[發明專利]面向Google Earth與Sketch Up的真三維立體顯示方法

有效

• 申請號: 200910025517.5
• 申請日: 2009-02-06
• 公開（公告）號: CN101477700A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 閭國年;溫永寧;盛業華;吳明光
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06F17/30;H04N15/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 樊文紅

1.面向Google?Earth與Sketch?Up的真三維立體顯示方法，包括以下步驟：

步驟(1)針對Google?Earth與Sketch?Up使用的3D?API進行監控與渲染數據攔截；

步驟(2)利用場景變換矩陣和投影變換矩陣重構柵格化的三維場景數據；

步驟(3)自適應屏幕分辨率和人的眼基距設定兩個不同的視點位置并生成立體像對；

步驟(4)針對不同的立體觀察設備進行真三維觀測；

其特征是，所述真三維立體顯示方法具體包括下列步驟：

a.監控創建三維顯示環境的函數，在該函數中加入調用3D?API的系統檢測函數功能，獲取系統立體顯示特性，根據相應的立體顯示特性，更改原始設定的顯示環境中的立體顯示模式，在支持立體顯示的硬件上開啟真三維立體顯示支持，在不支持立體顯示的硬件上，設置標志以便進行紅綠立體顯示；

b.監控開始一幀繪制的函數，在該函數中加入代碼獲取當前繪圖幀的視口尺寸，根據渲染的像素格式為立體像對創建臨時的緩沖區；

c.監控改變當前繪制矩陣的函數，在該函數中加入代碼以獲取三維應用軟件對當前繪制矩陣的更改，通過矩陣參數識別場景渲染的投影類型，當是透視投影時，記錄透視投影變換矩陣，作為三維場景重構的關鍵參數；

d.監控將幀緩存輸出到顯示設備的函數，在監控函數加入代碼以獲取整個幀中各像素的顏色和深度數據，基于步驟c獲取的透視投影變換矩陣信息，反算每個像素在視點坐標系下的三維坐標，重建出基于像素的柵格化的三維場景；根據人眼睛的立體視覺模型，生成可供立體顯示的立體像對。

2.根據權利要求1所述的真三維立體顯示方法，其特征是，所述步驟(2)進一步包含以下步驟：

I.透視投影變換矩陣的識別：假設透視投影變換矩陣在一幀的渲染過程中保持一致，將透視投影變換矩陣攔截下來，將矩陣中的特征值作為判據，判斷當前攔截的矩陣是否為透視投影變換矩陣；

II.建立視點為坐標原點的三維空間坐標系：以步驟I截獲的透視投影變換矩陣為參數，建立以視點為坐標原點的視點坐標系：Z軸穿過近平面的中心，近平面的Y軸和X軸方向和該坐標系的Y軸，X軸方向一致，近平面位于近平面值對應的Z軸的刻度上；近平面上X的值域是[-width/2，width/2]，Y的值域是[-height/2，height/2]，width為透視投影的近平面的寬度，height為透視投影的近平面的高度；在該坐標系中，任意坐標點P(X，Y，Z)在近平面上投影點的坐標值P′(X′，Y′，Z′)由透視投影矩陣變換求得，其中Z′對應于幀深度緩存中的深度值，X′＝width/2*X/Z；Y′＝height/2*Y/Z；Z′＝(Z-zNear)/Z*zFar/(zFar-zNear)，其中zNear為近平面的Z軸刻度，zFar為遠平面的Z軸刻度；

III.柵格化三維場景數據的重構：設視口的寬度為width′、高度為height′，任意三維渲染幀圖像像素點的坐標P″′(X″′，Y″′)對應于近平面上的三維坐標Pn(xn，yn，zn)，其中xn＝(X″′-width′/2)*width/2，yn＝(Y″′-height′/2)*height/2；根據對應的深度緩存中的值Z′和公式Z′＝(Z-zNear)/Z*zFar/(zFar-zNear)，計算出對應的視點坐標系下Z值，像素點在視點坐標系下的坐標為P(X，Y，Z)，其中X＝xNear/zNear*Z，Y＝yNear/zNear*Z；將所有的三維坐標用三角形面片連接起來，就構成了一個可進行三維渲染的立體表面。

3.根據權利要求1所述的真三維立體顯示方法，其特征是，所述步驟(3)中生成立體像對的方法是：調用3D?API，渲染所述步驟(2)中獲得的場景數據，在原始圖像作為左視點圖像情況下，生成右視點圖像；在原始圖像作為右視點圖像情況下，生成左視點圖像；在不保存原始圖像情況下，生成左右視點圖像，從而實現立體像對生成。

4.根據權利要求1所述的真三維立體顯示方法，其特征是，所述步驟(3)中生成立體像對的方法是：采用柵格化三維場景數據，構建原始視空間與目標視空間下像素的映射關系，將原始視空間下的像素直接變換到目標視空間下；在原始圖像作為左視點圖像情況下，生成右視點圖像；在原始圖像作為右視點圖像情況下，生成左視點圖像；在不保存原始圖像情況下，生成左右視點圖像，從而實現立體像對快速生成。

5.根據權利要求1所述的真三維立體顯示方法，其特征是，所述步驟(4)中針對不同的立體觀察設備進行真三維觀測，包括

x.在支持立體顯示的設備上，將立體像對分別輸出到顯卡左右兩個通道，進行立體顯示；或

y.在不支持立體顯示的設備上，將立體像對中，一個圖像提取紅色通道，另一個圖像提取綠色和藍色通道，將提取的通道融合，形成一個互補色的立體圖像，并支持紅綠眼鏡觀察；或

z.將立體圖像或像對輸送到其他支持立體顯示設備上。