專利名稱：用于傳輸圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于傳輸圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法，更具體地，涉及一種用于傳輸圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法，將由數(shù)字?jǐn)z像機(jī)所拍攝的2D圖像數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，或者將2D圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為3D圖像數(shù)據(jù)，然后將3D圖像數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)。
背景技術(shù)：
通常，顯示在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上的圖像是2D運(yùn)動(dòng)圖像，而且如果需要3D圖像，則向計(jì)算機(jī)傳輸由數(shù)字?jǐn)z像機(jī)或便攜式攝像機(jī)拍攝的2D圖像，并通過(guò)在計(jì)算機(jī)上疊加單獨(dú)的2D圖像，將其轉(zhuǎn)換為3D圖像，從而顯示3D圖像。
圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的、用于顯示3D圖像的設(shè)備的示意圖。
參照?qǐng)D1，該設(shè)備包括數(shù)字?jǐn)z像機(jī)10，用于拍攝物體的圖像，以輸出2D圖像數(shù)據(jù)；幀抓取器12，用于將來(lái)自數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的2D圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為3D圖像數(shù)據(jù)，并顯示3D圖像數(shù)據(jù)；以及信號(hào)處理器14，用于處理從幀抓取器12轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的3D圖像，并將其顯示在監(jiān)視器上。
但是，為了構(gòu)建3D圖像，傳統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備必須從數(shù)字?jǐn)z像機(jī)10接收與3D圖像的輪廓一樣多的2D圖像數(shù)據(jù)，因此，需要較大的存儲(chǔ)器容量，并且在3D圖像數(shù)據(jù)的傳輸中需要大量的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于傳輸圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法，將由數(shù)字?jǐn)z像機(jī)所拍攝的2D圖像數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，或者將2D圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為3D圖像數(shù)據(jù)，并將轉(zhuǎn)換后的3D圖像數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，從而減少所需的存儲(chǔ)器容量，并提高圖像傳送速率。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提出了一種用于傳輸3D圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)，用于通過(guò)按鍵的操作產(chǎn)生2D圖像信號(hào)傳輸命令或3D圖像信號(hào)傳輸命令，接收3D圖像信號(hào)，并進(jìn)行顯示；數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，用于拍攝物體的2D圖像信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)；先進(jìn)先出(FIFO)，用于按照先進(jìn)先出的方式存儲(chǔ)從所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)接收到的2D數(shù)字圖像信號(hào)；數(shù)字信號(hào)處理器，用于控制從由所述FIFO輸出的2D圖像信號(hào)中提取3D圖像信號(hào)所需的輪廓，并讀取出所提取出的輪廓，利用所存儲(chǔ)的輪廓提取數(shù)據(jù)，將2D數(shù)字圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為3D圖像信號(hào)，并作為串行數(shù)據(jù)，輸出3D圖像信號(hào)；存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)由所述數(shù)字信號(hào)處理器提取出的輪廓的位置和信號(hào)幅度數(shù)據(jù)；控制和通信邏輯電路，用于接收來(lái)自所述計(jì)算機(jī)的2D圖像信號(hào)傳輸命令或3D圖像信號(hào)傳輸命令和就緒命令，以便向所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)輸出開(kāi)始命令或停止命令，并產(chǎn)生來(lái)自所述數(shù)字信號(hào)處理器的轉(zhuǎn)換后的3D圖像信號(hào)；以