УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ 3D СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ИЗ 2D МОНОСКОПИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Полезная модель относится к электронной технике и может быть использована в вычислительной технике для преобразования моноскопических изображений в 3D стереоскопические изображения в научной, образовательной, исследовательской, развлекательной, коммерческой и других областях в виде различных кино или видеоматериалов.
Известны различные устройства для преобразования моноскопических изображений в стереоскопические.
Известно устройство для формирование 3D стереоскопического изображения, содержащее блок двумерной визуализации, блок трехмерной визуализации и устройство отображения 3D стереоскопического изображения (WO2009081297, G06T 7/00, опубл. 2009.07.02).
Устройство является достаточно сложным и имеет очень узкую сферу применения в медицине. Блок двумерной визуализации является прибором для рентгена/флюорографии, а блок трехмерной визуализации является системой магнитно-резонансной томографии или системой визуализации компьютерной томографии или сканером позитронно-эмиссионной томографии или гамма-камерой и так далее. Блок двумерной визуализации опционально способен отображать трехмерные изображения, но в настоящей 2D/3D системе визуализации используется как 2D визуализатор. Блок двумерной визуализации является проекционным визуализатором.
Известно различное выполнение блоков преобразования сигнала моноскопического изображения в 3D стереоскопическое изображение (US 2009066785, H04N 13/04; H04N 13/00, опубл. 2009.03.12), или (US 7551770 программное обеспечение TriDef 3D Media Player). Устройства характеризуются повышением информационности воспроизводимого контента и возможностью просмотра 3D стерео объемного изображения.
Ограничением устройств является возможность воспроизведения только файлов с расширением .avi, .mpg, .jpg и стандартных видео файлов DVD. Отсутствует возможность воспроизведения контента высокой четкости и большинства стандартов видео файлов.
Известно различное выполнение блока восстановления сохраняемых параметров: (US, №7539828, G06F 12/00, опубл. 2009.05.26), а также программные продукты Faronics Deep Freeze, Faronics Deep Freeze Enterprise, Disk Write Copy Personal, Disk Write Copy Professional, Disk Write Copy Server, ShadowUser, ShadowUser Pro, Shadow Defender, Shadow Defender Pro. Блок восстановления сохраняемых параметров позволяет сохранять и восстанавливать работоспособные параметры устройства за счет использования различных алгоритмов сохранения цифровых данных и алгоритмов сохранения внесенных изменений, реализованных в виде программного обеспечения.
Наиболее близким является устройство для формирования 3D стереоскопического изображения из 2D моноскопического изображения, содержащее блок ввода сигнала моноскопического изображения, блок декодирования сигнала моноскопического изображения, блок преобразования сигнала моноскопического изображения в 3D стереоскопическое изображение, блок формирования сигнала 3D стереоскопического изображения, устройство отображения 3D стереоскопического изображения, соединенные между собой последовательно (WO 2007063478, H04N 13/00, опубл. 2007.06.07.).
В этом устройстве блок преобразования сигнала моноскопического 2D изображения в 3D стереоскопическое изображение состоит из устройства формирования блоков изображения, компьютера для вычисления фокусных характеристик блока, кластера для группировки областей изображения на основании фокуса, определителя границ изображения, определителя отношения границ изображения, определителя порядка глубины, блока, назначающего глубину изображения. Блок декодирования в известном устройстве служит для формирования блоков изображения и выполнения дальнейшего математического анализа, что не позволяет декомпрессировать видеосигналы.
Ограничениями устройства (WO 2007063478, H04N 13/00, опубл. 2007.06.07.) являются: необходимость использования для просмотра специального стереоскопического 3D дисплея, недостаточная четкость и глубина получаемого стереоскопического изображения, так как стандарты 3D стерео изображения принципиально отличаются друг от друга по способу отображения, а также отсутствие возможности настройки параметров воспроизведения 3D стереоскопического изображения с учетом индивидуальных физиологических особенностей зрения пользователя, отсутствие возможности сохранения безопасных и комфортных настроек для воспроизведения 3D стереоскопического изображения, отсутствие возможности восстановления сохраняемых параметров устройства, ограниченность возможных типов устройств для отображения 3D стереоскопического изображения.
Решаемая полезной моделью задача - улучшение технико-эксплуатационных характеристик.
Технический результат, который может быть получен при выполнении полезной модели, - повышение качества цветопередачи, четкости, глубины и контрастности стереоскопического изображения, возможность отображения 3D стереоскопического изображения на всех типах и видах устройств отображения визуальной информации за счет оптимизации и адаптации выходного сигнала с блока формирования сигнала 3D стереоскопического изображения с устройством отображения 3D стерео изображения.
