[發明專利]一種三維空間環境成像系統及方法

有效

• 申請號: 201610054509.3
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105741341B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 王珅;劉忠山;周海波;王峰;黃少斌;李聞斌;梁秋波;孫枕漣;方文婷
• 申請（專利權）人: 桂林長海發展有限責任公司
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06F3/0486
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 周錦全

本發明涉及一種三維空間環境成像系統及方法，方法包括：初始化OpenGL狀態機，開啟表面剔除功能，隱藏虛擬球體正面，確定渲染全景圖所在視點位置；建立球體模型，讀取球體模型的頂點數據，得球體幾何數據；采集圖像，對圖像進行截取，將圖像轉化為紋理數據；獲取球體的偏斜角度參數，對球體進行校正，建立MVP聯級矩陣；將球體幾何數據和MVP聯級矩陣輸入頂點著色器中，頂點著色器對圖像進行擺正銜接，通過MVP矩陣將球體幾何數據轉換到屏幕坐標系中，得投影數據；將投影數據和紋理數據輸入片段著色器進行采樣計算輸出球體圖像，渲染全景圖。本發明能同時顯示球體全景及其細節圖像，可使球體顯示的環境場景保持正立，可進行人機交互，對圖形圖像處理速度快。

技術領域

本發明涉及成像技術領域，特別涉及一種三維空間環境成像系統及方法。

背景技術

三維空間環境成像方法可實時接收前端探測球采集的多個方向的視頻圖像，貼圖成球體所處環境的鏡像圖，通過拖動球體旋轉可同時對場景圖像的任意部分進行顯示；但是現有技術存在不能同時顯示球體全景和部分細節圖像，不能使球體顯示的環境場景保持正立，鏡像圖像顯示方法不符合人們對場景觀察的習慣，不能對任意一個攝像機圖像進行人機交互，對于圖形圖像的處理慢等問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能同時顯示球體全景及其細節圖像，可使球體顯示的環境場景保持正立，可透視觀察場景，可對場景圖像進行人機交互，對圖形圖像處理速度快的三維空間環境成像系統及方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種三維空間環境成像方法，包括：

步驟S1.初始化OpenGL狀態機，開啟OpenGL表面剔除功能，隱藏虛擬球體正面，并確定渲染全景圖所在視點位置，完成渲染前狀態初始化；

步驟S2.通過遞歸細分法建立球體模型，讀取球體模型的頂點數據，得球體幾何數據；采集圖像，對圖像進行截取，將圖像轉化為OpenGL能識別的紋理對象，得紋理數據；

步驟S3.通過重力角度傳感器獲取球體的偏斜角度參數，根據偏斜角度參數對球體進行校正，根據校正過程的數據建立模型矩陣、視圖矩陣和投影矩陣，模型矩陣、視圖矩陣和投影矩陣級聯得MVP聯級矩陣；

步驟S4.將球體幾何數據和MVP聯級矩陣輸入GPU頂點著色器中，頂點著色器對出現顛倒或鏡像的圖像進行擺正銜接，并通過MVP矩陣將球體幾何數據轉換到屏幕坐標系中，得投影數據；

步驟S5.將投影數據和紋理數據輸入片段著色器，片段著色器根據輸入的投影數據和紋理數據進行采樣計算并輸出球體圖像，渲染全景圖。

本發明的有益效果是：可以對球體三維空間環境成像同時顯示球體全景和部分細節圖像，通過重力角度傳感器返回的球體偏斜角度參數，校正模塊對球體進行角度校正，可使球體顯示的環境場景保持正立；采用OpenGL剔除功能剔除前端，可透視觀察場景；建立鼠標拖動和雙擊事件，增強人機交互功能；通過GPU硬件加速處理，提升了圖形圖像的處理速度。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述步驟S3中對球體校正的具體實現為：獲取球體偏斜角度參數，判斷是否已開啟自動角度校正，當已開啟自動角度校正時，根據球體偏斜角度參數自動對球體進行角度調整使球體正立；當沒有開啟自動角度校正時，根據球體偏斜角度參數手動調整使球體正立。

采用上述進一步方案的有益效果是:重力角度傳感器返回的球體偏斜角度參數，對球體進行角度校正，可使球體顯示的環境場景保持正立，可通過自動校正，提升精確性，也可以通過手動校正，提升便利性。

進一步，還包括步驟S7.渲染全景圖后，調整虛擬攝像機距離確定渲染細節圖所在視點位置，再次對場景進行渲染，實現細節圖像的繪制，得球體三維空間環境成像。