申请/专利权人：长春理工大学

申请日：2019-10-11

公开（公告）日：2020-01-10

公开（公告）号：CN110675482A

主分类号：G06T15/20(20110101)

分类号：G06T15/20(20110101);G06T15/04(20110101)

优先权：["20190828 CN 2019107851905"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.05.19#授权;2020.02.11#实质审查的生效;2020.01.10#公开

摘要：本发明公开一种虚拟三维场景的球面斐波那契像素点阵全景画面渲染与显示方法。本方法把虚拟全景相机的成像面上的像素阵列表示成球面斐波那契像素点阵，并利用光线跟踪技术渲染全景画面。全景画面的像素点在全景视域球表面上均匀分布，可以保证全景画面所有区域的像素空间分布密度相同，进而使全景画面所有区域具有相同的清晰度。本方法能够正常地把所生成的全景画面的局部区域显示到显示设备上。

主权项：1.一种虚拟三维场景的球面斐波那契像素点阵全景画面渲染方法，其特征在于：首先在虚拟全景相机的成像球面上生成包含N个点的斐波那契网格点阵A001，计算斐波那契网格点阵A001的各个网格点在局部坐标系x-y-z中的坐标；根据世界坐标系X-Y-Z中的虚拟全景相机视点位置和虚拟全景相机拍摄时的向上方向构建从局部坐标系x-y-z到世界坐标系X-Y-Z的变换矩阵，据此计算斐波那契网格点阵A001的各个网格点在世界坐标系X-Y-Z中的坐标；根据世界坐标系X-Y-Z中的虚拟全景相机视点位置和世界坐标系X-Y-Z中的斐波那契网格点阵A001的各个网格点的坐标，确定斐波那契网格点阵A001的各个网格点对应的成像球面像素点对应的光线，并利用光线跟踪技术求解像素颜色；用一维数组PANORAMA存储斐波那契网格点阵A001的各个网格点对应的成像球面像素点的颜色，即数组PANORAMA的第n个元素存储斐波那契网格点阵A001的第n个网格点对应成像球面像素点的颜色，n＝1,2,…,N；最后，把数组PANORAMA保存到磁盘文件PAIMAGE中，完成全景画面的渲染；本方法的具体实现步骤如下：步骤Step101：在虚拟全景相机的成像球面上生成包含N个点的斐波那契网格点阵A001，计算斐波那契网格点阵A001的各个网格点在局部坐标系x-y-z中的坐标；斐波那契网格点阵A001的第n个网格点的坐标为xn,yn,zn，其中zn＝2n-1N-1，xn＝1-zn212cos2πnφ，yn＝1-zn212sin2πnφ，n＝1,2,…,N；在计算机的内存中创建包含N个元素的一维数组PANORAMA，数组PANORAMA的每个元素保存虚拟全景相机成像球面上的一个像素的颜色值；步骤Step102：计算从局部坐标系x-y-z到世界坐标系X-Y-Z的变换矩阵Mxyz2XYZ： 其中px表示虚拟全景相机视点在世界坐标系X-Y-Z中的X坐标，py表示虚拟全景相机视点在世界坐标系X-Y-Z中的Y坐标，pz表示虚拟全景相机视点在世界坐标系X-Y-Z中的Z坐标，向量W＝[wx,wy,wz]T表示虚拟全景相机拍摄时的向上方向在世界坐标系X-Y-Z中对应的单位向量，向量U＝[ux,uy,uz]T，向量V＝[vx,vy,vz]T；向量V按如下方式计算：令如果则否则V＝[0,0,1]T；向量U按如下方式计算：步骤Step103：对于n＝1,2,…,N，针对斐波那契网格点阵A001的第n个网格点，做如下操作：步骤Step103-1：令向量令其中ppix,x表示向量Ppix的第一个分量，ppix,y表示向量Ppix的第二个分量，ppix,z表示向量Ppix的第三个分量，ppix,w表示向量Ppix的第四个分量；步骤Step103-2：从世界坐标系X-Y-Z中的虚拟全景相机视点位置出发，发射一条穿过世界坐标系X-Y-Z中的点的光线B001，利用光线跟踪技术跟踪光线B001在虚拟三维场景中的传播，从而计算得到斐波那契网格点阵A001的第n个网格点对应的虚拟全景相机成像球面像素的颜色B002；把数组PANORAMA的第n个元素赋值为颜色B002；步骤Step103-3：针对斐波那契网格点阵A001的第n个网格点的操作结束；步骤Step104：把数组PANORAMA保存到磁盘文件PAIMAGE中。

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