internal matrix.
Создание экрана, одновременно снимающего сюжет и воспроизводящего объемное изображение, способно реализовать идеальную систему видеотелефона, видеоконференций и т.д.Creating a screen that simultaneously captures the plot and reproduces a three-dimensional image is capable of realizing an ideal video phone system, video conferencing, etc.
Система обеспечивает максимальную реалистичность результирующих изображений. В основу системы положен принцип, согласно которому при отображении объемного объекта каждая точка экрана должна нести информацию обо всем объекте. Таким образом, эффект объема изображения создается за счет записи, обработки и передачи избыточной информации.The system provides maximum realism of the resulting images. The system is based on the principle that when displaying a three-dimensional object, each point on the screen should carry information about the entire object. Thus, the effect of image volume is created by recording, processing and transmitting redundant information.
Обычно избыток информации ограничивается созданием стереоизображения, рассматриваемого при помощи специальных растров или с использованием специальных очков.Typically, the excess of information is limited to creating a stereo image, viewed using special rasters or using special glasses.
В данной системе подобное ограничение снимается за счет распределения избыточной информации в пространстве и времени, и для просмотра восстановленного изображения In this system, such a restriction is removed due to the distribution of redundant information in space and time, and to view the restored image
не требуется никаких дополнительных приспособлений и устройств, а также нет необходимости в интерактивном процессе с определением положения зрителя. Для преобразования объемного изображения в цифровой вид применяется плоский «многоракурсный экран» в виде сдвоенной матрицы: внешняя матрица состоит из управляемых ячеек, которые попеременно пропускают свет от объекта съемки, а внутренняя или внутренняя матрица состоит из светочувствительных ячеек, непосредственно отображающих объект съемки. Размеры «многоракурсного экрана» соответствуют размеру дисплея, на котором будет восстанавливаться изображение. Каждая ячейка внешней матрицы представляет собой управляемую на основе жидкокристаллической или иной структуры микроскопическую линзу или, в простейшем случае, просто отверстие малого диаметра, реализующее эффект камеры-обскуры. При этом управление ячейками внешней матрицы осуществляется поочередным «открытием» для прохождения света. Каждая ячейка (1) внутренней матрицы (2) представляет собой светочувствительный элемент, соответствующий одному пикселю изображения (см. Фиг.1). При этом малый относительный размер ячейки внешней матрицы обеспечивает резкость изображения.no additional fixtures and devices are required, and there is no need for an interactive process with determining the position of the viewer. To convert a three-dimensional image into digital form, a flat “multi-angle screen” in the form of a double matrix is used: the external matrix consists of controlled cells that alternately transmit light from the subject, and the inner or inner matrix consists of photosensitive cells that directly display the subject. The dimensions of the "multi-angle screen" correspond to the size of the display on which the image will be restored. Each cell of the external matrix is a microscopic lens controlled on the basis of a liquid crystal or other structure or, in the simplest case, simply a small diameter hole that realizes the effect of a pinhole camera. In this case, the cells of the external matrix are controlled by alternate “opening” for the passage of light. Each cell (1) of the internal matrix (2) is a photosensitive element corresponding to one pixel of the image (see Figure 1). Moreover, the small relative cell size of the external matrix provides image sharpness.
В сдвоенной матрице можно условно выделить элементы, которые в один момент времени формируют полное изображение объекта - это своего рода миниатюрные фотокамеры. Одной такой мини-камере соответствуют: участок внешней матрицы (3), центральная ячейка (4) которой «открыта» для пропускания света, и кадр внутренней матрицы (5), состоящий из прямоугольного массива (6) пикселей, фиксирующих изображение (см. Фиг.2). Стрелками на чертеже показано направление обхода при преобразовании изображения в цифровой вид.In a dual matrix, it is possible to conditionally distinguish elements that at one moment in time form a complete image of an object - these are a kind of miniature cameras. One such mini-camera corresponds to: a section of the external matrix (3), the central cell (4) of which is “open” for transmitting light, and a frame of the internal matrix (5), consisting of a rectangular array (6) of pixels capturing the image (see Fig. .2). The arrows in the drawing show the bypass direction when converting the image to digital.
