[发明专利]基于逆向光线追踪的基元图像阵列生成方法及系统

权利要求书

1.基于逆向光线追踪的基元图像阵列生成方法，应用于多投影式光场三维显示系统，所述多投影式光场三维显示系统包括一个全息散射屏和与所述全息散射屏中心距离相同的多个投影仪组成的投影仪阵列；其特征在于，所述基元图像阵列生成方法包括：

解析所述多投影式光场三维显示系统的系统参数文件，获取全息散射屏参数和投影仪阵列参数；

分别根据所述全息散射屏参数和所述投影仪阵列参数，确定所述全息散射屏所在平面和所述投影仪阵列所在平面；

建立以所述全息散射屏的中心为中心点O_c，以所述全息散射屏所在平面为X_cO_cY_c，以过点O_c且垂直于所述X_cO_cY_c的直线为Z_c轴的内空间坐标系X_cY_cZ_c；

生成各投影仪对应的虚拟基元图像平面；任一投影仪对应的虚拟基元图像平面垂直于所述投影仪与所述中心O_c的连线；各个虚拟基元图像平面组成基元图像阵列；各虚拟基元图像平面的大小取决于对应投影仪的成像分辨率；

根据所述投影仪阵列所在平面、所述全息散射屏所在平面、光线追踪平面、多个虚拟基元图像平面和所述内空间坐标系建立投影阵列光场模型；所述光线追踪平面平行于X_cO_cY_c平面，所述光线追踪平面用于计算光线源点和光线方向；

计算基元图像阵列各像素在所述光线追踪平面的光线源点和光线方向，为每个像素生成光线；

使用逆向光线追踪算法并行渲染所有光线，生成基元图像阵列。

2.根据权利要求1所述的基元图像阵列生成方法，其特征在于，所述多投影式光场三维显示系统的系统参数文件包括一配置文件和一坐标文件；

所述配置文件中包括三维模型文件名、纹理贴图文件名、投影仪阵列参数和全息散射屏参数；所述投影仪阵列参数包括投影仪个数、投影仪分布间隔角度、投影仪分布半径、各投影仪的等效像素大小、各投影仪的投射比和各投影仪的成像分辨率；所述全息散射屏参数包括全息散射屏的尺寸大小；

所述坐标文件中包括各投影仪的成像中心坐标以及各投影仪的成像中心在所述基元图像阵列中的坐标。

3.根据权利要求2所述的基元图像阵列生成方法，其特征在于，在所述解析所述多投影式光场三维显示系统的系统参数文件之后，所述基元图像阵列生成方法还包括：

根据所述三维模型文件名和所述纹理贴图文件名，加载三维模型文件和纹理贴图；

对所述三维模型文件和所述纹理贴图进行解析，存入容器Meshfiles中；

根据Meshfiles中的数据，建立所述三维模型的层次包围盒；当光线与所述层次包围盒的外层包围盒存在交叉时，再判断所述光线是否与内层包围盒存在交叉。

4.根据权利要求3所述的基元图像阵列生成方法，其特征在于，所述三维模型文件为obj文件或ply文件，所述纹理贴图为ppm文件或hdr文件。

5.根据权利要求1所述的基元图像阵列生成方法，其特征在于，所述计算基元图像阵列各像素在所述光线追踪平面的光线源点和光线方向，为每个像素生成光线，具体包括：

针对任一像素，根据所述像素的坐标确定所述像素对应的投影仪；

计算所述像素和所述投影仪中心点在内空间坐标系X_cY_cZ_c中的内空间坐标；

根据所述像素的内空间坐标和所述投影仪中心点的内空间坐标，计算得到两点连线的方向向量；

根据所述像素和所述投影仪中心点的连线与所述光线追踪平面的交点，作为光线源点；

根据所述光线源点和所述光线方向，生成所述像素对应的光线。