[发明专利]一种利用坐标变换编辑VR影像的方法

权利要求书

1.一种利用坐标变换编辑VR影像的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立三维坐标系，在三维坐标系中构建三维球面，将待编辑VR全景图映射到三维球面上；

步骤2：确定步骤1处理后的待编辑VR全景图的图像编辑参数，并利用图像编辑参数确定待编辑VR全景图在三维坐标系上的投影平面；

步骤2.1：获得图像编辑参数，图像编辑参数包括摄像机的焦距、摄像机的张角、摄像机的旋转角度和摄像机的仰视角度；

步骤2.2：根据步骤2.1中的张角、旋转角度及仰视角度获得待编辑VR全景图在三维坐标系上的投影平面；

步骤3：对步骤2中的投影平面进行坐标变换得到待编辑VR全景图的三维坐标；

步骤3.1：获得待编辑VR全景图与投影平面之间的比例关系c为：

c＝r×tan(e/2)×2/n_H

其中r为三维球面半径，即摄像机的焦距f；e为摄像机的张角，n_H投影平面在Y轴方向的高度；

步骤3.2：根据摄像机的仰视角度a及比例关系c并根据投影平面坐标(x，y)获得仰视角度下的待编辑VR全景图坐标(x₀，y₀，z₀)为：

x₀＝-c×(n_W/2-x)

y₀＝r×sin(a)+c×(n_H/2.0-y)×cos(a)

z₀＝-r×cos(a)+c×(n_H/2.0-y)×sin(a)

n_w为投影平面在X轴方向的宽度，a为摄像机的仰视角度，n_H投影平面在Y轴方向的高度；

步骤3.3：基于步骤3.2的仰视角度下的待编辑VR全景图坐标，并根据摄像机的旋转角度获得待编辑VR全景图的三维坐标(x₃，y₃，z₃)为：

x₃＝x₀×cos(b)+z₀×sin(b)

y₃＝y₀

z₃＝z₀×cos(b)-x₀×sin(b)

其中b为摄像机的旋转角度；

步骤4：在三维坐标中对待编辑VR全景图进行编辑得到编辑后的VR全景图。

2.如权利要求1所述的一种利用坐标变换编辑VR影像的方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤为：

步骤1.1：建立三维坐标系，在三维坐标系中构建三维球面；

步骤1.2：将待编辑VR全景图转化为纹理图；

步骤1.3：将步骤1.2中的纹理图映射到三维球面上。

3.如权利要求2所述的一种利用坐标变换编辑VR影像的方法，其特征在于，所述步骤1.1的具体步骤为：

步骤1.1.1：以摄像机为坐标原点，建立三维坐标系；

步骤1.1.2：以摄像机的焦距为球面半径建立三维球面。

4.如权利要求1所述的一种利用坐标变换编辑VR影像的方法，其特征在于，所述步骤4的具体步骤为：

步骤4.1：将待编辑VR全景图进行缩放得到在三维坐标中的标准待编辑VR全景图；

步骤4.2：对标准待编辑VR全景图进行编辑得到编辑后的VR全景图。

5.如权利要求4所述的一种利用坐标变换编辑VR影像的方法，其特征在于，所述步骤4.2的具体步骤为：

步骤4.2.1：将步骤4.1中的标准待编辑VR全景图进行细分成小四边形；

步骤4.2.2：对步骤4.2.1中的小四边形面进行编辑得到编辑后的VR全景图。

6.一种坐标变换的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立三维坐标系，并在三维坐标系确立三维球面；

步骤2：将三维图像映射到三维球面上，获得三维图像的图像编辑参数，图像编辑参数包括摄像机的张角、摄像机的焦距、摄像机的旋转角度和摄像机的仰视角度，并根据三维图像以及图像编辑参数获得三维图像在三维坐标系中的投影平面；

步骤3：根据图像编辑参数得到投影平面对应的三维图像的坐标；

步骤3.1：获得三维图像与投影平面之间的比例关系c；

c＝r×tan(e/2)×2/n_H

其中r为三维球面半径，即摄像机的焦距f；e为摄像机的张角，n_H投影平面在Y轴方向的高度；

步骤3.2：根据摄像机的仰视角度及比例关系并根据投影平面坐标获得摄像机的仰视角度下的三维图像坐标；

x₀＝-c×(n_W/2-x)

y₀＝r×sin(a)+c×(n_H/2.0-y)×cos(a)

z₀＝-r×cos(a)+c×(n_H/2.0-y)×sin(a)

n_w为投影平面在X轴方向的宽度，a为摄像机的仰视角度，n_H投影平面在Y轴方向的高度，x为投影平面上点的横坐标，y为投影平面上点的纵坐标，x₀为投影平面对应摄像机的仰视角度下三维坐标系上的x轴的坐标，y₀为投影平面对应摄像机的仰视角度下三维坐标系上的y轴坐标，z₀为投影平面对应摄像机的仰视角度下三维坐标系上的z轴坐标；

步骤3.3：根据摄像机的旋转角度及步骤3.2的仰视角度下的三维图像坐标获得三维图像的坐标：

x₃＝x₀×cos(b)+z₀×sin(b)

y₃＝y₀

z₃＝z₀×cos(b)-x₀×sin(b)

其中b为摄像机的旋转角度，x₃是投影平面对应三维坐标系上的x轴的坐标，y₃是投影平面对应三维坐标系上的y轴的坐标；z₃投影平面对应三维坐标系上的z轴的坐标。