Дополнительные технические результаты, которые могут быть получены при выполнении полезной модели, - расширение функциональных возможностей за счет сохранения сигналов 3D стереоизображения для последующего воспроизведения 3D стерео видео файлов, а также сохранение настроек пользователя за счет сохранения и восстановления работоспособных сохраняемых параметров за счет восстановления абсолютно всех настроек, параметров операционной системы и файлов, установленных в системе устройства.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном устройстве для формирования 3D стереоскопического изображения из 2D моноскопического изображения, содержащем блок ввода сигнала моноскопического изображения, блок декодирования сигнала моноскопического изображения, блок преобразования сигнала моноскопического изображения в 3D стереоскопическое изображение, блок формирования сигнала 3D стереоскопического изображения, устройство отображения 3D стереоскопического изображения, соединенные между собой последовательно, согласно заявленному техническому устройству введены блок вывода сигнала левого ракурса 3D стереоскопического изображения и блок вывода сигнала правого ракурса 3D стереоскопического изображения, блок декодирования сигнала моноскопического изображения выполнен обеспечивающим сжимание и декомпрессирование цифрового ведеосигнала, блок формирования сигнала 3D стереоскопического изображения выполнен с двумя выходами, первый из которых подсоединен к входу блока вывода сигнала левого ракурса 3D стереоскопического изображения, а второй выход - к входу блока вывода сигнала правого ракурса 3D стереоскопического изображения, выход блока вывода сигнала левого ракурса 3D стереоскопического изображения подсоединен к одному из входов устройства отображения 3D стереоскопического изображения, выход блока вывода сигнала правого ракурса 3D стереоскопического изображения соответственно подсоединен к другому из входов устройства отображения 3D стереоскопического изображения.
Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:
- было введено устройство записи сигнала 3D стереоскопического изображения, один его вход подсоединен выходу блока вывода сигнала левого ракурса 3D стереоскопического изображения, а другой его вход - к выходу блока вывода сигнала правого ракурса 3D стереоскопического изображения;
- был введен блок восстановления сохраняемых параметров, управляющие выходы которого соответственно подсоединены к управляемым входам блока ввода сигнала моноскопического изображения, блока декодирования сигнала моноскопического изображения, блока преобразования сигнала моноскопического изображения в 3D стереоскопическое изображение, блока формирования сигнала 3D стереоскопического изображения, блока вывода сигнала левого ракурса 3D стереоскопического изображения и блока вывода сигнала правого ракурса 3D стереоскопического изображения.
Указанные преимущества, а также особенности настоящей полезной модели поясняются лучшим вариантом ее выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 изображает функциональную схему заявленного устройства;
Фиг.2 - принцип восприятия человеком объемного стереоскопического изображения;
Фиг.3 - формирование стереоскопического изображения при рассматривании с помощью красно-бирюзовых анаглифических очков;
Фиг.4 - функциональную схему блока формирования сигнала 3D стереоскопического изображения;
Фиг.5 - функциональную схему блока вывода сигнала 3D стереоскопического изображения.
Устройство для формирования 3D стереоскопического изображения из 2D моноскопического изображения фиг.1) содержит блок 1 ввода сигнала моноскопического изображения, блок 2 декодирования сигнала моноскопического изображения, блок 3 преобразования сигнала моноскопического изображения в 3D стереоскопическое изображение, блок 4 формирования сигнала 3D стереоскопического изображения, устройство 5 отображения 3D стереоскопического изображения* соединенные между собой последовательно.
Блок 2 декодирования сигнала моноскопического изображения выполнен обеспечивающим сжимание и декомпрессирование цифрового ведеосигнала. В устройство введены блок 6 вывода сигнала левого ракурса 3D стереоскопического изображения и блок 7 вывода сигнала правого ракурса 3D стереоскопического изображения. Блок 4 формирования сигнала 3D стереоскопического изображения выполнен с двумя выходами, первый из которых подсоединен к входу блока 6 вывода сигнала левого ракурса 3D стереоскопического изображения, а второй выход - к входу блока 7 вывода сигнала правого ракурса 3D стереоскопического изображения. Выход блока 6 вывода сигнала левого ракурса 3D стереоскопического изображения подсоединен к одному из входов устройства 5 отображения 3D стереоскопического изображения, а выход блока 7 вывода сигнала правого ракурса 3D стереоскопического изображения соответственно подсоединен к другому из входов устройства 5 отображения 3D стереоскопического изображения.
Кроме того, может быть введено устройство 8 записи сигнала 3D стереоскопического изображения, один его вход подсоединен выходу блока 6 вывода сигнала левого ракурса 3D стереоскопического изображения, а другой его вход - к выходу блока 7 вывода сигнала правого ракурса 3D стереоскопического изображения.
Целесообразно, чтобы был введен блок 9 восстановления сохраняемых параметров, управляющие выходы которого соответственно подсоединены к управляемым входам блока 1 ввода сигнала моноскопического изображения, блока 2 декодирования сигнала моноскопического изображения, блока 3 преобразования сигнала моноскопического изображения в 3D стереоскопическое изображение, блока 4 формирования сигнала 3D стереоскопического изображения, блока 6 вывода сигнала левого ракурса 3D стереоскопического изображения и блока 7 вывода сигнала правого ракурса 3D стереоскопического изображения.
