TWI549095B - Real - time map of three - dimensional image generation method - Google Patents

Description

即時貼圖的三維影像產生方法

本發明是有關於一種用於產生影像的方法，特別是指一種即時貼圖的三維影像產生方法。

一般來說，一張實體圖像的內容僅能以平面的方式，或者說是二維的方式呈現；即便使用一般相機或攝影機來擷取該實體圖像的影像，在所擷取的影像中，該實體圖像依然是二維地呈現。所以，若可根據該實體圖像的內容來產生一個以三維方式仿製地呈現該實體圖像內容的影像，必可增添觀賞該實體圖像內容時的樂趣。

例如，小朋友在美術課程中完成的一幅圖畫若可用三維的影像來相仿地呈現，不僅能增添觀賞該圖畫時的樂趣，還能提升小朋友的學習興趣。

因此，本發明之目的，即在提供一種即時貼圖的三維影像產生方法。

於是本發明即時貼圖的三維影像產生方法，適用於一包含至少一目標物件的實體二維圖像，並由一包含一影像擷取單元、一處理單元、一顯示單元，及一資料庫的系統執行。該資料庫至少包括一對應該實體二維圖像的 參考二維影像及一對應該參考二維影像的參考三維物件模型。

該即時貼圖的三維影像產生方法包含五步驟：步驟(a)：藉由該影像擷取單元，擷取一包含該目標物件的二維的第一目標影像。

步驟(b)：藉由該處理單元，藉由比對該第一目標影像與該資料庫的每一參考二維影像而選擇出對應該實體二維圖像的該參考二維影像，且根據該參考二維影像選擇出對應該參考二維影像的該參考三維物件模型。

步驟(c)：藉由該處理單元，擷取該第一目標影像中的一包含該目標物件的局部影像區域。

步驟(d)：藉由該處理單元，將所擷取的該局部影像區域貼圖至該參考三維物件模型。

步驟(e)：藉由該處理單元，將該參考三維物件模型與該第一目標影像疊合而產生一個三維的可顯示於該顯示單元的第一疊合影像。

本發明之功效在於：藉由根據該實體二維圖像產生該三維的第一疊合影像，可增添觀賞該實體二維圖像的內容時的樂趣。

1‧‧‧系統

11‧‧‧影像擷取單元

12‧‧‧處理單元

13‧‧‧顯示單元

14‧‧‧資料庫

141‧‧‧參考二維影像

1411‧‧‧線條圖樣

2‧‧‧實體二維圖像

21‧‧‧目標物件

4‧‧‧第一目標影像

41‧‧‧局部影像區域

411‧‧‧角特徵點

5‧‧‧第一疊合影像

6‧‧‧第二疊合影像

7‧‧‧被貼圖的參考三維物件模型

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一方塊圖，說明一執行本發明即時貼圖的三維影像產生方法的系統； 圖2A是一示意圖，例示一參考二維影像的內容；圖2B是一示意圖，例示另一參考二維影像的內容；圖2C是一示意圖，例示另一參考二維影像的內容；圖3是一示意圖，例示一包含一目標物件的實體二維圖像；圖4是一流程圖，說明該即時貼圖的三維影像產生方法的步驟流程；圖5是一示意圖，例示該系統的一影像擷取單元所擷取的該實體二維圖像的一第一目標影像；圖6是一示意圖，例示多個位於該第一目標影像中的角特徵點；圖7是一示意圖，例示一個三維的可顯示於該系統的一顯示單元的第一疊合影像；及圖8是一示意圖，例示一個三維的可顯示於該顯示單元的第二疊合影像。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明即時貼圖的三維影像產生方法是在圖1所示的系統1中執行。該系統1例如為一行動裝置，並包含一影像擷取單元11、一處理單元12、一顯示單元13，及一資料庫14。該資料庫14包含多個參考二維影像，及每一參考二維影像所個別對應的一參考三維物件模型與一角特徵資料。參閱圖2A~2C，圖2A~2C例示三個參 考二維影像141，其中每一參考二維影像141的內容均包含一以線條描繪的線條圖樣1411。

該即時貼圖的三維影像產生方法適用於一包含至少一目標物件的實體二維圖像。參閱圖3，圖3例示該實體二維圖像2包含圖2A所示的線條圖樣1411，且該目標物件21為對該線條圖樣1411進行著色後的結果。以下以圖3所示的實體二維圖像2為例詳述該即時貼圖的三維影像產生方法的各個步驟。

參閱圖4、圖5，首先，在步驟31，該影像擷取單元11擷取一包含該目標物件21的二維的第一目標影像4。

接著，在步驟32，該處理單元12藉由比對該第一目標影像4與該資料庫14的每一參考二維影像而選擇出對應該實體二維圖像2的參考二維影像，且選擇出該對應該實體二維圖像2的參考二維影像所對應的參考三維物件模型。

其中，該處理單元12先將該第一目標影像4轉換為一灰階影像，並根據該灰階影像進行角偵測(corner detection)而計算出一對應該第一目標影像4的角特徵資料。接著，該處理單元12針對每一參考二維影像，計算該第一目標影像4對應的角特徵資料與該參考二維影像對應的角特徵資料的一相似度；接著，該處理單元12選擇該等相似度中的一最大者所對應的參考二維影像為該對應該實體二維圖像2的參考二維影像。在本例中，圖2A所示的參考 二維影像141為所選出的參考二維影像。