Чтобы достичь высокой плотности ракурсов, они распределяются не только в пространстве, но и во времени, то есть два ракурса расположены рядом друг с другом - соседние «линзы», при этом считывание изображения этих соседних ракурсов осуществляется в последовательные моменты времени.In order to achieve a high density of angles, they are distributed not only in space, but also in time, that is, two angles are located next to each other - adjacent "lenses", while the image of these neighboring angles is read at successive times.
То есть при сканировании изображения мини-камера сдвигается всего на одну ячейку внешней матрицы (на одну своего рода «линзу») - на Фиг.1 стрелками схематично показано направление обхода. Все мини-камеры обходят прямоугольную область -«область обхода одной мини-камеры», соответствующую кадру изображения на внутренней матрице - эта область на Фиг.1 показана черными линиями на поверхности внешней матрицы.That is, when scanning the image, the mini-camera shifts by only one cell of the external matrix (by one kind of “lens”) - in Fig. 1, the arrows show the bypass direction schematically. All mini-cameras bypass the rectangular area - the "bypass area of one mini-camera" corresponding to the image frame on the internal matrix - this area in Fig. 1 is shown by black lines on the surface of the external matrix.
Размер мини-камеры (di) определяется размером кадра внутренней матрицы. От размера кадра зависит угол, под которым можно рассматривать результирующее изображение. Количество мини-камер зависит от размеров «многоракурсного экрана» (w - ширина и h - высота) и равно: .The size of the mini-camera (d i ) is determined by the frame size of the internal matrix. The angle at which the resulting image can be viewed depends on the frame size. The number of mini-cameras depends on the size of the "multi-angle screen" (w - width and h - height) and is equal to: .
Таким образом, в один момент экспозиции преобразуется в цифровой вид n элементарных кадров. В следующий момент времени все мини-камеры, равно как и все ракурсы, «сдвигаются» на одну ячейку внешней матрицы. Цикл переключения мини-камер должен иметь достаточно малую продолжительность, чтобы обеспечивать немерцающее изображение объекта.Thus, at one moment of exposure, n elementary frames are converted into a digital form. At the next moment in time, all mini-cameras, as well as all camera angles, are “shifted” by one cell of the external matrix. The switching cycle of mini-cameras should be short enough to provide a flicker-free image of the object.
Восстановление изображения из цифрового вида осуществляется с помощью такой же сдвоенной матрицы, внешняя матрица которой также состоит из управляемых ячеек, попеременно пропускающих свет от внутренней матрицы, на которой воспроизводится изображение. Переключение ячеек внешней матрицы осуществляется по тому же алгоритму, как и при съемке объекта, то есть передача информации об открытых ячейках внешней матрицы не происходит.The image is restored from a digital view using the same dual matrix, the external matrix of which also consists of controlled cells that alternately transmit light from the internal matrix on which the image is reproduced. Switching the cells of the external matrix is carried out according to the same algorithm as when shooting an object, that is, information about open cells of the external matrix is not transmitted.
Внутренняя матрица сканируется при получении изображения и при его воспроизведении также по стандартному алгоритму.The internal matrix is scanned upon receipt of the image and during its reproduction also according to the standard algorithm.