Работает устройство (фиг.1) следующим образом.
Сигнал цифрового потока моноскопического видео поступает на блок 1 ввода сигнала моноскопического изображения. Блок 1 является устройством, на который, например, подается сигнал с устройства чтения компакт дисков, устройства чтения карт памяти, устройства хранения информации (жесткий диск). Так же возможен прием сигнала с беспроводных устройств хранения информации, с удаленных источников посредством сети Интернет, сигнала со спутникового приемника.
Сигнал с выхода блока 1 поступает на вход блока 2 декодирования сигнала моноскопического изображения. Блок 2 декодирования сигнала моноскопического изображения отвечает за декодирование сигналов различных форматов и обеспечивает сжимание и декомпрессирование цифрового ведеосигнала с блока 1, а также передает декодированный сигнал на блок 3 преобразования моноскопического сигнала в 3D стереоскопическое изображение.
Пример, конкретного выполнения блока 2 при стандартных возможностях воспроизведения видео файлов проигрывателя мультимедиа операционной системы Windows.
По умолчанию операционная система Windows и проигрыватель содержат только ряд кодеков: Windows Media Audio, Windows Media Video и МР3.
Однако может возникнуть необходимость воспроизвести содержимое, сжатое кодеком, который не включен по умолчанию в состав ОС Windows или проигрывателя (например, файл, сжатый видеокодеком DivX или аудиокодеком Ogg Vorbis). Поскольку проигрыватель - расширяемая программа, во многих случаях необходимый кодек можно платно или бесплатно загрузить из Интернета.
Для расширения функциональных возможностей необходимо установить дополнительное программное обеспечение и использовать специальные настройки системы, которые приводятся ниже в виде нескольких основных этапов:
- Установка программного обеспечения K-Lite Codec Pack (все версии и модификации).
K-Lite Codec Pack - универсальный набор кодеков (декомпрессоров) и утилит для просмотра и обработки аудио и видео файлов. В пакет входит большое число свободных (open source), либо бесплатных (freeware) кодеков и утилит.
Данный программный продукт является компиляцией необходимых кодеков для воспроизведения видео файлов. Использует FFDSHOW - медиа декодер, используемый для быстрого и высокоточного декодирования видеопотока в MPEG-4 ASP (то есть кодированного с помощью DivX, Xvid или FFmpeg MPEG-4) и AVC (Н.264) форматов, также поддерживает множество иных видео и аудиоформатов. Является свободным программным обеспечением, выпускаемым под лицензией GPL, работает под операционной системой Windows в качестве фильтра DirectShow.
Установка на 32-битную систему производится инсталляцией пакета K-Lite Mega Codec Pack (либо модификации K-Lite Basic, K-Lite Standart, K-Lite Full, K-Lite Corporate).
В окне выбора кодеков необходимо установить приоритеты:
Для фильтров декодирования видео DirectShow:
Xvid - ffdshow видео декодер для декодирования Xvid MPEG-4 video;
DivX H.264 - ffdshow видео декодер для декодирования Н.264 video;
On2 VP7 - ffdshow видео декодер для декодирования VP7 video;
MPEG-2 - ffdshow (libavcodec) видео декодер для декодирования MPEG-2 видео файлов;
VC1 - ffdshow видео декодер.
Установить приоритет для других видео форматов приоритет на - ffdshow видео декодер.
Для фильтров декодирования аудио DirectShow:
AC3/DTS/LPCM/MP1/MP2 (AC3Filter) - ffdshow аудио декодер для декодирования АС3 и DTS аудио;
Vorbis (CoreVorbis) - ffdshow аудио декодер для декодирования Vorbis аудио;
AAC (MONOGRAM) - ffdshow аудио декодер для декодирования ААС аудио.
Установить приоритет для других аудио форматов - ffdshow.
Для парсера аудио DirectShow:
FLAC (madFLAC) - ffdshow фильтр источника и декодирующий фильтр для аудио файлов FLAC, имеющих расширение (.flac);
WavPack (CoreWavPack) - ffdshow фильтр источника и декодирующий фильтр для аудио файлов WavPack, имеющих расширение (.wv);
MusePack (MONOGRAM) - ffdshow фильтр источника и декодирующий фильтр для аудио файлов MusePack, имеющих расширение (.mpc);
Monkey's Audio (DCoder) - ffdshow фильтр источника с интегрированным декодером для Monkey's Audio аудио файлов (.аре.apl);
OptimFROG (RadLight) - ffdshow фильтр источника с интегрированным декодером для аудио файлов OptimFROG, имеющих расширение (.ofr.ofs);
AMR (MONOGRAM) - ffdshow фильтр источника и фильтр для декодирования AMR аудио файлов, имеющих расширение (.amr);
DC-Bass Source - ffdshow фильтр источника для интегрированного декодера аудио файлов, имеющих расширение ААС (.аас .m4a), ALAC (.alac), Tracker (.it .mo3 .mtm .s3m .umx .xm), True Audio (.tta);
AC3/DTS Source (AC3File) - ffdshow фильтр источника для аудио форматов, имеющих расширение .ас3 and .dts files.
