[发明专利]图像处理方法

说明书

本发明涉及图像处理方法，特别是将三维实物体的二维图像转换为同一三维实物体的三维显示的方法，其中，实物体各元素构成，各元素由两维图像中的像素表示。

本发明的目的是提供一种新型简单技术，它能使胶片或视频影像中的彩色图片转换成三维的显示，胶片或视频影像中的彩色图片是带宽度和高度坐标(x，y)的图像平面中的两维显示，三维的显示是带宽度、高度和深度坐标(x，y，z)的空间中的显示。例如，这样的三维显示可用于分析在图像表面中的形成元素(物体特征)，或在适于它的媒体中产生三维图像/胶片。

胶片或视频影像的彩色图片是具有特定光谱组成的一个或多个光源发出光的摄像显示，所述光源在给定的时间点上照射在像机图像显示中的物体。所有物体吸收一定颜色并反射其余颜色。物体颜色由物体反射的光的光谱分布决定。物体在胶片上的录制取决于几个因素，包括：

1)光源的光谱分布

2)物体的光谱反射能力

3)像机距离和空气透视的吸收光谱

4)摄像材料的颜色记录能力

为了获得现存图像中元素的包括深度参数z的空间坐标，对图像的颜色品质进行了分析。颜色品质是入射光源和反射物体的记录。

光源的颜色品质以色温测量，并以开氏绝对温度表示。在摄影一场景时，入射和从图像表面中的物体反射的光通常使用色光计测量，使用适用于此(日光、人造光等)的带颜色记录能力的胶片。光源的色温随着与像机的距离而变化。

在彩色图片中单个图像点，即像素，在图像显示中显示反射物体。图像点的颜色品质显然是唯一地由三个可测量参数：色调、饱和度和亮度决定。颜色品质随距像机的距离而改变。

色调是在电磁光谱，如牛顿(Newton)色谱和圆中颜色的位置。这通常由红、绿和兰(R、G、B)光谱颜色，或品红、黄和青(M、Y、C)的相对构成表示。又例如，根椐CIE1931标准向颜色坐标转换，在此对于给定亮度的所有可见颜色(即，波长为400-770nm)在一由光谱颜色和紫线限定的图内可赋予精确坐标。

饱合度表示一颜色与另外颜色混合多少，并标明为一百分数(％)。一个纯光谱颜色被称为饱合的(饱合度100％)，白色和灰色称为非饱合的颜色(饱合度0％)。

亮度(对比度、光强度或光值)是相对于从绝对白色表面(100％反射)反射的光的入射量的测量值，从而标为相对百分数(％)。

如果物体是相对于摄像机不同的距离正在移动的，从物体反射的光的记录的颜色品质是变化的。光源的色温随距离而变。单个点的色度(RGB)是固定的，但亮度和饱合度随距离而变。高亮度、饱合颜色和低色温发生在靠近图像表面(短距离)，给出所谓的活性级(active level)。相应地，低亮度、不饱合颜色和高色温发生在远离图像表面(长距离)，给出所谓的钝态级(passivelevel)。另外，拍摄在所有能级内(活性/钝态)进行，在此，暖色对冷色活性较大。暖色是M、MY和Y。冷色是YC和C。

由于随着离摄像机距离所述特性的变化，可以推论出，在一个相同场景中，每个颜色相对于图像的其它颜色具有它自己的透视位置。这就是本发明的基础。

根据本发明，提供一种图像处理方法，特别是把三维实物体的二维图像转换成同一三维实物体的三维显示，在此实物体由元素构成，每个元素在两维图像中由像素显示。所述方法的特征是，通过测量图像中每个像素的颜色品质，所述品质是由色温、饱合度和亮度值表达的，确定图像表面中元素相对于一带有特定色调的参考平面的距离d(z)，距离是在垂直于参考平面并以参考平面为原点的z轴上测量，结果是对于图像中相关的像素显示的每个元素的每个色温或饱合度和对比度的值，获得距离值dt、ds和dc，在元素和参考平面间的距离d(z)被确立为距离值dt、ds和dc的加权的平均值；d(z)＝1/3^*(kt^*dt+ks^*ds+kc^*dc)，kt、ks和kc构成根据经验数据的加权因子，用于通过d(x)→X、d(y)→Y和d(z)→Z变换，根据确立的距离值d(z)和图像平面中像素的x，y坐标，确定像素表示的元素的实空间坐标X、Y和Z，X、Y和Z是以参考平面为原点，三维坐标系统中的元素坐标。这个d(x)→X和d(y)→Y变换是借助于一计算比例，通过将平面中图像点转换为空间中点的已知程序获得的，所述比例是像机图像平面和空间中最近聚焦平面，在此处是参考平面之间的。变换d(z)-Z是通过应用前透视结构程序，从一标准化的透视图读出度量距离获得的。