及輸入/輸出緩存器，用于緩存所述計(jì)算機(jī)與所述控制和通信邏輯電路之間的輸入/輸出數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的另一方案中，提出了一種用于傳輸3D圖像數(shù)據(jù)的方法，用在具有數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的、用于傳輸3D圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備中，所述方法包括(a)從由所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝的2D圖像數(shù)據(jù)中提取輪廓；以及(b)當(dāng)完成對(duì)所述輪廓的提取時(shí)，向計(jì)算機(jī)傳輸所提取出的輪廓數(shù)據(jù)。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)、用于顯示3D圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備的示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的硬件方框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示出了用于傳輸數(shù)字信號(hào)處理器104的3D圖像信號(hào)的處理的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示出了輪廓提取算法的流程圖；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示出了輪廓提取數(shù)據(jù)的格式的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將通過(guò)以下示例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。在以下的詳細(xì)描述中，僅通過(guò)對(duì)做出本發(fā)明的發(fā)明人所構(gòu)思的最佳模式的描述，示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的情況下，本發(fā)明能夠進(jìn)行多種修改。因此，附圖和描述實(shí)際上應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是示例性的，而并非限制性的。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的硬件方框圖。
參照?qǐng)D2，本發(fā)明的硬件包括計(jì)算機(jī)112，用于通過(guò)按鍵的操作產(chǎn)生2D圖像信號(hào)傳輸命令或3D圖像信號(hào)傳輸命令，接收3D圖像信號(hào)，并進(jìn)行顯示；先進(jìn)先出(FIFO)102，用于按照先進(jìn)先出的方式存儲(chǔ)從數(shù)字?jǐn)z像機(jī)100接收到的2D數(shù)字圖像信號(hào)；數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)104，用于控制從由FIFO 102輸出的2D圖像信號(hào)中提取3D圖像信號(hào)所需的輪廓，并讀取出所提取出的輪廓，利用所存儲(chǔ)的輪廓提取數(shù)據(jù)，將2D數(shù)字圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為3D圖像信號(hào)，然后，輸出串行數(shù)據(jù)；圖像存儲(chǔ)器106，用于存儲(chǔ)由數(shù)字信號(hào)處理器104提取出的輪廓的位置和信號(hào)幅度數(shù)據(jù)；控制和通信邏輯電路108，用于接收來(lái)自計(jì)算機(jī)112的2D圖像信號(hào)傳輸命令或3D圖像信號(hào)傳輸命令和就緒命令，以便產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)z像機(jī)100的開(kāi)始命令或停止命令，并產(chǎn)生來(lái)自數(shù)字信號(hào)處理器104的轉(zhuǎn)換后的3D圖像信號(hào)；以及輸入/輸出(I/O)緩存器110，用于緩存計(jì)算機(jī)112與控制和通信邏輯電路108之間的I/O數(shù)據(jù)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示出了用于傳輸數(shù)字信號(hào)處理器104的3D圖像信號(hào)的處理的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示出了輪廓提取算法的流程圖；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示出了輪廓提取數(shù)據(jù)的格式的圖。
下面，是參照?qǐng)D2到圖5，對(duì)根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的、用于傳輸3D圖像信號(hào)的操作的詳細(xì)描述。