Фильтры источника DirectShow:
AVI сплиттер (Haali Media Splitter) - ffdshow фильтр источника для парсера AVI - контейнера, имеющего расширение (.avi);
MP4/3GP/MOV сплиттер (Haali Media Splitter) - ffdshow фильтр источника для парсера
MP4/MOV/3GP - контейнеров, имеющих расширение (.mp4.m4v.hdmov.mov.3gp);
Matroska сплиттер (Haali Media Splitter) - ffdshow фильтр источника для парсера
Matroska - контейнера, имеющего расширения (.mkv.mka);
Ogg сплиттер (Haali Media Splitter) - ffdshow фильтр источника для парсера Ogg - контейнера, имеющего расширение (.ogm .ogv .ogg .oga);
MPEG-PS/TS сплиттер (Haali Media Splitter) - ffdshow фильтр источника для парсера MPEG-PS и MPEG-TS: контейнеров, имеющих расширение (.mpeg .mpg .m1v .m2v .ts .m2ts .m2t .mts);
FLV сплиттер (Gabest) - ffdshow фильтр источника для парсера FLV - контейнера, имеющего расширение (.flv);
CDXA Reader (Gabest) - ffdshow фильтр источника для чтения VCD, SVCD и XCD дисков.
Для DirectShow фильтра субтитров:
DirectVobSub (a.k.a. VSFilter) - ffdshow фильтр субтитров;
DirectVobSub (a.k.a. VSFilter) - ffdshow фильтр для показа субтитров (ssa/ass, srt и vobsub).
Прочие фильтры:
Haali Video Renderer - ffdshow рендеринг видео. Используется как альтернатива стандартным средствам рендеринга видео Microsoft.
VFW видео кодеки:
Xvid - ffdshow кодек для энкодирования формата Xvid MPEG-4;
On2 VP7 - ffdshow кодек для энкодирования формата VP7;
huffyuv - ffdshow кодек для энкодирования формата huffyuv;
YV12 (Helix) - ffdshow кодек для декодирования и энкодирования формата YV12.
АСМ аудио кодеки:
МР3 (LAME) - аудио кодек для энкодирования МР3 аудио для использования Virtual Dub;
АС3АСМ - аудио кодек для энкодирования АС3 аудио для использования Virtual Dub. Для 64-битной системы дополнительно устанавливается специальный пакет кодеков, поддерживающих работу в 64-битной среде K-Lite.
Установка кодеков производится выбором в меню установки:
Для фильтров декодирования видео DirectShow:
Xvid - ffdshow видео декодер для декодирования Xvid MPEG-4 video;
DivX H.264 - ffdshow видео декодер для декодирования Н.264 video;
On2 VP7 - ffdshow видео декодер для декодирования VP7 video;
MPEG-2 - ffdshow (libavcodec) видео декодер для декодирования MPEG-2 видео файлов;
VC1 - ffdshow видео декодер.
Установить приоритет для других видео форматов на - ffdshow видео декодер.
Для фильтров декодирования аудио DirectShow:
AC3/DTS/LPCM/MP1/MP2 (AC3Filter) - ffdshow аудио декодер для декодирования
АС3 и DTS аудио;
Vorbis (CoreVorbis) - ffdshow аудио декодер для декодирования Vorbis аудио;
AAC (MONOGRAM) - ffdshow аудио декодер для декодирования ААС аудио.
Установить приоритет для других аудио форматов - ffdshow.
Для парсера аудио DirectShow:
FLAG (madFLAC) - ffdshow фильтр источника и декодирующий фильтр для аудио файлов FLAC, имеющих расширение (.flac);
WavPack (CoreWavPack) - ffdshow фильтр источника и декодирующий фильтр для аудио файлов WavPack, имеющих расширение (.wv);
MusePack (MONOGRAM) - ffdshow фильтр источника и декодирующий фильтр для аудио файлов MusePack, имеющих расширение (.mpc);
Monkey's Audio (DCoder) - ffdshow фильтр источника с интегрированным декодером для Monkey's Audio аудио файлов (.аре .apl);
OptimFROG (RadLight) - ffdshow фильтр источника с интегрированным декодером для аудио файлов OptimFROG, имеющих расширение (.ofr .ofs);
AMR (MONOGRAM) - ffdshow фильтр источника и фильтр для декодирования AMR аудио файлов, имеющих расширение (.amr);
DC-Bass Source - ffdshow фильтр источника для интегрированного декодера аудио файлов, имеющих расширение ААС (.aac .m4a), ALAC (.alac), Tracker (.it .mo3 .mtm .s3m .umx .xm), True Audio (.tta);
AC3/DTS Source (AC3File) - ffdshow фильтр источника для аудио форматов, имеющих расширение .ас3 и.dts.
