[发明专利]用于模拟光学图像表示的方法

说明书

一种用于通过使用光学成像系统模拟场景的图像表示来生成图像的图片元素的亮度贡献的方法，该方法包括以下步骤：‑提供第一数据记录，该第一数据记录包括描述对要模拟的透镜的光线的影响的数据，‑提供第二数据记录，该第二数据记录包括关于光线在图像记录器上的入射点和关于虚拟前表面的数据，‑提供转换规则，‑借助于将转换规则应用到第一数据记录和第二数据记录来计算光线与虚拟前平面的第一相交点和光线在第一相交点处的方向，‑确定光线的亮度贡献，‑存储关于光线的计算出的亮度贡献的信息，其中，‑第一数据记录包括关于第二表面的数据，以及‑第二数据记录包括关于光束与第二表面的第二相交点的数据。

技术领域

本发明涉及一种用于生成亮度贡献的方法、一种用于生成图片元素的方法、一种用于生成图像的方法、一种用于生成图像序列的方法以及一种计算机程序产品。

背景技术

包含相机模块和透镜的图像记录系统被用于图像的摄影记录，特别是也用于图像序列的记录。相机模块包含图像记录器，该图像记录器可以是电子图像记录传感器或感光化学胶片。透镜通常包含多个光学元件，比如光学透镜元件、光阑和/或镜子。这种透镜经常包含可以改变尺寸的光阑(所谓的孔径光阑)。光学图像表示是借助于来自要成像物体的光穿过这些元件落到图像记录传感器或胶片材料上来实现的。这种光学图像表示通常受到光学成像像差的影响，例如散焦、彗差、球面像差、几何畸变或因所谓的渐晕而导致的径向亮度下降。这些所谓的几何成像像差经常取决于焦点设置、透镜的设置孔径光阑和/或其他参数，例如透镜的焦距。总的来说，每个给定透镜的成像像差会由于其特定的光学透镜设计而引起表征几何成像行为。该效果在失焦物体特征的图像表示中是特别明显的，因为这种物体特征具有模糊再现，准确地说，这种物体特征离理想聚焦区域越远，就越模糊，并且透镜的孔径光阑设置得越大，就越模糊。

将这种散焦物点成像的表征通常被称为散景。作为示例，已知以下透镜：在这些透镜中，显著远离光轴的散焦物点被成像到拉伸的、略微弯曲的失焦区域上。作为示例，这可以应用于所谓的双高斯型(Biotar-type)透镜，例如如在US 1,786,916中所描述的。

作为示例，反射透镜型透镜(其之一在DD 263604 A1中以示例性方式进行了描述)具有完全不同的特征。这种透镜通常将散焦物点成像到环形失焦区域上。在使用这种透镜进行图像表示的情况下，散景经常表现出明显不稳定的环形图案，尤其是在具有明显高光的物体的情况下。

在电影等的制作期间，移动摄影记录经常与虚拟图像和/或虚拟图像序列混合。此方法经常被称为渲染。这种渲染的结果是数字生成的图像或数字生成的图像序列。这种图像或这种图像序列是通过从要呈现的场景的数学模型进行计算来生成的。这种场景模型尤其包含关于在要建模的场景中要建模的物体的特性(例如形状、颜色和光学表面特性)的信息。照明的数学模型(尤其由要建模的各个光源的位置、类型、颜色和方向构成)应用到此场景模型。针对图像的实际计算，至少需要虚拟相机在场景中的位置、其记录方向和视野。这里，通过使用虚拟相机计算建模场景的图像或图像序列的生成以及通过计算的生成的部分步骤被称为模拟。这种计算经常使用简单的针孔相机原理(暗箱)该原理是基于根据截线定理的数学原理的简单的几何投影。尽管非常简单，但这形成了理想典型摄影图像表示的模拟的基础，因为在这种情况下不会出现几何图像像差。