當(dāng)用戶對(duì)計(jì)算機(jī)112進(jìn)行操作以產(chǎn)生掃描開(kāi)始命令、掃描停止命令、2D圖像傳輸命令或3D圖像傳輸命令時(shí)，則通過(guò)I/O緩存器110對(duì)該命令進(jìn)行緩存，并將該命令施加到控制和通信邏輯電路108?？刂坪屯ㄐ胚壿嬰娐?08向數(shù)字?jǐn)z像機(jī)100發(fā)送開(kāi)始命令，并通過(guò)串行數(shù)據(jù)輸入(SDI)，向數(shù)字信號(hào)處理器104發(fā)送2D圖像傳輸命令或3D圖像傳輸命令。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)100接收開(kāi)始命令，以開(kāi)始物體拍攝操作，并將2D圖像數(shù)據(jù)與寫信號(hào)一起發(fā)送給FIFO 102，F(xiàn)IFO 102按照先進(jìn)先出的方式存儲(chǔ)2D圖像數(shù)據(jù)。從數(shù)字?jǐn)z像機(jī)100輸出的2D圖像數(shù)據(jù)具有8位的灰度分辨率和1024×1024的顯示分辨率和1兆字節(jié)的存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)。一旦2D圖像數(shù)據(jù)被存入FIFO 102，數(shù)字信號(hào)處理器104就根據(jù)2D圖像傳輸命令或3D圖像傳輸命令，對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行處理，以便傳輸該圖像信號(hào)，下面，將參照?qǐng)D2進(jìn)行描述。
首先，在步驟201中，數(shù)字信號(hào)處理器104初始化系統(tǒng)，并在步驟202中，檢查是否通過(guò)控制和通信邏輯電路108從計(jì)算機(jī)112接收到2D圖像傳輸命令。如果接收到2D圖像傳輸命令，數(shù)字信號(hào)處理器104進(jìn)行到步驟203，向FIFO 102發(fā)送讀信號(hào)，以讀出所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器106中，對(duì)所存儲(chǔ)的2D圖像數(shù)據(jù)與串行時(shí)鐘(SCL)進(jìn)行同步，并通過(guò)串行數(shù)據(jù)輸出(SDO)線路，將其發(fā)送給控制和通信邏輯電路108。然后，控制和通信邏輯電路108經(jīng)由I/O總線、通過(guò)I/O緩存器110緩存2D圖像數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給計(jì)算機(jī)112。數(shù)字信號(hào)處理器104在步驟204中，檢查是否通過(guò)控制和通信邏輯電路108從計(jì)算機(jī)112接收到圖像傳輸停止命令。如果接收到圖像傳輸停止命令，數(shù)字信號(hào)處理器104返回步驟202。如果在步驟202中未接收到2D圖像傳輸命令，數(shù)字信號(hào)處理器104進(jìn)行到步驟204，檢查是否通過(guò)控制和通信邏輯電路108從計(jì)算機(jī)112接收到3D圖像傳輸命令。如果接收到3D圖像傳輸命令，數(shù)字信號(hào)處理器104進(jìn)行到步驟205，檢查是否通過(guò)控制和通信邏輯電路108接收到掃描開(kāi)始命令。如果接收到掃描開(kāi)始命令，數(shù)字信號(hào)處理器104進(jìn)行到步驟206，向FIFO102發(fā)送讀信號(hào)，以讀取出所存儲(chǔ)的2D圖像數(shù)據(jù)，從2D圖像數(shù)據(jù)中提取出3D圖像所需的輪廓，并將所提取出的輪廓存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器106中。在圖4中示出了輪廓提取算法，下面，將參照?qǐng)D4，對(duì)其操作進(jìn)行描述。
在步驟301中，數(shù)字信號(hào)處理器104將行索引和列索引設(shè)置為零，以便從第一幀的一個(gè)2D圖像數(shù)據(jù)中獲取輪廓高度和信號(hào)幅度。在步驟302中，數(shù)字信號(hào)處理器104檢查行索引是否為零(ROW＝0)。如果行索引為零，數(shù)字信號(hào)處理器104在步驟303中，以輪廓高度和信號(hào)幅度替代變量，以便提取出2D圖像數(shù)據(jù)的輪廓高度和信號(hào)幅度。隨后，在步驟306中，數(shù)字信號(hào)處理器104將列索引增加一(COL＝COL+1)，并在步驟307中，檢查列索引是否小于1024。如果列索引小于1024，則數(shù)字信號(hào)處理器104返回步驟302。
如果在步驟302中，行索引不為零，則數(shù)字信號(hào)處理器104設(shè)置輪廓高度和信號(hào)幅度，并在步驟304中，將設(shè)置值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器106中。這里，High[]是輪廓的位置，而Signal[]是信號(hào)幅度。例如，當(dāng)High[100]＝200且Signal[100]＝127時(shí)，輪廓的第100個(gè)位置的高度值為200，而信號(hào)幅度(勢(shì)能)為127。在步驟305中，數(shù)字信號(hào)處理器104檢查當(dāng)前的信號(hào)幅度是否大于先前的信號(hào)幅度。如果當(dāng)前的信號(hào)幅度大于先前的信號(hào)幅度，則在步驟306中，數(shù)字信號(hào)處理器104以當(dāng)前信號(hào)幅度值替代變量。在步驟307中，數(shù)字信號(hào)處理器104將列索引增加一，并在步驟308中檢查列索引是否為1024。如果列索引不是1024，則數(shù)字信號(hào)處理器104返回步驟302。否則，如果列索引為1024，則在步驟309中，數(shù)字信號(hào)處理器104將列索引設(shè)置為零，并將行索引增加一。隨后，數(shù)字信號(hào)處理器104在步驟310中，檢查行索引是否為1024。如果行索引不是1024，數(shù)字信號(hào)處理器104返回步驟302。否則，如果行索引為1024，則數(shù)字信號(hào)處理器104認(rèn)為完全處理了一幀的圖像信號(hào)，并結(jié)束獲取輪廓高度和信號(hào)幅度的操作。重復(fù)此過(guò)程，以便將多于一個(gè)的2D圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為3D圖像信號(hào)。