Фильтры источника DirectShow:
AVI сплиттер (Haali Media Splitter) - ffdshow фильтр источника для парсера AVI контейнера, имеющих расширение (.avi);
MP4/3GP/MOV сплиттер (Haali Media Splitter) - ffdshow фильтр источника для парсера
MP4/MOV/3GP - контейнеров, имеющих расширение (.mp4 .m4v .hdmov .mov .3gp);
Matroska сплиттер (Haali Media Splitter) - ffdshow фильтр источника для парсера
Matroska - контейнера, имеющего расширения (.mkv .mka);
Ogg сплиттер (Haali Media Splitter) - ffdshow фильтр источника для парсера Ogg - контейнера, имеющего расширения (.ogm .ogv .ogg .oga);
MPEG-PS/TS сплиттер (Haali Media Splitter) - ffdshow фильтр источника для парсера MPEG-PS и MPEG-TS - контейнеров, имеющих расширение (.mpeg .mpg .m1v .m2v. ts .m2ts .m2t .mts);
FLV сплиттер (Gabest) - ffdshow фильтр источника для парсера FLV - контейнера, имеющего расширение (.flv);
CDXA Reader (Gabest) - ffdshow фильтр источника для чтения VCD, SVCD и XCD дисков.
Для DirectShow фильтра субтитров:
DirectVobSub (a.k.a. VSFilter) - ffdshow фильтр субтитров;
DirectVobSub (a.k.a. VSFilter) - ffdshow фильтр для показа субтитров (ssa/ass, srt и vobsub).
Прочие фильтры:
Haali Video Renderer - ffdshow рендеринг видео. Используется как альтернатива стандартным средствам рендеринга видео Microsoft.
VFW видео кодеки:
Xvid - ffdshow кодек для энкодирования формата Xvid MPEG-4;
On2 VP7 - ffdshow кодек для энкодирования формата VP7;
huffyuv - ffdshow кодек для энкодирования формата huffyuv;
YV12 (Helix) - ffdshow кодек для декодирования и энкодирования формата YV12.
АСМ аудио кодеки:
МР3 (LAME) - аудио кодек для энкодирования МР3 аудио для использования Virtual Dub;
АС3 ACM - аудио кодек для энкодирования АС3 аудио для использования Virtual Dub.
- Следующим этапом осуществляется переключение приоритетов установленных в системе кодеков с кодеков Microsoft на кодеки ffdshow. Данное действие возможно осуществить вручную, но для простоты используется утилита Preffered DirectShow Filter Tweaker, при запуске которой в появившемся окне приоритетов устанавливают приоритеты ffdshow для кодеков:
H.264/AVC декодер с Microsoft на ffdshow;
XVID декодер с Microsoft на ffdshow;
DIVX декодер с Microsoft на ffdshow;
MP4V декодер с Microsoft на ffdshow;
VC-1 декодер с Microsoft на ffdshow;
Mpeg2 декодер с Microsoft на ffdshow;
ААС декодер с Microsoft на ffdshow;
LATM ААС декодер с Microsoft на ffdshow;
МР3 декодер с Microsoft на ffdshow;
МР2 декодер с Microsoft на ffdshow.
Также необходимо изменить приоритеты для 64-битных кодеков системы для воспроизведения видео:
H.264/AVC декодер с Microsoft на ffdshow;
XVID декодер с Microsoft на ffdshow;
DIVX декодер с Microsoft на ffdshow;
MP4V декодер с Microsoft на ffdshow;
VC-1 декодер с Microsoft на ffdshow;
Mpeg2 декодер с Microsoft на ffdshow;
ААС декодер с Microsoft на ffdshow;
LATM ААС декодер с Microsoft на ffdshow;
МР3 декодер с Microsoft на ffdshow;
МР2 декодер с Microsoft на ffdshow.
После перечисленных выше действий блок 2 начинает полноценно функционировать и декодирует все стандартные видео файлы.
Соответственно, в отличие от ближайшего аналога блок 2 декодирования сигнала моноскопического изображения выполнен обеспечивающим сжимание и декомпрессирование цифрового ведеосигнала. Функциональность блока 2 обеспечивается наличием в нем необходимых кодеков для воспроизведения любых видео файлов, чем обуславливается его повышенная работоспособность. Возможно применение различных кодеков от разных производителей, но функциональность блока 2 декодирования сигнала моноскопического изображения обусловлена только наличием кодеков, необходимых для декодирования входного видео сигнала различных форматов.
На следующем этапе декодированный видео сигнал поступает в блок 3 преобразования моноскопического сигнала в 3D стереоскопическое изображение.
Блок 3 может использовать любой алгоритм, например, приведенный в указанных выше технических решениях (WO 2007063478), (US 2009066785), (TriDef 3D Media Player) или аналогичные им.
Рассмотрим работу блока 3 на примере использования TriDef 3D Media Player (видео проигрыватель с возможностью преобразования моноскопического изображения в 3D стереоскопическое TriDef 3D Media Player).
Данный блок 3 представляет из себя программный проигрыватель видео файлов с возможностью конвертирования поступающего на него моноскопического видео сигнала в 3D стереоскопическое изображение.