Отличительной особенностью процесса сканирования внутренней матрицы при воспроизведении изображения является то, что направление обхода каждого элементарного кадра обратно направлению его обхода при получении изображения, то есть каждый элементарный участок матрицы, соответствующий одному ракурсу съемки, отражается и по вертикальной оси, и по горизонтальной оси. Из Фиг.3 видно, что глаза зрителя видят одну точку объекта съемки в разное время, поскольку элементы внешней матрицы и, следовательно, элементарные кадры переключаются последовательно с частотой, обеспечивающей непрерывное изображение.A distinctive feature of the scanning process of the internal matrix during image reproduction is that the direction of the crawl of each elementary frame is back to the direction of its crawl when receiving the image, that is, each elementary section of the matrix corresponding to one shooting angle is reflected both on the vertical axis and the horizontal axis. Figure 3 shows that the viewer's eyes see one point of the subject at different times, since the elements of the external matrix and, therefore, the elementary frames are switched sequentially with a frequency that provides a continuous image.
Элементарные кадры при воспроизведении сканируются в обратном направлении. Если один кадр, полученный в одном ракурсе, состоит из n*m пикселей, где n - число столбцов, а m - число строк кадра, то обход кадра по координатам съемки i и j при воспроизведении изображения должен выполняться по алгоритму: «номер строки кадра» = n-i, а номер «столбца» = m-j. На Фиг.4 демонстрируется направление сканирования одного кадра внутренней матрицы при восстановлении изображения.The elementary frames during playback are scanned in the opposite direction. If one frame obtained from one angle consists of n * m pixels, where n is the number of columns and m is the number of lines in the frame, then the frame will be traversed according to the shooting coordinates i and j during image playback according to the algorithm: “frame line number "= Ni, and the number of the" column "= mj. Figure 4 shows the scanning direction of one frame of the internal matrix during image restoration.
На Фиг.4 стрелками показано направление обхода пикселей внутренней матрицы, которое является обратным по сравнению с направлением обхода на Фиг.2.In Fig. 4, the arrows show the direction of the pixel bypass of the inner matrix, which is the opposite of the bypass direction of Figure 2.
Предложенная система также делает возможным цифровую обработку изображений с целью получения различных объемных эффектов.The proposed system also makes it possible to digitally process images in order to obtain various volumetric effects.
На Фиг.5 изображена схема, поясняющая процесс съемки объектов и воспроизведения объемного изображения.Fig. 5 is a diagram for explaining a process of capturing objects and reproducing a three-dimensional image.
Здесь слева изображен «многоракурсный» экран, преобразующий изображение объемных объектов в цифровую последовательность. Справа - экран, воспроизводящий снятое объемное изображение. Очевидно отличие снимающей аппаратуры от существующих телекамер.Here on the left is a "multi-angle" screen that converts the image of three-dimensional objects into a digital sequence. On the right is a screen that reproduces the captured volumetric image. Obviously, the difference between the shooting equipment and the existing cameras.
Преобразование объемного изображения в цифровой вид и восстановление изображения из цифровой последовательности, переданной по каналам связи, либо считанной с записывающего устройства, может быть реализовано на основе следующих действий. Основой для вычисления координат управляемых элементов внешней матрицы и координат считывания изображения внутренней матрицы является размер одного ракурса (d), то есть размер изображения, полученный от одного «открытого» элемента внешней матрицы. От базового размера зависит четкость объемного изображения, максимальный угол, под которым можно рассматривать результирующее изображение, а также технические характеристики каналов связи и оборудования, с помощью которого преобразуется изображение. Для удобства назовем прямоугольную область внешней матрицы, которая соответствует по размеру одному ракурсу элементарным кадром, или просто кадром.The conversion of a three-dimensional image into a digital form and restoration of an image from a digital sequence transmitted over communication channels or read from a recording device can be implemented based on the following actions. The basis for calculating the coordinates of the controlled elements of the external matrix and the read coordinates of the image of the internal matrix is the size of one view (d), that is, the size of the image obtained from one "open" element of the external matrix. The clarity of the volume image, the maximum angle at which the resulting image can be viewed, as well as the technical characteristics of communication channels and equipment with which the image is converted, depends on the basic size. For convenience, we call the rectangular region of the external matrix, which corresponds to the size of one view with an elementary frame, or just a frame.