在輪廓提取之后，數(shù)字信號(hào)處理器104在步驟207中，檢查是否完成了從一幀的2D圖像信號(hào)中的輪廓提取。如果完成了輪廓提取，在步驟208中，數(shù)字信號(hào)處理器104將輪廓提取數(shù)據(jù)的高度信息High[]和灰度信息Signal[]按照如圖5所示的數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器106中，并通過(guò)控制和通信邏輯電路108和I/O緩存器110，將所存儲(chǔ)的3D圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)112。圖5所示的3D圖像數(shù)據(jù)格式具有高度和灰度信息，例如，在1024×1024的顯示分辨率和8位灰度分辨率的情況下，需要10位來(lái)表示高度信息，8位來(lái)表示灰度信息。因此，為了表示輪廓的一個(gè)點(diǎn)，需要兩個(gè)字節(jié)來(lái)表示高度信息、一個(gè)字節(jié)來(lái)表示灰度信息，即，總共需要三個(gè)字節(jié)，并且將3K字節(jié)的存儲(chǔ)器用于一個(gè)輪廓。隨后，數(shù)字信號(hào)處理器104在步驟209中，檢查3D圖像數(shù)據(jù)的傳輸是否完成。如果傳輸完成，數(shù)字信號(hào)處理器104返回步驟202，以便傳輸另外的圖像數(shù)據(jù)。
3D圖像由多個(gè)輪廓組成。當(dāng)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)100的掃描方向是垂直的時(shí)，輪廓具有水平坐標(biāo)和高度信息，而垂直坐標(biāo)由數(shù)字?jǐn)z像機(jī)100的移動(dòng)距離和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)100拍攝2D圖像的時(shí)刻確定。由于掃描速度在硬件制造時(shí)確定，則將由數(shù)字?jǐn)z像機(jī)100拍攝的2D圖像轉(zhuǎn)換為3D圖像，并發(fā)送到計(jì)算機(jī)112。然后，計(jì)算機(jī)112考慮到輪廓信息和計(jì)算機(jī)的移動(dòng)距離來(lái)構(gòu)建3D圖像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行顯示。
如上所述，在從數(shù)字?jǐn)z像機(jī)100拍攝的2D圖像信號(hào)中提取輪廓并獲得每個(gè)提取點(diǎn)的灰度級(jí)之后，向計(jì)算機(jī)112傳送輪廓和輪廓上的每個(gè)點(diǎn)的灰度信號(hào)，而不是2D圖像數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)112能夠只根據(jù)輪廓的高度和灰度信息來(lái)處理3D圖像信號(hào)。例如，當(dāng)X方向的分辨率和高度分辨率均為1024，并且輪廓數(shù)為512時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)必須傳輸512幅分辨率為1024×1024的2D圖像。如果在這種情況下灰度信息為八位，要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為4Gbit(＝1024×1024×512×8)。但是，使用2個(gè)字節(jié)來(lái)表示高度分辨率的本發(fā)明需要64Mbit(＝1024×16×512×8)，因此將數(shù)據(jù)量減小到1/60。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，本發(fā)明根據(jù)從計(jì)算機(jī)接收到的2D圖像傳輸命令或3D圖像傳輸命令，傳輸由數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝的2D圖像數(shù)據(jù)，或者將2D圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為3D圖像數(shù)據(jù)，然后將3D圖像數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，從而提高了傳輸速度，減少了傳輸3D圖像數(shù)據(jù)所需的時(shí)間。