[發明專利]基于快速引導濾波的景深實時渲染方法

在審

• 申請號: 201710187004.9
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN108665494A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 葛水英;陸鈞;馬琳靖
• 申請（專利權）人: 北京中科視維文化科技有限公司
• 主分類號: G06T7/529
• 分類號: G06T7/529
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于快速引導濾波的景深實時渲染方法，其特征在于，該方法至少包括：

步驟1：利用輸入的深度信息(d)和設定的鏡頭參數(EF)，結合簡化的彌散圓(circleof confusion，COC)計算公式，獲得輸入圖像的COC圖；

步驟2：根據圖像中像素深度與聚焦深度的關系，判斷出前景及背景模糊區域，并計算對應區域的濾波權重；

步驟3：利用圖像修復技術(Inpainting)預測前景遮擋的場景信息，并通過快速引導濾波來實現前景的部分遮擋模糊效果以及背景的層次性模糊效果。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1具體包括：

根據透鏡成像公式：其中，f代表透鏡焦距，u代表物距，v代表像距，具體地，且v代表點P的像距即透鏡光心到成像點的距離；F代表透鏡的焦距；d代表點P的物距即點到透鏡光心的距離，也就是點P的深度；v_f代表成像距離；d_f代表聚焦深度。當透鏡直徑為E，彌散圓直徑為D_COC時，由可得

由于E，F是鏡頭本身的參數，d_f-F為固定值，因此彌散圓的直徑可以進一步的簡化為：其中A代表了鏡頭參數對彌散圓直徑的影響，可以看作是控制模糊程度的一個尺度參數。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2具體包括：

若另C_min代表容許彌散圓，由步驟1中簡化的彌散圓直徑計算公式，可知針對前景深d₁和后景深d₂有：景深也就是說，處于[d1，d2]的距離范圍內的圖像是清晰的。可以通過控制聚焦深度d_f和容許彌散圓C_min的大小來聚焦到場景的不同部分，并根據深度信息計算對應區域的引導濾波權重。由于引導濾波能很好地保持邊緣，在不要需要保留細節的局部如極遠的背景區域，需要根據像素深度與聚焦深度關系，確定較大的濾波權重，使圖像更模糊。在聚焦附近區域，確定較小的濾波權重，使圖像相對清晰。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3具體包括：

在真實情況中，當背景圖像清晰可見時，模糊的前景物體應該具有柔和、類似于半透明效果的邊緣，這種情形稱之為部分遮擋。基于物體空間的景深渲染方法很容易實現半透明效果，因為物體空間場景中被遮擋的區域各種信息是可以獲得的。但是對于本發明所采用的基于圖像空間的方法而言，場景經過渲染后，遮擋的區域就完全丟失了。本發明創新性地引入圖像修復(Inpainting)技術預測被遮擋區域的像素信息，從而生成部分遮擋效果。通過使用基于主動輪廓Mumford-Shah模型的圖像修復算法結合α通道混合來實現模糊前景邊緣處的半透明。

另外，針對前景及背景模糊，本發明采用快速引導濾波來完成模糊計算，為避免模糊不連續現象，預先對深度圖進行平滑。然后將平滑后的深度圖作為引導圖進行快速引導濾波，從而有效降低模糊區域內部紋理邊緣的顯著清晰。最終，本發明實現具有漸進性和層次感模糊的真實感景深效果實時渲染。