接著，在步驟33，該處理單元12擷取該第一目標影像4中的一包含該目標物件21的局部影像區域。

其中，參閱圖6，該角特徵資料包括多個位於該第一目標影像4中的角特徵點411，且該局部影像區域41為一包含該等角特徵點411的矩形區域。其中，若有n個角特徵點411，且該等角特徵點411在該第一目標影像4中的坐標位置分別為(X1,Y1)、(X2,Y2)，…，及(Xn,Yn)。令Xa1=min(X1,X2,…,Xn)，Xa2=max(X1,X2,…,Xn)，Ya1=min(Y1,Y2,…,Yn)，Ya2=max(Y1,Y2,…,Yn)，則該矩形區域為以(Xa1,Ya1)與(Xa2,Ya2)所形成的線段為對角線的矩形區域。

接著，在步驟34，該處理單元12將所擷取的該局部影像區域貼圖至所選擇的參考三維物件模型。

接著，在步驟35，一併參閱圖7，該處理單元12將該被貼圖的參考三維物件模型7與該第一目標影像疊合而產生一個三維的可顯示於該顯示單元13的第一疊合影像5。

接著，在步驟36，該影像擷取單元11擷取一包含該目標物件21的二維的第二目標影像。

接著，在步驟37，該處理單元12根據該第一目標影像與該第二目標影像計算出相關於該目標物件21的一移動資訊、一旋轉資訊，及一縮放資訊。

最後，在步驟38，一併參閱圖8，該處理單元 12根據該移動資訊、該旋轉資訊，及該縮放資訊產生一個三維的可顯示於該顯示單元13的第二疊合影像6。也就是說，該處理單元12能追踪該第一目標影像4中的該目標物件21的移動、轉動，及縮放，而對應移動、轉動，或縮放該第二疊合影像6中的該被貼圖的參考三維物件模型7。

綜上所述，本發明即時貼圖的三維影像產生方法，能藉由持續對該實體二維圖像2中的目標物件21擷取影像而持續產生對應的三維影像，且所產生的三維影像中的被貼圖的參考三維物件模型7能隨著實體二維圖像2中的目標物件21的移動、轉動，或縮放，而對應地動作，因此可增添觀賞該實體二維圖像2的內容時的樂趣，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

31~38‧‧‧步驟

Claims (4)

1. 一種即時貼圖的三維影像產生方法，適用於一包含至少一目標物件的實體二維圖像，並由一包含一影像擷取單元、一處理單元、一顯示單元，及一資料庫的系統執行，該資料庫包括多個參考二維影像及多個分別對應該等參考二維影像的參考三維物件模型，該即時貼圖的三維影像產生方法包含以下步驟：(a)藉由該影像擷取單元，擷取一包含該目標物件的二維的第一目標影像；(b)藉由該處理單元，針對每一參考二維影像，計算該第一目標影像與該參考二維影像的一相似度，並選擇該等相似度中的一最大者所對應的參考二維影像為對應該實體二維圖像的參考二維影像，且選擇出該對應該實體二維圖像的參考二維影像所對應的參考三維物件模型；(c)藉由該處理單元，擷取該第一目標影像中的一包含該目標物件的局部影像區域；(d)藉由該處理單元，將所擷取的該局部影像區域貼圖至所選擇的參考三維物件模型；(e)藉由該處理單元，將被貼圖的參考三維物件模型與該第一目標影像疊合而產生一個三維的可顯示於該顯示單元的第一疊合影像；(f)藉由該影像擷取單元，擷取一包含該實體二維圖像的二維的第二目標影像，其中該第二目標影像的擷取 順序是在該第一目標影像之後；(g)藉由該處理單元，根據該第一目標影像與該第二目標影像計算出相關於該目標物件的一移動資訊、一旋轉資訊，及一縮放資訊；及(h)藉由該處理單元，根據該移動資訊、該旋轉資訊，及該縮放資訊產生一個三維的可顯示於該顯示單元的第二疊合影像。
2. 如請求項1所述的即時貼圖的三維影像產生方法，該資料庫還包括每一參考二維影像對應的一角特徵資料，且步驟(b)包括以下子步驟：(b-1)藉由該處理單元，將該第一目標影像轉換為一灰階影像，並根據該灰階影像計算出一對應該第一目標影像的角特徵資料；(b-2)藉由該處理單元，針對每一參考二維影像，計算該第一目標影像對應的角特徵資料與該參考二維影像對應的角特徵資料的一相似度，並選擇該等相似度中的一最大者所對應的參考二維影像為對應該實體二維圖像的參考二維影像；(b-3)藉由該處理單元，選擇出該對應該實體二維圖像的參考二維影所對應的參考三維物件模型。
3. 如請求項2所述的即時貼圖的三維影像產生方法，其中，在步驟(b-1)，該角特徵資料包括多個位於該第一目標影像中的角特徵點，且在步驟(c)，該局部影像區域為一包含該等角特徵點的矩形區域。
4. 如請求項3所述的即時貼圖的三維影像產生方法，其中，在步驟(c)，若有n個角特徵點，且該等角特徵點在該第一目標影像中的坐標位置分別為(X1,Y1)、(X2,Y2)，…，及(Xn,Yn)，令Xa1=min(X1,X2,…,Xn)，Xa2=max(X1,X2,…,Xn)，Ya1=min(Y1,Y2,…,Yn)，Ya2=max(Y1,Y2,…,Yn)，則該矩形區域為以(Xa1,Ya1)與(Xa2,Ya2)所形成的線段為對角線的矩形區域。