此外，本發(fā)明采用DSP技術(shù)，以減少將2D圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為3D圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量，而增加了所需的存儲(chǔ)器容量，從而降低生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種圖像數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)，用于通過(guò)按鍵的操作產(chǎn)生2D圖像信號(hào)傳輸命令或3D圖像信號(hào)傳輸命令，接收3D圖像信號(hào)，并進(jìn)行顯示；數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，用于拍攝物體的2D圖像信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)；FIFO，用于按照先進(jìn)先出的方式存儲(chǔ)從所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)接收到的2D數(shù)字圖像信號(hào)；數(shù)字信號(hào)處理器，用于控制從由所述FIFO輸出的2D圖像信號(hào)中提取3D圖像信號(hào)所需的輪廓，并讀取出所提取出的輪廓，利用所存儲(chǔ)的輪廓提取數(shù)據(jù)，將2D數(shù)字圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為3D圖像信號(hào)，并作為串行數(shù)據(jù)，輸出3D圖像信號(hào)；存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)由所述數(shù)字信號(hào)處理器提取出的輪廓的位置和信號(hào)幅度數(shù)據(jù)；控制和通信邏輯電路，用于接收來(lái)自所述計(jì)算機(jī)的2D圖像信號(hào)傳輸命令或3D圖像信號(hào)傳輸命令和就緒命令，以便向所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)輸出開(kāi)始命令或停止命令，并產(chǎn)生來(lái)自所述數(shù)字信號(hào)處理器的轉(zhuǎn)換后的3D圖像信號(hào)；以及輸入/輸出緩存器，用于緩存所述計(jì)算機(jī)與所述控制和通信邏輯電路之間的輸入/輸出數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，其特征在于所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)分別根據(jù)從所述控制和通信邏輯電路輸出的開(kāi)始命令或停止命令，開(kāi)始或停止拍攝操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，其特征在于所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)產(chǎn)生記錄控制信號(hào)，并將2D信號(hào)順序存儲(chǔ)在所述FIFO中。
4.一種圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，用在具有數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的、用于傳輸圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備中，所述方法包括(a)從由所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝的2D圖像數(shù)據(jù)中提取輪廓；以及(b)在提取輪廓之后，檢測(cè)對(duì)來(lái)自計(jì)算機(jī)的2D圖像傳輸命令或3D圖像傳輸命令的接收；以及(c)當(dāng)檢測(cè)到3D圖像傳輸命令時(shí)，向計(jì)算機(jī)傳輸輪廓提取數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述輪廓提取數(shù)據(jù)包括高度信息High[]和灰度信息Signal[]。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于還包括當(dāng)檢測(cè)到2D圖像傳輸命令時(shí)，傳輸由所述攝像機(jī)拍攝到的2D圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于傳輸圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法，將由數(shù)字?jǐn)z像機(jī)所拍攝的2D圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為3D圖像數(shù)據(jù)，并將2D和3D圖像數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)。所述圖像數(shù)據(jù)傳輸方法將由數(shù)字?jǐn)z像機(jī)所拍攝的2D圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為3D圖像數(shù)據(jù)，并將2D和3D圖像數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，從而減少了所需的存儲(chǔ)器容量，并因此降低了圖像傳送速率，所述方法包括從由數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝的2D圖像中提取輪廓；以及當(dāng)完成輪廓的提取時(shí)，將輪廓提取數(shù)據(jù)傳輸給所述計(jì)算機(jī)。
文檔編號(hào)H04N7/12GK1864178SQ03810518
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2003年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月14日
發(fā)明者金晴月 申請(qǐng)人:4D卡爾徹公司, 金晴月