[發明專利]一種3D模型轉立體雙視點視圖的方法

在審

• 申請號: 201710173870.2
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106993179A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 麻輝文;顏成鋼;張新;李亞菲;李寧;陳澤倫
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04N13/02
• 分類號: H04N13/02;H04N13/04
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明涉及3D顯示技術，具體涉及一種將基于OpenGL的3D模型轉化為立體雙視點視圖的轉換方法，具體的是一種3D模型轉立體雙視點視圖的方法。

背景技術

人類生活在一個立體的世界，利用立體視覺來感知世界，隨著計算機技術的飛速發展，計算機描述現實世界的方式越來越豐富：從聲音到圖像再到視頻，計算機所能表示的世界越來越復雜。目前大多數的顯示設備依舊之能夠進行2D顯示，忽略了深度信息，在數字化，現代化的時代，2D顯示已經不能夠滿足人類的需求，于是3D模型作為一種新的媒體形式進入了人們的生活、學習和工作中，并且很快被普通大眾所接受。它在影視娛樂，建筑，機械制造，醫療，軍事，電子商務，虛擬現實，考古等很多方面都得到了越來越廣泛的應用。

在當前的計算機顯示領域，立體顯示已經成為了未來的發展方向。在市場上，目前有許多硬件選項，使我們能夠獲得立體3D可視化信息。而3D顯示技術是整個3D流程中最復雜的一步，由于播放的平臺都是平面顯示設備，且左右眼素材要在同一個顯示設備上出現，這就涉及到如何將左右眼素材進行分離，并分別準確的送到觀眾的左右眼中。一旦左右眼素材的分離出現問題，3D效果就不會出現，而觀眾也將看到混亂、有重影的畫面內容。我們采用匯聚雙目投影觀測模型，將3D模型按照此觀測模型映射到屏幕上。這種模型更符合人眼的觀測習慣，使人看到的更加真實、自然。

人眼能獲得立體視覺的根本原因是存在視差，利用人的雙眼在同一時間分別看到不同的圖像形成視差，從而獲得立體視覺的特點。

發明內容

三維立體顯示技術是虛擬現實的關鍵技術，也是虛擬現實系統必不可少的基本條件，而深度感的正確形成又是立體顯示技術的關鍵，深度感的正確形成通過雙目視差圖來實現的。如今市場上的立體顯示器的3D立體感效果，就是由雙視點視圖直接決定的，視差圖包含了場景的距離信息。故本發明從立體視覺原理出發，重點研究如何利用OpenGL從計算機虛擬的3D模型中提取出多視點圖像，從而進行轉化成立體雙視點視覺差圖，進而解決3D顯示問題。

本發明的3D模型轉雙視點視圖包括3D模型讀取和轉雙視點視差圖；其中3D模型讀取包括讀取頂點信息和繪制頂點；轉雙視點視差圖包括單目轉化和繪制雙視點視圖。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括如下步驟：

步驟1：選定匯聚式觀測模型；

觀測模型主要有匯聚式觀測模型和平行式觀測模型。本發明選定匯聚式觀測模型，且其中top,bottom,Left,Right分別為左右眼共用的棱錐臺前剪裁面的上下左右邊到中心的距離，Near為前剪裁面到視點的距離，Far為后剪裁面到視點的距離。

步驟2：輸入參數，并計算匯聚式觀測模型的錐體位移：

雙眼距離IOD，人眼觀測圖像上下兩邊的視野夾角fov，人眼到前剪切面的垂直距離d(eye-nearZ)，人眼到屏幕的垂直距離d(eye-screen)，人眼到后剪切面的垂直距離d(eye-farZ)，圖像長寬比ratio。

根據相似三角形計算該匯聚式觀測模型的錐體位移

Frustum shift＝(IOD/2)*d(eye-nearZ)/d(eye-screen)⑴

步驟3：計算左右眼錐臺參數

左眼錐臺參數：

top＝tan(fov/2)*d(eye-nearZ)⑵

Left_{Left_eye}＝-ratio*top-Frumstum shift⑶

Right_{Left_eye}＝ratio*top-Frumstumshift⑷

bottom＝-top⑸

右眼錐臺參數：

top＝tan(fov/2)*d(eye-nearZ)⑹

Right_{right_eye}＝ratio*top+Frumstum shift⑺

Left_{Right_eye}＝-ratio*top+Frumstum shift⑻

bottom＝-top⑼

其中，fov表示人眼觀測圖像上下兩邊的視野夾角，ratio為圖像長寬比；

top和bottom分別為左右眼共用的棱錐臺前剪裁面的上下邊界到中心的距離；

Left_{Left_eye}和Left_{Right_eye}分別為左右眼的棱錐臺前剪裁面的左邊界到中心的距離；