Размер одного ракурса проще всего выразить в пикселях внутренней матрицы. При этом если разрешающая способность внутренней матрицы отличается от разрешающей способности внешней матрицы, то вычисление координат управляемого элемента внешней матрицы будет осуществляться с применением коэффициента, численно равного отношению количества элементов, находящихся на одной стороне элементарного кадра, s к базовому размеру d (в пикселях внутренней матрицы). При этом геометрический размер стороны кадра соответствует геометрическому размеру одного ракурса. Если же и внутренняя матрица, и элементарный кадр внешней матрицы имеют одинаковое количество пикселей на единицу площади, то есть s=d, то одному пикселю внутренней матрицы ставится в соответствие один элемент внешней матрицы.The size of one view is most easily expressed in pixels of the internal matrix. Moreover, if the resolution of the internal matrix is different from the resolution of the external matrix, then the coordinates of the controlled element of the external matrix will be calculated using a coefficient numerically equal to the ratio of the number of elements located on one side of the elementary frame, s to the base size d (in pixels of the internal matrix ) In this case, the geometric size of the side of the frame corresponds to the geometric size of one angle. If both the internal matrix and the elementary frame of the external matrix have the same number of pixels per unit area, that is, s = d, then one element of the external matrix is associated with one pixel of the internal matrix.
Обозначим координаты активного элемента внешней матрицы в пределах элементарного We denote the coordinates of the active element of the external matrix within the elementary
кадра, как х - номер столбца и y-номер строки. Очевидно, что обе координаты, х и у, изменяются от 1 (верхний левый элемент кадра) до величины s (количество элементов внешней матрицы на сторону кадра). Количество элементарных кадров квадратной формы на внешней матрице, шириной w и высотой h, выраженных в пикселях, равно q=w*h/s2.frame, as x is the column number and y is the row number. It is obvious that both coordinates, x and y, vary from 1 (upper left frame element) to s (the number of elements of the external matrix on the side of the frame). The number of elementary square-shaped frames on the external matrix, width w and height h, expressed in pixels, is q = w * h / s 2 .
Обозначим также координаты каждого пикселя внутренней матрицы в пределах всего экрана, как i- номер столбца и j- номер строки. Они изменяются от 1 до, соответственно, w+d и h+d.We also denote the coordinates of each pixel of the internal matrix within the entire screen, as i is the column number and j is the row number. They vary from 1 to, respectively, w + d and h + d.
На Фиг.6 показана схема, поясняющая строение сдвоенной матрицы и процессы преобразования изображения в цифровой вид и наоборот.6 is a diagram for explaining the structure of a dual matrix and processes for converting an image into a digital form and vice versa.
Здесь d - базовый размер одного ракурса, на основе которого формируется алгоритм считывания цифровой информации, а s - количество элементов внешней матрицы, находящихся на стороне квадрата, площадь которого геометрически равна размеру одного ракурса d.Here d is the basic size of one angle, on the basis of which the digital information reading algorithm is formed, and s is the number of elements of the external matrix located on the side of the square, the area of which is geometrically equal to the size of one angle d.
На Фиг.6 на левом верхнем элементарном кадре внешней матрицы (3) стрелками продемонстрировано направление обхода кадра, при котором управляемые ячейки последовательно открываются для пропускания света. По такому же пути осуществляется обход ячеек каждого элементарного кадра (6) внутренней матрицы (2) экрана. Все управляемые элементы всех элементарных кадров (6) связаны параллельно, что упрощает процедуру сканирования всего экрана. При ширине внешней матрицы (3) в w пикселей, одновременно открыты w/s элементов по горизонтали, то есть открыт каждый элемент, отстоящий от предыдущего открытого элемента (5) на s элементов.In Fig. 6, in the upper left elementary frame of the external matrix (3), the arrows show the direction of the frame bypass, in which the controlled cells are sequentially opened to transmit light. The same path is used to bypass the cells of each elementary frame (6) of the internal matrix (2) of the screen. All controllable elements of all elementary frames (6) are connected in parallel, which simplifies the procedure for scanning the entire screen. With the width of the external matrix (3) in w pixels, w / s elements are horizontally open at the same time, that is, each element that is s elements apart from the previous open element (5) is open.