Возможность преобразования моноскопического сигнала в 3D стереоскопическое изображение в данном техническом решении реализована за счет применения следующих стадий:
А). Прием декодированного сигнала моноскопического изображения из блока 2.
Б). Анализ и определение характеристик моноскопического изображения (вектора движения, скорости движения, цвета, глубины объектов, яркости, затемнения). Стадия анализа моноскопических изображений для определения движения включает в себя разделение каждого изображения на множество блоков, анализ смещения соответствующих блоков по горизонтали и/или вертикали и определение движения на основании минимального отличия в значении площади изображения.
Анализ определяет, есть ли связь между первым и вторым изображением в последовательности изображений; затем анализируется скорость и направление движения или глубина, размер, расположение объектов и фона.
Определение вектора движения для каждого изображения основано на сопоставлении характера движения: от неподвижности до полного изменения сцены.
В). Создание карты глубины. На основании алгоритмов анализа характеристик моноскопического изображения (вектора движения, скорости движения, цвета, глубины объектов, яркости, затемнения) создается карта глубины.
Г). Формирование 3D стереоскопического изображения. На основании данных карты глубины генерируется сетка искажения (алгоритмы создания сетки искажения описаны в патенте US, 7551770). При обработке объекта область в пределах объекта заполняется/затеняется в соответствии с информацией о глубине. Участки за пределами затененной области остаются нетронутыми. Карта глубины используется как источник для смещения сетки искажения: белый цвет смещается по максимуму, черный цвет не смещается. Искажение вдоль горизонтальной оси происходит в соответствии с картой глубины для каждого пикселя. Изображение, находящееся слева, перемещается вправо; изображение, находящееся справа, перемещается влево. Направление перемещения и параллакс могут варьироваться.
Видео проигрыватель с возможностью преобразования моноскопического изображения в 3D стереоскопическое (TriDef 3D Media Player) является алгоритмом анализа и преобразования моноскопического изображения в 3D стереоскопическое изображение, не имеющим собственного блока 2 декодирования сигнала и кодеков. Возможности данного технического решения ограничены воспроизведением DVD дисков и расширяются только использованием дополнительных программ (кодеков).
Для расширения возможностей (TriDef 3D Media Player) необходимо использование описанного выше блока 2. При совместном использовании плеера с возможностью преобразования моноскопического изображения в 3D стереоскопическое (TriDef 3D Media Player) с блоком 2 становится возможным преобразование моноскопического сигнала в 3D стереоскопический всех стандартов видео файлов, которые определяются функциональностью и набором кодеков и декодеров. Это, в свою очередь, позволяет преобразовывать все стандарты моноскопических видео файлов в 3D стереоскопические. Точность результата преобразования моноскопического изображения в 3D стереоскопическое и качество полученного 3D стереоскопического изображения видео проигрывателя с возможностью преобразования моноскопического изображения в 3D стереоскопическое (TriDef 3D Media Player) зависит от точности использования алгоритмов декодирования (блок 2), мощности и типа графического процессора блока 4 формирования сигнала 3D стереоскопического изображения, поддержки технологий OpenGL и DirectX блоком 4.
После прохождения и преобразования в Блоке 3 сигнал 3D стереоскопического изображения передается в блок 4 формирования сигнала 3D стереоскопического изображения в виде отдельных сигналов 3D стереоскопического изображения для левого ракурса и сигнала 3D стереоскопического изображения для правого ракурса (фиг.2).
В узком понимании под стереоскопическим воспроизведением изображений всегда подразумевается бинокулярное стереоскопическое воспроизведение, при котором обеспечивается восприятие каждым глазом зрителя своего соответственно правого или левого сопряженных изображений, бинокулярный стереоскопический эффект. В создании пространственного образа при бинокулярном видении участвуют конвергенция глаз и обусловленное ею окуломоторное действие, а также параллактическая разность сопряженных изображений, получаемых на корреспондирующих точках сетчаток правого и левого глаза вследствие рассматривания объектов с двух различных точек зрения, т.е. вследствие смещения центра перспективы одного изображения относительно другого. Главным фактором бинокулярного стереоскопического видения надо считать последнее, т.е. получение сопряженных, но не идентичных изображений на корреспондирующих точках каждого глаза.
Элемент А (фиг.2) изображает 2D моноскопическое изображение, которое преобразовывается в 3D стереоскопическое изображение и выводит сигнал левого ракурса 3D стереоскопического изображения - элемент Б и сигнал правого ракурса 3D стереоскопического изображения - элемент Б. Бинокулярный стереоскопический эффект (восприятие объемного стереоскопического изображения) происходит при обеспечении восприятия каждым глазом зрителя своего соответственно правого (или левого) сопряженных изображений.
Под сопряженными изображениями (стереопара, стереограмма) понимают такие изображения, которые получены центральной проекцией одного и того же объекта, но с различных точек зрения - с точки зрения правого и с точки зрения левого глаза.
