[發(fā)明專利]基于相機(jī)光源陣列的材質(zhì)測量拍攝圖像校準(zhǔn)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911310716.0
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111179322B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐延寧;樊玉瑩;趙鈺;柴宇飛;王璐
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T7/90;G06T7/73
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本發(fā)明公開了基于相機(jī)光源陣列的材質(zhì)測量拍攝圖像校準(zhǔn)方法及系統(tǒng)，包括：獲取由基于相機(jī)光源陣列的材質(zhì)測量裝置拍攝的待校準(zhǔn)圖像；對待校準(zhǔn)圖像進(jìn)行亮度校準(zhǔn)；對亮度校準(zhǔn)后的圖像進(jìn)行位置校準(zhǔn)；得到最終校準(zhǔn)后的圖像。通過基于相機(jī)光源陣列的材質(zhì)測量裝置實(shí)現(xiàn)各光源、轉(zhuǎn)臺角度原始材質(zhì)圖片的有序獲取，并對獲取到的材質(zhì)圖片進(jìn)行亮度和位置的校準(zhǔn)。它具有圖像采集速度快，亮度校準(zhǔn)無需已知曝光時間，位置校準(zhǔn)方便快捷并且精度高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于相機(jī)光源陣列的材質(zhì)測量拍攝圖像校準(zhǔn)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提到了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

基于相機(jī)光源陣列的材質(zhì)測量控制系統(tǒng)為真實(shí)感材質(zhì)測量系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。真實(shí)感材質(zhì)測量系統(tǒng)通過不斷變換角度的相機(jī)光源陣列來捕獲真實(shí)世界的各種材質(zhì)信息，并將這些信息存儲到雙向紋理函數(shù)(Bidirectional?Texture?Function,BTF)函數(shù)中，建設(shè)基于測量的BTF材質(zhì)庫。使用獲得的BTF函數(shù)通過渲染引擎對三維模型進(jìn)行渲染，使其能逼真地模擬現(xiàn)實(shí)世界的物體和場景，實(shí)現(xiàn)照片級圖像質(zhì)量的渲染。基于相機(jī)光源陣列的材質(zhì)測量控制系統(tǒng)用來控制原始材質(zhì)照片采集過程中，材質(zhì)轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動、各個角度燈光的開閉、相機(jī)拍照的時間點(diǎn)保持一致與同步。

渲染技術(shù)是動漫電影制作過程中使用的主要技術(shù)。當(dāng)前的渲染技術(shù)主要分為兩種發(fā)展方向，一種是追求真實(shí)感的照片級圖像質(zhì)量的渲染；一種是追求特殊藝術(shù)效果的非真實(shí)渲染(Non-Photorealistic?Rendering,NPR)。隨著技術(shù)的發(fā)展，真實(shí)感渲染越來越傾向于測量真實(shí)感材質(zhì)來提高渲染質(zhì)量。

真實(shí)感材質(zhì)的測量通過材質(zhì)采集系統(tǒng)捕獲真實(shí)世界的各種材質(zhì)的信息，將這些信息存儲到雙向紋理函數(shù)(Bidirectional?Texture?Function,BTF)函數(shù)中，建設(shè)基于測量的BTF材質(zhì)庫。使用獲得的BTF函數(shù)通過渲染引擎對三維模型進(jìn)行渲染，使其能逼真地模擬現(xiàn)實(shí)世界的物體和場景。

在實(shí)現(xiàn)本公開的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中存在以下技術(shù)問題：

為了更好的展示材質(zhì)的細(xì)節(jié)，構(gòu)建BTF材質(zhì)庫之前，需要對拍攝的原始材質(zhì)進(jìn)行亮度校準(zhǔn)和位置校準(zhǔn)。傳統(tǒng)的亮度校準(zhǔn)方法需要已知曝光時間來求圖像原始的輻照度，但當(dāng)使用工業(yè)相機(jī)時，無法已知曝光時間，進(jìn)而無法對對拍攝的原始材質(zhì)進(jìn)行亮度校準(zhǔn)和位置校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本公開提供了基于相機(jī)光源陣列的材質(zhì)測量拍攝圖像校準(zhǔn)方法及系統(tǒng)；本專利提出基于梯度的多次曝光時間綜合算法，通過分割、計(jì)算亮度梯度總和以及平滑等步驟來獲得更高動態(tài)范圍的圖像從而實(shí)現(xiàn)圖片亮度的校準(zhǔn)。

第一方面，本公開提供了基于相機(jī)光源陣列的材質(zhì)測量拍攝圖像校準(zhǔn)方法；

基于相機(jī)光源陣列的材質(zhì)測量拍攝圖像校準(zhǔn)方法，包括：

獲取由基于相機(jī)光源陣列的材質(zhì)測量裝置拍攝的待校準(zhǔn)圖像；

對待校準(zhǔn)圖像進(jìn)行亮度校準(zhǔn)；

對亮度校準(zhǔn)后的圖像進(jìn)行位置校準(zhǔn)；得到最終校準(zhǔn)后的圖像。

第二方面，本公開還提供了基于相機(jī)光源陣列的材質(zhì)測量拍攝圖像校準(zhǔn)系統(tǒng)；

基于相機(jī)光源陣列的材質(zhì)測量拍攝圖像校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括：

獲取模塊，其被配置為：獲取由基于相機(jī)光源陣列的材質(zhì)測量裝置拍攝的待校準(zhǔn)圖像；

亮度校準(zhǔn)模塊，其被配置為：對待校準(zhǔn)圖像進(jìn)行亮度校準(zhǔn)；

位置校準(zhǔn)模塊，其被配置為：對亮度校準(zhǔn)后的圖像進(jìn)行位置校準(zhǔn)；得到最終校準(zhǔn)后的圖像。