[发明专利]一种在三维场景中任意位置生成全景图的方法

权利要求书

1.一种在三维场景中任意位置生成全景图的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在三维场景中创建虚拟相机，并以虚拟相机所在点O为中心点建立右手坐标系O-XYZ，将虚拟相机水平与垂直方向的视场角度设置为90°，方向朝向-Z轴，并保持俯仰角和翻滚角为0°；

S2、设定渲染图片的形状为正方形，其边长为w，将虚拟相机分别朝向-Z、-X、+Z、+X、+Y以及-Y方向各渲染一张图片，以获得当前位置的六视图；

S3、以虚拟相机所在点O为中心，分别建立球体与立方体，设定球体半径为1，立方体边长为2，立方体的各边平行于X、Y、Z轴；

S4、计算球面任意点P的坐标，根据球面任意点P的坐标计算连线OP与立方体相交点Pc的坐标；

S5、设定所需全景图的宽度与高度，将全景图上的像素点一一映射到球面坐标系中，获得全景图像素点在球面坐标系的映射坐标；

S6、在W*H个像素点的全景图中，对每个像素点p按宽度、高度方向分别循环，根据全景图到球面坐标系中的映射坐标以及Pc点的坐标确定对应的采样图及采样坐标；根据采样坐标所对应的点在采样图中的颜色确定全景图中像素点p的颜色，获得所需全景图，其中，W表示全景图的宽度，H表示全景图的高度；

其中，各采样图及其采样坐标的确定方式如下，

当且时，球体上的全景图在后视图中采样，采样坐标为：

当且时，球体上的全景图在左视图中采样，采样坐标为：

当且时，球体上的全景图在前视图中采样，采样坐标为：

当且时，球体上的全景图在右视图中采样，采样坐标为：

当且时，球体上的全景图在顶视图中采样，采样坐标为：

当且时，球体上的全景图在底视图中采样，采样坐标为:

其中，xpc、ypc和zpc分别表示点Pc在X轴、Y轴和Z轴的坐标值，θ表示连线OP与YOZ平面的夹角，表示连线OP与XOZ平面的夹角。

2.根据权利要求1所述的一种在三维场景中任意位置生成全景图的方法，其特征在于：步骤S4中，令连线OP与YOZ平面的夹角为θ，围绕Y轴顺时针方向旋转为正向；令连线OP与XOZ平面夹角为P在y轴正半轴方向夹角为正。

3.根据权利要求2所述的一种在三维场景中任意位置生成全景图的方法，其特征在于：步骤S4中，球面任意点P(x_p,y_p,z_p)在平面XOZ中的投影为B，连线OB交球面于点A，设M、N为OZ轴上的点，连线AM及BN平行于X轴，则由AM＝AO*sinθ及AO＝1可得由OM＝AO*cosθ及可得则球面任意点P的坐标为

OPc与OP共线，则有则相交点Pc(xpc,ypc,zpc)的坐标为

球面任意点P的坐标及相交点Pc的坐标根据其在坐标系O-XYZ中的位置取正负值。

4.根据权利要求3所述的一种在三维场景中任意位置生成全景图的方法，其特征在于：步骤S5中，设定所需全景图的宽度为W，高度为H，则全景图上任意一点p(x,y)在球面坐标系的坐标值为

5.根据权利要求1所述的一种在三维场景中任意位置生成全景图的方法，其特征在于：步骤S6中，采样坐标所对应的点正好位于采样图的像素点q上时，像素点p取该像素点q的颜色,否则，取采样坐标对应点的邻域插值颜色或最邻近点颜色。