[发明专利]一种三维图像生成方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种三维图像生成方法及装置。

背景技术

集成成像技术最早由Lippmann在1908年提出，是一种真三维立体显示技术。它具有全视差、连续视点、无视疲劳等优点，在三维电视、可视化以及深度测量方面具有广泛的应用前景。集成成像技术利用微透镜阵列对空间场景进行记录，并再现出空间场景的三维图像。随着计算机技术的发展，计算机集成成像已经成为集成成像技术的一个重要组成部分。在图形学中，光栅化渲染技术和光线跟踪渲染技术是两种主流的渲染技术。

在以往的集成成像图像内容的生成上主要应用的是光栅化技术。光栅化技术是指把景物模型数学描述及色彩信息转换至计算机屏幕上的像素的过程。其步骤为先生成单个视点的视图，然后将这些单个视点的视图合成集成成像的图像。

计算机集成成像光栅化渲染技术，耗时较长。对单个图像进行并行渲染时，需要使用计算机集群，硬件成本较高。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种三维图像生成方法及装置，将反向光线跟踪技术引入计算机集成成像渲染技术中，实现计算机集成成像的快速渲染，且有效降低硬件成本。

为达到上述目的，本发明实施例公开了一种三维图像生成方法，应用于计算机集成成像，所述三维图像生成方法包括：

获取液晶显示面板LCD参数、液晶显示面板LCD上图像像素点的第一三维坐标参数、液晶显示面板LCD上像素的数目参数及摄影机阵列参数；

根据所述LCD参数、所述第一三维坐标参数，通过预先建立的像素索引公式确定所述图像像素点的像素索引，其中，所述第一三维坐标参数为三维坐标系中的任一点，所述三维坐标系的坐标原点在所述LCD上的预设位置点处；

根据所述像素的数目参数、所述像素索引，通过预先建立的摄影机索引公式确定所述像素对应的摄影机索引；

根据所述摄影机阵列参数、所述摄影机索引，通过预先建立的摄影机三维坐标公式确定所述像素对应的摄影机三维坐标；

根据所述摄影机三维坐标、所述第一三维坐标参数,通过预先建立的反向起始光线公式确定所述LCD上第一像素点的反向起始光线，其中，所述第一像素点为所述图像像素点中的任意一个，所述反向起始光线包括：光线起点和光线方向；

根据所述反向起始光线，利用光线跟踪渲染技术生成三维图像。

较佳的，所述液晶显示面板LCD参数至少包括：LCD的宽度参数，LCD的长度参数和LCD上单个像素的宽度参数；

所述摄影机阵列参数至少包括：摄影机阵列中中心摄影机的三维坐标参数，摄影机阵列中相邻两个摄影机的横向间距参数和摄影机阵列中相邻两个摄影机的纵向间距参数。

较佳的，所述像素索引公式为：

其中，所述像素排列组成像素组，所述(k,m)为像素索引且为所述像素在所述像素组中排列在第k行、第m列的位置，所述(x,y,0)为所述LCD上图像像素点在所述三维坐标系中的三维坐标，所述pp为所述LCD上单个像素的宽度，所述W为所述LCD的宽度，所述H为所述LCD的长度。

较佳的，所述像素排列组成所述像素组的排列形状为正方形。

较佳的，所述摄影机阵列的排列形状与所述像素组的排列形状相同。

较佳的，所述摄影机索引公式为：

其中，所述(i,j)为摄影机索引且为摄影机在摄影机阵列中排列在第i行、第j列的位置，所述N×N为所述像素的数目，所述像素排列组成像素组，所述(k,m)为像素索引且为所述像素在所述像素组中排列在第k行、第m列的位置。

较佳的，所述摄影机三维坐标公式为：

P_ij＝P₀₀+(i·D_H,j·D_v,0)，

其中，所述P_ij为所述像素对应的摄影机在所述三维坐标系中的三维坐标，所述P₀₀为摄影机阵列中中心摄影机在所述三维坐标系中的三维坐标，所述(i,j)为所述摄影机索引且为所述摄影机在所述摄影机阵列中排列在第i行、第j列的位置，所述D_H为所述摄影机阵列中相邻摄像机的横向间距，所述D_v为所述摄影机阵列中相邻摄像机的纵向间距。

较佳的，所述反向起始光线公式为：