[发明专利]一种动态光场数据驱动的场景光照重现方法

权利要求书

1.一种动态光场数据驱动的场景光照重现方法，其特征在于包括：

步骤（1）、将事先在原始场景中采样得到的动态光场数据重投影到重现场景的光源区域；

步骤（2）、将重投影得到的光场数据聚类为离散的各向异性点光源；

步骤（3）、对步骤（2）中聚类完成的每一个各向异性点光源，使用一组可编程控制的窄光束角全色LED射灯和旋转底座来进行模拟；

步骤（4）、通过后台程序和重投影后的动态光场数据来控制每一时刻旋转底座的旋转角度和LED射灯的颜色与强度，实现原始场景的光照重现。

2.根据权利要求1所述的一种动态光场数据驱动的场景光照重现方法，其特征在于：事先在原始场景采样得到的动态光场数据包括两种类型，光测图序列和动态四维平面光场表示模型；针对两种类型的数据，使用相同的方法，即光线重投影到重现场景需要架设光源的区域；光测图的每一个像素代表它的一条采样光线，像素值即为采样光线的强度，采样光线的方向由光测图的全景模型决定，通常采用角度图全景模型；四维平面光场表示模型的每一个四维数据即为一条采样光线；重现场景根据具体应用需要，架设光源区域可为平面区域、弧面区域或其它不规则区域均可。

3.根据权利要求1所述的一种动态光场数据驱动的场景光照重现方法，其特征在于：原始动态光场数据重投影的采样光线与重现场景架设光源的区域形成一系列离散交点，这些交点代表了这些采样光线从架设光源区域出射的位置，从这些交点中选取若干点作为代表点来代表它们周围一定区域内的所有交点，从而形成有一定间距的代表点序列，每个代表点都替代它周围区域内的其它交点，作为区域内所有光线的出射位置，从而使每个区域都可以用一个各向异性的点光源来模拟，代表点的位置即为点光源所在的位置；代表点的数量、分布、邻域大小由重现场景的规模、重现光照精度要求等客观条件与需求决定。

4.根据权利要求1所述的一种动态光场数据驱动的场景光照重现方法，其特征在于：采用一组可编程控制的窄光束角全色LED射灯和旋转底座来模拟一个各向异性点光源，每个LED射灯模拟点光源一定角度范围内的出射光线；此类LED射灯具有方向性好、可编程控制射灯的颜色与强度、控制命令实时响应等优点，适用于表现各向异性点光源一定角度范围内的光线变化，再通过多个LED射灯组合以不同的朝向来覆盖点光源更大的角度范围，就可以模拟出完整的各向异性点光源；此外，采用可编程控制的旋转底座除了用于给LED射灯供电以外，还能实时控制LED射灯旋转角度，针对较为均匀的光照场景可以减少LED射灯数量，通过旋转射灯来模拟主要光照变化，在节省成本的同时能以较高质量完成场景光照重现；针对所采用的LED射灯型号和希望重现的光照角度范围差异，模拟每个各向异性点光源所需的LED射灯数量可以灵活选择。

5.根据权利要求1所述的一种动态光场数据驱动的场景光照重现方法，其特征在于：采用的LED射灯和旋转底座均可编程控制、实时响应，可通过后台程序实时控制每个旋转底座的朝向和每个LED射灯的颜色与强度；基于重投影后生成的离散动态各向异性点光源光照数据，可以在重现场景实时重现每一时刻的原始场景光照，从而实现动态光场数据驱动的原始场景光照重现。