Информация, поступившая на сетчатку левого глаза и на сетчатку правого глаза, обрабатывается головным мозгом человека (фиг.2). Психофизиологическое суммирование изображений, полученных правым и левым глазом, дает восприятие объемной трехмерной протяженности рассматриваемого предмета - элемент Г.
Примером создания пространственного образа в процессе психофизического синтеза двух плоских изображений, раздельно рассматриваемых каждым глазом, может служить формирование стереоскопического изображения при рассматривании с помощью красно-бирюзовых анаглифических очков (фиг.3).
Блок 4 формирования сигнала 3D стереоскопического изображения (фиг.1, 4) адаптирует сигнал 3D стереоскопического изображения для левого ракурса и сигнал 3D стереоскопического изображения для правого ракурса с учетом типа и характеристик устройства 5 отображения 3D стереоскопического изображения (или устройства 8 записи 3D стереоскопического изображения).
Блок 10 рендеринга (построения изображения) осуществляет математическое построение двух изображений, измененных относительно исходного изображения блоком 3 преобразования сигнала моноскопического изображения в 3D стереоскопическое изображение (фиг.4). Блок 11 вывода кадров производит вывод кадров левого и правого ракурсов в последовательности, согласно технологии отображения 3D стереоскопического изображения и с учетом типа и характеристик устройства 5 отображения 3D стереоскопического изображения (или устройства 8 записи 3D стереоскопического изображения). Блок 4 является графическим процессором и известен как дискретный графический процессор (в видеокартах различных производителей), интегрированный графический процессор различных производителей, интегрированный графический чип в составе процессоров различных производителей. Блок 4 является графическим акселератором (видеокартой) и предназначен для подключения и вывода одного или нескольких сигналов на один или несколько мониторов (при использовании в полиэкранной системе). Однако в стандартном применении имеет функцию вывода только моноскопических видео файлов. В составе заявленного технического устройства непосредственно под управлением блока 3 блок 4 приобретает новые функции - формирования сигнала 3D стереоскопического изображения, то есть формирования двух сопряженных изображений (стереопары), полученных из моноскопического изображения: кадр для левого глаза и кадр для правого глаза, обеспечивающих бинокулярный стереоскопический эффект при восприятии каждым глазом зрителя своего соответственно правого или левого сопряженных изображений, а также функцию обработки и вывода 3D стереоскопического сигнала на любые средства отображения. Восприятие человеком объемного изображения происходит в результате психофизиологического суммирования изображений, полученных левым и правым глазом.
С первого выхода блока 4 (фиг.1) сигнал 3D стереоскопического изображения для левого ракурса поступает на блок 6 вывода сигнала левого ракурса 3D стереоскопического изображения, а со второго его выхода для правого ракурса - на вход блока 7 вывода сигнала правого ракурса 3D стереоскопического изображения. Блок 6 и блок 7 отвечают за согласование сигнала 3D стереоскопического изображения с устройством 5 отображения 3D стереоскопического изображения.
Блок 6 и блок 7 выполняют функцию вывода сигнала 3D стереоскопического изображения на различные виды устройств отображения 3D стереоскопического изображения: как аналоговые, так и цифровые, а также на полиэкранные системы (фиг.4, 5). Для вывода сигнала 3D стереоскопического изображения на полиэкранные системы блок 6 и блок 7 могут задействовать как дополнительные выходы, так и дополнительные приборы, согласующие сигнал 3D стереоскопического изображения с устройствами 5 отображения 3D стереоскопического изображения (например, разветвители видеосигнала, позволяющие подключить два и более монитора к одному или более видеовыходам блока 4). Конструктивно блок 7 не отличается от блока 6, он также может передавать в блок 6 сформированное изображение, удваивая частоту кадров. Например, при подключении устройства 5 отображения 3D стереоскопического изображения в виде современного 3D-Ready телевизора с функцией просмотра активного 3D стереоскопического изображения (например, DLP телевизор) или 3D-Ready DLP проектора, цифровой сигнал с блоков 6 и 7 может выводиться любым из блоков по отдельности.
Блок 8 является входным блоком записывающего устройства, которое позволяет записывать сигнал левого ракурса 3D стереоскопического изображения (Блок 6) и сигнал правого ракурса 3D стереоскопического изображения (Блок 7) как на цифровые, так и на аналоговые носители, что позволяет использовать заявленное устройство в виде конвертора моноскопического видеоизображения в 3D стереоскопическое.
Блок 9 восстановления сохраняемых параметров отвечает за абсолютное восстановление и сохранение всех работоспособных параметров блоков 1-4, 6, 7.
Известно различное выполнение блока 9 (фиг.1). Основная функция блока 9 -невозможность изменения настроек, параметров, файлов, установленных в системе заявленного устройства, чем обеспечивается безопасность просмотра 3D стереоскопического изображения, а также комфорт и безопасность использования устройства пользователем. Блок 9 сохраняет абсолютно все настройки операционной системы, в том числе безопасные и комфортные для пользователя настройки параметров воспроизведения 3D стереоскопического изображения. Рассмотрим функционирование блока 9 на примере работы программного обеспечения Deep Freeze корпорации Faronics (US, №7539828) и программного обеспечения Shadow Defender.
