一种景深渲染方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种景深渲染方法和装置。
【背景技术】
[0002] 随着计算机图形渲染技术的不断进步，不论在个人计算机平台还是智能移动终 端，人们对于应用软件，尤其是游戏领域的应用上的场景渲染的逼真性要求越来越高。景深 由于其本身渲染的复杂性较大，效率较低，作为一个目前尚未在图形应用中被普遍实现的 效果，是未来一大技术研究热点。
[0003] 景深是人体视觉系统成像所具有的重要特征。人的眼睛通过调节晶状体的弯曲程 度（屈光）来改变晶状体焦距，获取聚焦于特定平面的图像。通过此法生成的图像只聚焦 平面区域上有清晰的物象，而其他区域则显得模糊。在动画游戏、虚拟现实以及其他应用当 中，景深效果的渲染显得十分重要。它能帮助使用者更好地融入到场景当中并且提高他们 对于场景深度的感知。此外，景深效果的渲染能够将人们的注意力集中到指定的物体上，突 出聚焦区域。
[0004] 最早研究景深算法的是Potmesil等人，在此基础上诞生了许多其他方法。2008年 Barsky将这些算法划分为物体空间算法和图像空间算法。基于物体空间的算法虽然渲染 效果逼真，但无法达到实时渲染。基于图像空间的算法也称后期处理方法，其算法采用针孔 相机模型渲染出场景的清晰图像并通过该图像上各个像素点的深度值以及透镜焦距等信 息对图像进行模糊处理。这类方法可以仅基于单张图像，也可以在场景不同深度处采集多 张图像来处理。而基于单张图像的方法为大部分实时景深渲染方法所采用。在对图像的处 理过程中分为扩散和聚合两大类，扩散算法通过模拟每个像素点的颜色信息在其弥散圈内 的扩散来完成景深图像的生成过程，而聚合算法则是对每个像素点的周围的像素点进行采 样，通过聚合其他像素的颜色信息来完成对其他像素颜色扩散过程的模拟。
[0005] 现有的基于图像空间的方法普遍存在的问题就是人工痕迹的出现，其中最为典型 的就是颜色泄露。颜色泄露是指在最终图像上聚焦平面的颜色信息扩散并影响到了非聚焦 平面的区域，所产生的与自然界成像规律不符的现象。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有存在的技术问题，本发明实施例期望提供一种景深渲染方法和装 置。
[0007] 本发明实施例提供了一种景深渲染方法，所述方法包括：
[0008] 确定目标图像的最大弥散圈直径；根据目标图像的最大弥散圈直径确定目标图像 中各个像素点的采样域；对目标图像中的每一个像素点执行以下处理：确定所述像素点的 采样域内所述像素点的前景像素点和背景像素点的权重值，根据所述像素点的前景像素点 和背景像素点的权重值和颜色信息确定所述像素点的颜色信息。
[0009] 上述方案中，通过以下方式确定目标图像的最大弥散圈直径：
[0010] 确定目标图像中各个像素点的弥散圈直径，将所确定的各个像素点的弥散圈直径 的最大值确定为目标图像的最大弥散圈直径。
[0011] 上述方案中，通过以下方式确定目标图像中像素点P的弥散圈直径：
[0013] 其中，DC〇C(p)为目标像素点p的弥散圈直径值，depth(p)为像素点p和透镜之间 的距离；f d为聚焦平面和透镜之间的距离；f为透镜焦点和透镜之间的距离；D为透镜的直 径大小。
[0014] 上述方案中，所述最大弥散圈直径在[8, 32]像素范围内取值。
[0015] 上述方案中，所述根据目标图像的最大弥散圈直径确定各个像素的采样域，包 括：
[0016] 将各个像素点的采样域设置为以各个像素点为圆心，并以目标图像的最大弥散圈 直径作为直径的圆形域。
[0017] 上述方案中，所述像素点的前景像素点为所述像素点的采样域内相对于目标像素 点靠近视点的像素点；所述像素点的背景像素为所述像素点的采样域内相对于目标像素点 远离视点的像素点。
[0018] 上述方案中，通过以下方式确定目标像素点p的背景像素点q的权重值Bb(p，q):
[0020] 其中，cb为常量；maxDCoC为最大弥散圈直径；DCoC(p)为目标像素点p的弥散圈 直径值；δ (p, q)为采样函数，其取值为：
[0022] 其中，d(p，q)为目标像素点p和目标像素点p的背景像素点q之间的距离， DCoC(q)为所述背景像素点q的弥散圈直径；
