[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

本發明公開了一種基于快速引導濾波的景深實時渲染方法，其中，該方法包括步驟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(circle of 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。通過本發明的方法，能夠快速地渲染出高質量的景深圖片，同時還能有效地避免強度泄露和模糊不連續問題。

技術領域

本發明實施涉及計算機圖像處理技術領域，尤其是涉及圖像中的景深實時渲染方法。

背景技術

景深是人眼和照相機鏡頭的重要光學特性，也是計算機視覺的重要研究方向之一。它指的是視網膜或相機底片成像時圖像能夠清晰顯示的距離范圍。在這個范圍之外，圖像的前后都是模糊的。景深在圖像的真實感繪制、增強深度感知方面具有重要作用，因而可以應用到虛擬現實(VR)、增強現實(AR)等計算機虛擬視覺等領域。

自Potmesil等人在1981年首次提出景深效果繪制算法以來，國內外學者已經提出眾多的景深效果渲染算法。這些渲染方法大致可以分成兩類：基于物體空間的方法和基于圖像空間的方法。

基于物體空間的方法如分布式光線追蹤、累積緩存等能夠渲染出高質量的景深效果圖像，但與之伴隨的是高耗能的計算開銷，因此基于物體空間的渲染方法通常用于離線場合。

基于圖像空間的方法是實時應用領域常用的方法，也被稱為圖像后處理。它通過計算每個像素的模糊程度也就是彌散圓(circle of confusion，COC)的大小，用擴散或者聚合的方式來平滑圖像。基于擴散的方法由于需要大量的計算，因而比較耗時。目前實時應用中常用基于聚合的方法來實現景深效果。雖然基于聚合的方法通常利用GPU性能可以達到實時渲染，但此方法容易導致強度泄露和模糊不連續的問題。此外，使用深度分層的處理方法同樣也會存在離散化缺陷。

本發明旨在在增強景深模擬的真實感的同時，能夠有效避免強度泄露、模糊不連續及深度離散化，實現部分遮擋的效果模擬。本發明首先將引導濾波用于景深效果實現，提出了一種基于快速引導濾波的景深實時渲染方法，能夠實現漸進式的圖像景深，在增強真實感的同時，避免產生人工痕跡。算法在強度泄露、模糊不連續、過模糊等方面均取得了較好的效果。其次，通過圖像修復技術預測圖像被遮擋部分丟失的信息，使用α通道混合實現前景邊緣半透明效果的模擬，解決了基于圖像空間方法中難以處理的部分遮擋問題。

發明內容

本發明實施的主要目的是提供一種基于快速引導濾波的景深實時渲染方法。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了以下技術方案：

一種基于快速引導濾波的景深實時渲染方法，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(circle of 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。

進一步地，所述步驟1具體包括：