[發明專利]一種在三維場景中任意位置生成全景圖的方法

有效

• 申請號: 201710313000.0
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107133918B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 陳健
• 申請（專利權）人: 陳健;廈門匯鑫元軟件有限公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T17/00
• 代理公司: 廈門創象知識產權代理有限公司 35232
• 代理人: 尤懷成

本發明公開了一種三維場景任意位置生成全景圖的方法，其通過在三維場景中創建虛擬相機，并規范化虛擬相機的參數，虛擬相機分別朝前、后、左、右、頂部及底部渲染6張貼圖，再經過立方體空間映射到球形空間，即獲得所需的全景圖。本發明無需特征點的識別拼接，對設備要求低，可在三維場景的任意位置快速(普通PC端，數秒內)生成高質量的全景圖。

技術領域

本發明涉及一種在三維場景中任意位置生成全景圖的方法。

背景技術

全景圖通過廣角的表現手段以及繪畫、相片、視頻、三維模型等形式，盡可能多表現出周圍的環境，從而使人產生一定沉浸感。

全景圖相對于三維場景可執行文件，具有占用空間小、多平臺支持及傳播廣等優點，現在市面上已有的全景圖產生方式主要有兩種：一種是通過多鏡頭或單鏡頭多方向實拍，根據特征點將多張圖片縫合成一張，但這種方法不適用于虛擬三維場景；第二種是通過類似3dMax這類軟件進行渲染，將整個空間上的點映射到一張全景圖中，但渲染過程復雜、對渲染設備的要求高，耗時長，往往需要等待數小時。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種在三維場景中任意位置生成全景圖的方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種在三維場景中任意位置生成全景圖的方法，包括以下步驟：

S1、在三維場景中創建虛擬相機，并以虛擬相機所在點O為中心點建立右手坐標系O-XYZ，將虛擬相機水平與垂直方向的視場角度設置為90°，方向朝向-Z軸，并保持俯仰角和翻滾角為0°；

S2、設定渲染圖片的形狀為正方形，其邊長為w，將虛擬相機分別朝向-Z、-X、+Z、+X、+Y以及-Y方向各渲染一張圖片，以獲得當前位置的六視圖；

S3、以虛擬相機所在點O為中心，分別建立球體與立方體，設定球體半徑為1，立方體邊長為2，立方體的各邊平行于X、Y、Z軸；

S4、計算球面任意點P的坐標，根據球面任意點P的坐標計算連線OP與立方體相交點Pc的坐標；

S5、設定所需全景圖的寬度與高度，將全景圖上的像素點一一映射到球面坐標系中，獲得全景圖像素點在球面坐標系的映射坐標；

S6、在W*H個像素點的全景圖中，對每個像素點p按寬度、高度方向分別循環，根據全景圖到球面坐標系中的映射坐標以及Pc點的坐標確定對應的采樣圖及采樣坐標；根據采樣坐標所對應的點在采樣圖中的顏色確定全景圖中像素點p的顏色，獲得所需全景圖。

進一步地，步驟S4中，令連線OP與YOZ平面的夾角為θ，圍繞Y軸順時針方向旋轉為正向；令連線OP與XOZ平面夾角為P在y軸正半軸方向夾角為正。

進一步地，步驟S4中，球面任意點P(x_p,y_p,z_p)在平面XOZ中的投影為B，連線OB交球面于點A，設M、N為OZ軸上的點，連線AM及BN平行于X軸，則由AM＝AO*sinθ及AO＝1可得由OM＝AO*cosθ及可得則球面任意點P的坐標為

OPc與OP共線，則有則相交點Pc(xpc,ypc,zpc)的坐標為

球面任意點P的坐標及相交點Pc的坐標根據其在坐標系O-XYZ中的位置取正負值。

進一步地，步驟S5中，設定所需全景圖的寬度為W，高度為H，則全景圖上任意一點p(x,y)在球面坐標系的坐標值為

進一步地，步驟S6中，各采樣圖及其采樣坐標的確定方式如下，

當且時，球體上的全景圖在后視圖中采樣，采樣坐標為：