[發(fā)明專利]一種三維圖像生成方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610543879.3
• 申請(qǐng)日: 2016-07-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106231286B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 桑新柱;邢樹(shù)軍;項(xiàng)維康;龐博;于迅博;高鑫;楊神武;顏玢玢;王葵如;苑金輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N13/111
• 分類號(hào): H04N13/111;H04N13/261
• 代理公司: 北京柏杉松知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11413
• 代理人: 馬敬,項(xiàng)京

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種三維圖像生成方法及裝置。

背景技術(shù)

集成成像技術(shù)最早由Lippmann在1908年提出，是一種真三維立體顯示技術(shù)。它具有全視差、連續(xù)視點(diǎn)、無(wú)視疲勞等優(yōu)點(diǎn)，在三維電視、可視化以及深度測(cè)量方面具有廣泛的應(yīng)用前景。集成成像技術(shù)利用微透鏡陣列對(duì)空間場(chǎng)景進(jìn)行記錄，并再現(xiàn)出空間場(chǎng)景的三維圖像。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)集成成像已經(jīng)成為集成成像技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。在圖形學(xué)中，光柵化渲染技術(shù)和光線跟蹤渲染技術(shù)是兩種主流的渲染技術(shù)。

在以往的集成成像圖像內(nèi)容的生成上主要應(yīng)用的是光柵化技術(shù)。光柵化技術(shù)是指把景物模型數(shù)學(xué)描述及色彩信息轉(zhuǎn)換至計(jì)算機(jī)屏幕上的像素的過(guò)程。其步驟為先生成單個(gè)視點(diǎn)的視圖，然后將這些單個(gè)視點(diǎn)的視圖合成集成成像的圖像。

計(jì)算機(jī)集成成像光柵化渲染技術(shù)，耗時(shí)較長(zhǎng)。對(duì)單個(gè)圖像進(jìn)行并行渲染時(shí)，需要使用計(jì)算機(jī)集群，硬件成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種三維圖像生成方法及裝置，將反向光線跟蹤技術(shù)引入計(jì)算機(jī)集成成像渲染技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成成像的快速渲染，且有效降低硬件成本。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種三維圖像生成方法，應(yīng)用于計(jì)算機(jī)集成成像，所述三維圖像生成方法包括：

獲取液晶顯示面板LCD參數(shù)、液晶顯示面板LCD上圖像像素點(diǎn)的第一三維坐標(biāo)參數(shù)、液晶顯示面板LCD上像素的數(shù)目參數(shù)及攝影機(jī)陣列參數(shù)；

根據(jù)所述LCD參數(shù)、所述第一三維坐標(biāo)參數(shù)，通過(guò)預(yù)先建立的像素索引公式確定所述圖像像素點(diǎn)的像素索引，其中，所述第一三維坐標(biāo)參數(shù)為三維坐標(biāo)系中的任一點(diǎn)，所述三維坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)在所述LCD上的預(yù)設(shè)位置點(diǎn)處；

根據(jù)所述像素的數(shù)目參數(shù)、所述像素索引，通過(guò)預(yù)先建立的攝影機(jī)索引公式確定所述像素對(duì)應(yīng)的攝影機(jī)索引；

根據(jù)所述攝影機(jī)陣列參數(shù)、所述攝影機(jī)索引，通過(guò)預(yù)先建立的攝影機(jī)三維坐標(biāo)公式確定所述像素對(duì)應(yīng)的攝影機(jī)三維坐標(biāo)；

根據(jù)所述攝影機(jī)三維坐標(biāo)、所述第一三維坐標(biāo)參數(shù),通過(guò)預(yù)先建立的反向起始光線公式確定所述LCD上第一像素點(diǎn)的反向起始光線，其中，所述第一像素點(diǎn)為所述圖像像素點(diǎn)中的任意一個(gè)，所述反向起始光線包括：光線起點(diǎn)和光線方向；

根據(jù)所述反向起始光線，利用光線跟蹤渲染技術(shù)生成三維圖像。

較佳的，所述液晶顯示面板LCD參數(shù)至少包括：LCD的寬度參數(shù)，LCD的長(zhǎng)度參數(shù)和LCD上單個(gè)像素的寬度參數(shù)；

所述攝影機(jī)陣列參數(shù)至少包括：攝影機(jī)陣列中中心攝影機(jī)的三維坐標(biāo)參數(shù)，攝影機(jī)陣列中相鄰兩個(gè)攝影機(jī)的橫向間距參數(shù)和攝影機(jī)陣列中相鄰兩個(gè)攝影機(jī)的縱向間距參數(shù)。

較佳的，所述像素索引公式為：

其中，所述像素排列組成像素組，所述(k,m)為像素索引且為所述像素在所述像素組中排列在第k行、第m列的位置，所述(x,y,0)為所述LCD上圖像像素點(diǎn)在所述三維坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，所述pp為所述LCD上單個(gè)像素的寬度，所述W為所述LCD的寬度，所述H為所述LCD的長(zhǎng)度。

較佳的，所述像素排列組成所述像素組的排列形狀為正方形。

較佳的，所述攝影機(jī)陣列的排列形狀與所述像素組的排列形狀相同。

較佳的，所述攝影機(jī)索引公式為：

其中，所述(i,j)為攝影機(jī)索引且為攝影機(jī)在攝影機(jī)陣列中排列在第i行、第j列的位置，所述N×N為所述像素的數(shù)目，所述像素排列組成像素組，所述(k,m)為像素索引且為所述像素在所述像素組中排列在第k行、第m列的位置。

較佳的，所述攝影機(jī)三維坐標(biāo)公式為：

P_ij＝P₀₀+(i·D_H,j·D_v,0)，

其中，所述P_ij為所述像素對(duì)應(yīng)的攝影機(jī)在所述三維坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，所述P₀₀為攝影機(jī)陣列中中心攝影機(jī)在所述三維坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，所述(i,j)為所述攝影機(jī)索引且為所述攝影機(jī)在所述攝影機(jī)陣列中排列在第i行、第j列的位置，所述D_H為所述攝影機(jī)陣列中相鄰攝像機(jī)的橫向間距，所述D_v為所述攝影機(jī)陣列中相鄰攝像機(jī)的縱向間距。

較佳的，所述反向起始光線公式為：