[发明专利]一种在三维场景中任意位置生成全景图的方法

说明书

本发明公开了一种三维场景任意位置生成全景图的方法，其通过在三维场景中创建虚拟相机，并规范化虚拟相机的参数，虚拟相机分别朝前、后、左、右、顶部及底部渲染6张贴图，再经过立方体空间映射到球形空间，即获得所需的全景图。本发明无需特征点的识别拼接，对设备要求低，可在三维场景的任意位置快速(普通PC端，数秒内)生成高质量的全景图。

技术领域

本发明涉及一种在三维场景中任意位置生成全景图的方法。

背景技术

全景图通过广角的表现手段以及绘画、相片、视频、三维模型等形式，尽可能多表现出周围的环境，从而使人产生一定沉浸感。

全景图相对于三维场景可执行文件，具有占用空间小、多平台支持及传播广等优点，现在市面上已有的全景图产生方式主要有两种：一种是通过多镜头或单镜头多方向实拍，根据特征点将多张图片缝合成一张，但这种方法不适用于虚拟三维场景；第二种是通过类似3dMax这类软件进行渲染，将整个空间上的点映射到一张全景图中，但渲染过程复杂、对渲染设备的要求高，耗时长，往往需要等待数小时。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种在三维场景中任意位置生成全景图的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种在三维场景中任意位置生成全景图的方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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

进一步地，步骤S6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：