[發明專利]光照模型計算方法、材質參數的處理方法及其處理裝置

在審

• 申請號: 202010009748.3
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111402392A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 謝永明
• 申請（專利權）人: 香港光云科技有限公司
• 主分類號: G06T15/50
• 分類號: G06T15/50;G06T15/04;G06T15/30;G06T7/521
• 代理公司: 東莞合方知識產權代理有限公司 44561
• 代理人: 陳正興

本發明提供了一種光照模型計算方法，包括步驟：S1.對ToF模組采集的真實物體的若干個相位圖像進行正視圖校正和正視圖裁剪，獲得若干個相同分辨率的正視方向的相位圖像；S2.對裁剪后的相位圖像進行深度值提取，并逐像素進行空間凹凸信息和法向量計算，將裁剪后的相位圖像信息和法向量信息按順序進行矩陣存儲，并轉換為同一像素的光照像素集合；S3.對每個像素點進行光照信息的空間擬合，計算每個紋理像素上的凹凸信息、法向量信息、反射率及透明度，以計算物體在虛擬光照環境中的漫反射數據。本發明還提供了一種基于光照模型計算方法的材質參數的處理方法及其材質參數的處理裝置。

技術領域

本發明涉及數據處理技術領域，特別是涉及一種材質的數據處理方法及裝置。

背景技術

隨著增強現實技術(Augmented Reality ，簡稱AR) 和虛擬現實技術(VirtualReality，簡稱VR)的發展以及三維技術的應用普及，人們對物品進行三維建模的需求也逐漸增多。

三維模型被廣泛應用于動畫、游戲、虛擬現實、增強現實等多個領域，有著廣泛的應用前景。模型的建立可以通過建模軟件或者是三維掃描儀，雖然能得到高精度的幾何模型，但是往往難以實現真實場景的紋理信息。

目前，為了增強三維模型的紋理信息，使用數碼相機和單反相機采集現實場景中匹配物體紋理圖片，通過手動尋找紋理映射點的方式建立三維模型數據和紋理圖片的對應關系，然后對三維模型做紋理映射。然而，這種方法消耗大量的人工成本，其紋理的特征只限于RGB的色彩信息，而缺乏與真實世界相匹配的凹凸紋理及光照模型，使得三維模型的真實性大打折扣。

現有的虛擬場景中的三維模型的由于只關注表面材質的仿真度，而忽略了光照特性對其的影響，因此在不同角度觀察模型時就會出現嚴重的失真。因此需要一種能夠最大程度還原真實物體的材質特性，尤其是光照特性的材質表達方法。

發明內容

本發明的目的是提供夠最大程度還原真實物體的材質特性，尤其是光照特性的材質表達方法及其裝置。

為了實現上述目的，本發明提供了一種光照模型計算方法，包括步驟：S1.對ToF模組采集的真實物體的若干個相位圖像進行正視圖校正和正視圖裁剪，獲得若干個相同分辨率的正視方向的相位圖像；S2.對裁剪后的相位圖像進行深度值提取，并逐像素進行空間凹凸信息和法向量計算，將裁剪后的相位圖像信息和法向量信息按順序進行矩陣存儲，并轉換為同一像素的光照像素集合；S3.對每個像素點進行光照信息的空間擬合，計算每個紋理像素上的凹凸信息、法向量信息、反射率及透明度，以計算物體在虛擬光照環境中的漫反射數據。

根據本發明提供的光照模型計算方法，通過對ToF模組采集的真實物體的若干個相位圖像進行計算，獲取每個紋理像素上的凹凸信息、法向量信息、反射率及透明度，進而計算物體在虛擬光照環境中的漫反射數據。根據本發明提供的光照模型計算方法獲取的物體在虛擬光照環境中的漫反射數據，可以作為虛擬場景中的三維模型材質參數計算的重要依據。與現有技術相比，本發明提供的光照模型計算方法，通過對ToF模組采集真實物體的若干個相位圖像進行計算，獲取基于真實物體的凹凸信息、法向量信息及反射率和透明度等數據，并將其作為光照模型，將其作為光照材質信息賦予三維物體，可以顯著提升虛擬場景中的三維模型的材質參數的真實度。

較佳的，在步驟S1之前還包括：設置ToF模組的采集相位和紅外發射端的頻率，以獲取若干個頻率下不同相位的采樣矢量數據，進而得到若干個相位圖像。

較佳的，所述反射率的計算方法為：ToF模組按照預設相同的頻率和相位進，并在不少于3個不同距離上的采集相位圖像，并對相位圖像計算，獲得物體的反射率。