Для наглядности на Фиг.7 показаны четыре последовательных состояния экрана (из s2 подобных состояний), в которых зафиксированы сдвинутые ракурсы на внутренней матрице (2). Каждому из изображенных состояний соответствует один кадр телевизионного изображения, причем для обеспечения непрерывности изображения необходимо обеспечить частоту таких кадров не менее 25 кадров в секунду.For clarity, Fig. 7 shows four successive states of the screen (out of s 2 similar states) in which shifted angles are recorded on the internal matrix (2). Each of the depicted states corresponds to one frame of a television image, and to ensure the continuity of the image, it is necessary to ensure the frequency of such frames at least 25 frames per second.
Внутренняя матрица может сканироваться стандартным образом, формируя видеосигнал, который записывается или передается для воспроизведения. Для обеспечения синхронизации видеосигнал может содержать управляющие импульсы, необходимые для управления внешней матрицей.The internal matrix can be scanned in a standard way, forming a video signal that is recorded or transmitted for playback. To ensure synchronization, the video signal may contain control pulses necessary to control the external matrix.
Аналогичный алгоритм реализуется на внешней матрице (3) экрана, на котором воспроизводится снятое объемное изображение. Однако видеосигнал, полученный после A similar algorithm is implemented on the external matrix (3) of the screen on which the captured volumetric image is reproduced. However, the video signal received after
сканирования внутренней матрицы, должен быть модифицирован таким образом, чтобы получить зеркальное отображение одного ракурса. В этих целях можно зеркальное отображение каждого ракурса получить при снятии изображения с внутренней матрицы, либо при воспроизведении изображения. Однако представляется более удобным такое преобразование выполнить в момент съемки, таким образом видеосигнал будет уже полностью готов для воспроизведения итогового отображения. Итак, при преобразовании изображения внешняя матрица сканируется показанным выше способом, а видеосигнал считывается с внутренней матрицы следующим образом:scanning of the internal matrix should be modified in such a way as to obtain a mirror image of one angle. For these purposes, you can get a mirror image of each angle when taking an image from the internal matrix, or when playing an image. However, it seems more convenient to perform such a conversion at the time of shooting, so the video signal will be fully ready for playback of the final display. So, when converting the image, the external matrix is scanned as shown above, and the video signal is read from the internal matrix as follows:
- счетчик n изменяется в пределах одного кадра от 1 до w*h;- counter n varies within one frame from 1 to w * h;
- начальная точка, откуда начинается сканирование i0=s,j0=s, при формировании последующих многоракурсных изображений начальные координаты вычисляются, как i0=s+x и j0=s+y (здесь х и у - координаты текущего активного элемента внешней матрицы, изменяются от 1 до s);- the starting point from where the scan i 0 = s, j 0 = s starts, when forming the subsequent multi-angle images, the initial coordinates are calculated as i 0 = s + x and j 0 = s + y (here x and y are the coordinates of the current active element external matrix, vary from 1 to s);
- при увеличении счетчика до s2 координаты i и j уменьшаются от i0 и j0 до 1;- when the counter is increased to s 2, the coordinates i and j decrease from i 0 and j 0 to 1;
- после этого текущая координата равна, соответственно, i=k*s+x и j=k*s+у, где k соответствует номеру очередного ракурса и изменяется от 1 до q (см. выше).- after this, the current coordinate is, respectively, i = k * s + x and j = k * s + y, where k corresponds to the number of the next angle and varies from 1 to q (see above).
Схематично данный алгоритм демонстрируется на Фиг.8.Schematically, this algorithm is shown in Fig. 8.