[0023] 通过以下方式确定目标像素点p的前景像素点m的权重值Bf (p，m):
[0025] 其中，d (p，m)为像素点p和m之间的距离；σ (m)的取值为像素点m的弥散圈直径 的三分之一，即
cf为常量j (P，m)为采样函数，其取值如下式所示：
[0027] 其中，DCoC(m)为目标像素点p的前景像素点m的弥散圈直径。
[0028] 上述方案中，通过以下方式确定所述像素点的颜色信息：
[0030] 其中，Cf(p)代表像素点p的颜色信息；η代表像素点p的采样域Ω (p)内任意一 个像素点，所述任意一个像素点包括点P的前景像素点和点P的背景像素点，以及像素点P 本身；B (p, η)表不点η相对于点p的权重值；Ci (η)代表点η的颜色信息；
[0031] 即，将目标像素点采样域内所述目标像素点的所有前景像素点、所有背景像素点 及目标像素点的颜色信息乘以各自的权重值，将计算结果累加之后，再与目标像素点的颜 色信息相加，之后，将最终计算结果除以所有权重值总和，将得到的结果作为目标像素点的 颜色信息；
[0032] 其中，目标像素点ρ的权重值Β (ρ，ρ)的确定方法与目标像素点ρ的前景像素点的 权重值确定方法相同。
[0033] 本发明实施例提供了一种景深渲染装置，所述装置包括：最大弥散圈直径确定模 块、采样域确定模块及颜色信息确定模块；其中，
[0034] 所述最大弥散圈直径确定模块，用于确定目标图像的最大弥散圈直径；
[0035] 所述采样域确定模块，用于根据目标图像的最大弥散圈直径确定各个像素点的采 样域；
[0036] 所述颜色信息确定模块，用于对目标图像中的每一个像素点执行以下处理：确定 所述像素点的采样域内所述像素点的前景像素点和背景像素点的权重值，根据所述像素点 的前景像素点和背景像素点的权重值和颜色信息确定所述像素点的颜色信息。
[0037] 上述方案中，所述最大弥散圈直径确定模块用于通过以下方式确定目标图像的最 大弥散圈直径：
[0038] 确定目标图像中各个像素点的弥散圈直径，将所确定的各个像素点的弥散圈直径 的最大值确定为目标图像的最大弥散圈直径。
[0039] 上述方案中，所述最大弥散圈直径确定模块通过以下方式确定目标图像中像素点 Ρ的弥散圈直径：
[0041] 其中，DC〇C(p)为目标像素点ρ的弥散圈直径值，depth(p)为像素点ρ和透镜之间 的距离；fd为聚焦平面和透镜之间的距离；f为透镜焦点和透镜之间的距离；D为透镜的直 径大小。
[0042] 上述方案中，所述最大弥散圈直径确定模块用于在[8,32]像素范围内选定所述 最大弥散圈直径。
[0043] 上述方案中，所述采样域确定模块用于根据以下方式确定各个像素点的采样域：
[0044] 将各个像素点的采样域设置为以各个像素点为圆心，并以目标图像的最大弥散圈 直径作为直径的圆形域。
[0045] 上述方案中，所述像素点的前景像素点为所述像素点的采样域内相对于目标像素 点靠近视点的像素点；所述像素点的背景像素为所述像素点的采样域内相对于目标像素点 远离视点的像素点。
[0046] 上述方案中，所述颜色信息确定模块用于通过以下方式确定目标像素点p的背景 像素点q的权重值Bb (p，q):
[0048] 其中，cb为常量；maxDCoC为最大弥散圈直径；DCoC(p)为目标像素点p的弥散圈 直径值；δ (p, q)为采样函数，其取值为：
[0050] 其中，d(p，q)为目标像素点p和目标像素点p的背景像素点q之间的距离， DCoC(q)为所述背景像素点q的弥散圈直径；
[0051] 所述颜色信息确定模块还用于通过以下方式确定目标像素点p的前景像素点m的 权重值B f(p，m):
[0053] 其中，d (p，m)为像素点p和m之间的距离；σ (m)的取值为像素点m的弥散圈直径 的三分之一
；cf为常量；S (P，m)为采样函数，其取值下式所示：
[0055] 其中，DCoC(m)为目标像素点p的前景像素点m的弥散圈直径。
[0056] 上述方案中，所述颜色信息确定模块用于通过以下方式确定所述像素点的颜色信 息 Cf(p):
[0058] 其中，Cf(p)代表像素点p的颜色信息；η代表像素点p的采样域Ω (p)内任意一 个像素点，所述任意一个像素点包括点Ρ的前景像素点和点Ρ的背景像素点，以及像素点Ρ 本身；Β (ρ, η