Faronics Deep Freeze устраняет повреждения и вынужденные простои рабочей станции, обеспечивая компьютерные системы абсолютной защитой от несанкционированных модификаций.
Deep Freeze тесно интегрируется с операционной системой и записывает все изменения, сделанные пользователем, в специально отведенное для этого место на жестком диске. Пользователь может изменять любые параметры блоков 1-4, 6, 7, изменять системные настройки или удалять системные файлы и записи реестра: после перезагрузки область записи очищается, и внесенные изменения не сохраняются.
Пользовательские данные и приложения размещаются в незащищенной части диска или сегменте диска, в то время как стабильность работы заявленного устройства обеспечивается Deep Freeze.
Настройка Deep Freeze позволяет обновлять системы и антивирусные базы в строго определенное время, используя панель управления Deep Freeze Enterprise или любую стороннюю предпочитаемую систему управления.
Программное обеспечение Faronics Deep Freeze совместимо с Windows, Mac OS X, Linux, имеет поддержку SCSI, ATA, SAT А, и IDE жестких дисков; поддержку FAT, FAT32, NTFS, основных и динамических дисков.
Программное обеспечение для защиты операционной системы и данных пользователя Shadow Defender использует технологию виртуализации данных. Имеет два режима защиты: обычный и накопительный (инкрементный). При включении обычного режима защиты программа создает виртуальную копию выбранного раздела. В техническом и визуальном плане для пользователя ничего не меняется, но все данные на защищаемом диске остаются нетронутыми, а все изменения записываются в виртуальную копию, с которой работает пользователь. Соответственно, все изменения (изменение системных настроек, реестра, форматирование, вирусы, файлы, записанные на диск или в систему) остаются на виртуальной копии. При перезагрузке компьютера виртуальная копия стирается со всеми измененными данными, а в новом сеансе создается новая виртуальная копия, сделанная с оригинального диска. Так происходит, пока пользователь не отключит защиту. Второй режим защиты, накопительный, работает иначе. При активации накопительного режима программа создает виртуальную копию выбранных пользователем разделов, так же записывает все изменения на виртуальную копию, но при выключении компьютера или перезагрузке копия не стирается. Пользователь продолжает работать с виртуальной копией в новом сеансе с теми данными, которые он изменил. Чтобы вернуться к оригиналу и стереть виртуальную копию, необходимо просто выключить режим защиты.
Однако для формирования 3D стереоскопического изображения до настоящего времени ни Deep Freeze, ни Shadow Defender и подобные им технические решения не использовались, т.е. блок 9 ранее в устройствах для формирования 3D стереоскопического изображения из 2D моноскопического изображения не применялись.
Таким образом, особенно важной функцией блока 9 является восстановление настроек для комфортного и безопасного для пользователя режима просмотра 3D стереоскопического изображения, что позволяет предоставить пользователю возможность изменения параметров 3D стереоскопического изображения и его адаптацию под индивидуальные физиологические особенности бинокулярного зрения, но восстанавливает установленные безопасные настройки просмотра 3D стереоскопического изображения каждый раз при включении устройства.
При использовании заявленного устройства на стандартных видах мониторов компьютеров, телевизорах, различных экранов, проекционных системах, полиэкранных системах возможен просмотр 3D стереоскопического изображения в анаглифическом формате. На 3D стереоскопических мониторах компьютеров, телевизорах, проекционных системах, полиэкранных системах, различных экранах возможен просмотр 3D стереоскопического изображения в режимах активного, пассивного 3D стереоскопического формата и автостереоскопии.
Хотя отдельные блоки заявленного устройства являются известными из уровня техники, однако, в заявленной совокупности существенных признаков они для устройства формирования 3D стереоскопического изображения из 2D моноскопического изображения не были использованы и ранее в целом не были описаны в одном источнике информации, поэтому заявленное устройство является новым.
Заявленное устройство обеспечивает возможность преобразования любых видео файлов 2D в 3D стереоизображение высокой четкости во всех разрешениях, поддерживаемых устройством 5 отображения изображения в режиме реального времени с возможностью сохранения всех работоспособных настроек системы для безопасного просмотра и абсолютным восстановлением работоспособных параметров устройства.
Устройство для формирования 3D стереоскопического изображения из 2D моноскопического изображения позволяет не только повысить информационную емкость любых моноскопических кино и видеоматериалов при показе, но также записать и сохранить их в новых форматах 3D стереоизображения.
Наиболее успешно заявленное устройство для формирования 3D стереоскопического изображения из 2D моноскопического изображения промышленно применимо в вычислительной технике и может быть использовано в различных областях использования для повышения информационной емкости моноскопического цифрового контента путем преобразования его в 3D стереоскопическое изображение с возможностью показа на всех видах средств отображения и с абсолютным сохранением и постоянным восстановлением всех работоспособных настроек устройства.