При воспроизведении изображения сканирование внутренней матрицы осуществляется стандартным образом, то есть текущая координата пикселя i и j, которому передается информация, изменяется последовательно от х и у до w и h, соответственно. В аппаратной структуре, следовательно, должен присутствовать вычислительный блок, который выполняет расчет текущих координат активных элементов обеих матриц.When reproducing the image, scanning of the internal matrix is carried out in a standard way, that is, the current coordinate of the pixel i and j to which the information is transmitted, changes sequentially from x and y to w and h, respectively. In the hardware structure, therefore, there must be a computing unit that calculates the current coordinates of the active elements of both matrices.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008128518/22U RU78958U1 (en) | 2008-07-15 | 2008-07-15 | VOLUME IMAGE RECEIVING AND RECOVERY SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008128518/22U RU78958U1 (en) | 2008-07-15 | 2008-07-15 | VOLUME IMAGE RECEIVING AND RECOVERY SYSTEM |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU78958U1 true RU78958U1 (en) | 2008-12-10 |
Family
ID=48239395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008128518/22U RU78958U1 (en) | 2008-07-15 | 2008-07-15 | VOLUME IMAGE RECEIVING AND RECOVERY SYSTEM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU78958U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2413386C1 (en) * | 2009-06-04 | 2011-02-27 | Закрытое акционерное общество "МНИТИ"(Московский научно- исследовательский телевизионный институт) | System of multiangle television |
-
2008
- 2008-07-15 RU RU2008128518/22U patent/RU78958U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2413386C1 (en) * | 2009-06-04 | 2011-02-27 | Закрытое акционерное общество "МНИТИ"(Московский научно- исследовательский телевизионный институт) | System of multiangle television |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6750904B1 (en) | Camera system for three dimensional images and video | |
| CN103067660B (en) | Image-capturing apparatus and method | |
| US8019215B2 (en) | Method and apparatus for radiance capture by multiplexing in the frequency domain | |
| EP1048167B1 (en) | System and method for generating and displaying panoramic images and movies | |
| Konrad et al. | Spinvr: towards live-streaming 3d virtual reality video | |
| JPH05210181A (en) | Method and apparatus for integral photographic recording and reproduction by means of electronic interpolation | |
| WO2010078751A1 (en) | Stereoscopic imaging apparatus and method | |
| JPH10512060A (en) | 3D imaging system | |
| EA003495B1 (en) | Apparatus and method for photographing three-dimensional image, apparatus and method for displaying three-dimensional image, and apparatus and method for converting three-dimensional image display position | |
| JP4272464B2 (en) | Stereoscopic image correction apparatus and method | |
| JP3676916B2 (en) | Stereoscopic imaging device and stereoscopic display device | |
| US3046330A (en) | Projection of stereoscopic pictures | |
| TWI822157B (en) | Stereoscopic display device for matching polarized viewing angles and streams and method thereof | |
| CN111818324A (en) | A device and method for generating a three-dimensional large viewing angle light field | |
| WO2014119965A1 (en) | Method for photographing side-by-side stereoscopic images and monocular camera therefor | |
| RU78958U1 (en) | VOLUME IMAGE RECEIVING AND RECOVERY SYSTEM | |
| CN112351358B (en) | 360-degree free three-dimensional type three-dimensional display sound box based on face detection | |
| RU2379726C1 (en) | Method to produce and recover 3-d image | |
| RU2397524C2 (en) | Camera for recording three-dimensional images | |
| JPH11187425A (en) | Stereoscopic video system and method | |
| WO1994006049A1 (en) | Three-dimensional image display | |
| RU91442U1 (en) | VOLUME IMAGE RECEIVING AND RECOVERY SYSTEM | |
| CN1909674A (en) | Method and device for stereoscopic imaging | |
| Mishina | 3D television system based on integral photography | |
| WO2004071101A1 (en) | 3-dimensional video recording/reproduction device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110716 |