[發明專利]用于保持圖像中對象的感知恒定性的方法

有效

• 申請號: 201880068487.3
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN111247560B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: R·佩珀爾;A·伯利
• 申請（專利權）人: 福沃科技有限公司
• 主分類號: G06T15/10
• 分類號: G06T15/10
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 崔雁;吳東亮

一種修改表示3D場景的2D圖像以便保持所述場景中對象的感知恒定性的方法，所述方法包括以下步驟：處理3D場景的圖像以生成所述3D場景和所述場景內的一個或多個3D對象的未修改視圖；從所述3D場景內選擇一個或多個對象；確定所述一個或多個對象的修改視圖；將所述一個或多個對象的修改視圖與所述一個或多個對象的未修改視圖進行比較；在所述一個或多個對象的未修改視圖和修改視圖之間插值一個或多個階段；針對所述一個或多個對象選擇插值；用所選擇的插值后的一個或多個對象生成新的3D場景；以及將所述新的3D場景投影并渲染成2D圖像到顯示器上。

技術領域

本發明涉及保持3D場景的2D圖像中對象的感知恒定性的方法。更具體地，該方法使得由標準幾何投影引起的變形最小化，從而改善了3D場景的圖像的可識別性或外觀。

背景技術

計算機圖形系統被廣泛用于生成或處理表示真實或虛構空間的3D圖像和動畫。這樣的系統通常利用圖形流水線將場景的3D模型轉換為在顯示器上渲染的圖像。該流水線包括一系列計算過程，這些計算過程可以對3D模型中的空間坐標進行數學轉換，以便它們被渲染為顯示器上的不同位置處的像素，將照明、陰影和紋理信息應用于場景中的對象，將成像效果應用于場景的區域，以及管理來自諸如鼠標、手柄或行為傳感器(如頭部或眼部跟蹤器)之類的控制設備的用戶輸入。

傳統的計算機圖形流水線使用線性透視圖的幾何形狀以將3D坐標投影到圖像平面。通常，控制此投影的方程作為軟件中的函數或被編碼到圖形處理器單元中的計算機硬件，而被集成到圖形流水線中。可以使用其它形式的投影以將3D數據映射到圖像平面，諸如魚眼或圓柱投影，但是它們相對較少地被用于專門的應用。

將3D坐標投影到圖像平面時，使用3D坐標建模的對象必須被展平到二維。這意味著被投影到2D圖像顯示器上的場景中的對象將被顯示器的觀看者看作為平面圖像，而不是像在現實世界中看到的情況那樣的立體3D對象。人們非常習慣于在圖形、照片、電影及其它此類媒體中將3D對象視為2D投影。當3D對象相對于視線傾斜地呈現并因此以高度失真的形式投影在眼睛的視網膜上時，我們能夠在平面圖像中快速識別3D對象。

當觀看3D對象的失真圖像時，通過將圖像與我們已通過生活經驗積累的所存儲的類似對象(我們通常會從多個角度來觀察)的記憶進行比較，我們能夠識別對象。從這些積累的視圖中，我們獲得了“感知恒定性”的印象，這意味著即使當從很遠處或以異常角度觀看對象時，我們也知道其理想的尺寸和形狀。作為示例，太陽看起來是遙遠的大的對象；即使盤被視為被橢圓形，盤也會以圓形物體的形式顯現。作為視覺感知的一般原理，感知系統會嘗試將對象呈現給我們的任何視圖與從記憶和經驗得到的理想視圖相匹配。然而，對象顯現的失真或非典型性程度越高，就越需要更多的認知處理努力和時間來識別它，并在智力上彌補明顯的失真。

在大多數計算機圖形流水線中用作標準的線性透視投影中，當使用廣角視圖或特殊投影來顯示場景時，3D對象通常以失真的形式呈現。例如，如果使用60°的廣角視野來水平地呈現場景，則在場景的邊緣處顯示的對象將看起來被水平地拉伸，這歸因于當對象遠離圖像的中心移動時，線性透視投影會擴大從小孔(虛擬的或真實的)投射的發散光路的角度這一事實。如果使用曲線投影(諸如魚眼鏡頭類型的投影)，則由于該投影固有的幾何形狀，對象可能看起來具有過度的曲率，或者在場景中可能看起來不自然地變大或變小。

本發明所要解決的問題是這樣的事實：在3D場景的計算機圖形化圖像或計算機處理的圖像中，對象經常看起來不自然地失真、放大或縮小，并且這可能不利地影響觀看者對圖像的體驗，使得圖像難以解釋，使得圖像在美學上缺乏吸引力、或者看起來較為不舒服。這些失真是用于將3D坐標轉換為2D圖像的投影幾何的必然結果，該投影幾何幾乎在所有情況下都將光路限制為從單個小孔發散且投射到平面的直線。