专利名称：创建虚拟三维图像以使其在平面基板上再现的方法
技术领域：
本发明涉及一种创建虛拟三维图像以使其在平面基板上再现的方法，尤其 涉及，虽然不绝对的， 一种用于创建在平面基板上再现的具有三维外观的平面 广告的方法，所述平面基板能够安装在平面如地板上。
背景技术：
已经有许多在平面基板上创建三维图像的提议，以使更多的动态广告能够 放置在关键位置上。大部分这些提议都相对复杂，没有产生预期效果，或者不 容易重现。
发明内容
本发明的优选方面，是提供一种创建虚拟三维图像以使其能够在至少 一 个 平面基板上再现的方法，该方法包括创建一个包含水平投影面的虚拟三维空间。 将对象的虚拟模型融合到所述虚拟三维空间，并将所述虚拟模型放置在所述水 平投影面上的期望位置处。将第 一虚拟照相机放置在所述虚拟三维空间的第一 位置。将虚拟光源添加到所述虚拟三维空间，以便至少在所述水平投影面上产
生所述虚拟模型的阴影。所述第一虚拟照相;^用于渲染所述虚拟;漠型和所述阴 影以获得渲染的图像。移除所述虚拟模型并将所述渲染图像投影到所述水平投 影面上。将第二虚拟照相机垂直放置在所述水平投影面上的渲染图像投影的上 方，并采用所述第二虚拟照相机捕获所述水平投影面上的渲染图像的投影的虚 拟三维图像，以便能够在所述至少一个平面基板上再现所述虚拟三维图像。 优选地，在添加所述虚拟照明之前对所述虚拟模型进行缩放。所述期望位置可以是所述虚拟三维空间的中心。在融合到所述虚拟三维空 间之前，可以对所述对象的虚拟模型进行表面粗糙处理。
所述第一位置可以是
(i) 远离所述期望位置；
(ii) 在所述水平投影面之上的预设高度；和
(iii) 在距离所述期望位置预设距离。
所述第一位置可以在水平投影面之上代表观察者位置的人眼的平均高度 上。所述预设距离可以位于1至IO米范围内。所述对象可以包括多个独立的对 象。可以进行缩放，以使每个所述独立对象的虚拟模型尺寸具有正确的比例。
所述虚拟三维图像可以具有相同的长度和宽度。可以由虚拟光投影仪从所 述第一虚拟照相机位置开始进行所述渲染图像的投影。所述第二虚拟照相机可 以是一个虚拟正交照相机。
所述虚拟三维空间可以采用所述基板上的再现图像的实际测量单位来表示 其高度、长度和宽度。
所述虚拟照明在所述水平投影面之上的高度可以大于所述预设高度。所述 照明可以位于所述期望位置和所述第一位置之间。所述虚拟照明可以包括多个 虚拟光源。所述第二虚拟照相机可以位于上述渲染图像的投影中心之上。
所述平面基板可以是幻灯片和胶片(decalamania)之一。所述平面基板能 够安装在路面、地面、人行道和地板中的至少一个上。
所述水平投影面可以包括直角坐标网格。所述第 一虛拟照相机可以聚焦在 所述水平投影面的平面上的期望位置处，所述平面与所述第一虚拟照相机视线 的纵轴线垂直并位于该纵轴线的中心。所述方法可以进一步包括在添加所述虚拟光源之前添加两足动物图^^到所 述虚拟三维空间，所述两足动物图像具有一定高度，以便观察所述两足动物图 像的眼睛位于所述水平投影面之上的预设距离处并位于所述第一位置处。
重新缩放所述虚拟模型的尺寸以校准所述平面基板上所述虚拟三维图像的 最终再现尺寸。
在将所述渲染图像投影到所述水平投影面上之前，可以调节所述虚拟三维 空间，以便使所述水平投影面上的渲染图像的投影是所述平面基板上的虚拟三 维图像再现的正确尺寸。通过在所述虚拟三维空间中的所述第一位置处放置一 个虚拟投影照相机以及在所述第一位置处添加一个虚拟冲更射光源到所述虚拟三
维空间，可以将所述渲染图像投影到所述水平投影面上；所述虚拟投影光源和 所述虚拟投影照相机相对齐。所述虚拟投影光源和所述虚拟投影照相机的中心 纵轴可以与所述第一虚拟照相机视线的纵轴线重合。调整所述虚拟投影光源的 聚焦参数以与所述虚拟投影照相机的视角相同。聚焦参数可以包括波束角。
所述虚拟投影光源和所述虚拟投影照相机可以联合形成虚拟投影仪，所述 渲染图像连接到所述虚拟投影仪并被投影到所述水平投影面上以给出失真的投 影的渲染图像。在所述虚拟三维空间中添加所述第二虚拟照相机，所述第二虚 拟照相机垂直位于所述渲染图像的投影上方，且所述第二虚拟照相机的视角根 据所述渲染图像投影的尺寸和与所述渲染图像投影的距离而定。所述虚拟投影 照相机可以包括所述第一虚拟照相机、和可替代的虚拟照相机中的一个。所述 虚拟投影照相机可以是正交虚拟照相机。
为了能够充分地理解本发明并容易地将本发明付诸实践，现在将通过非限 制性示例的方式，仅描述本发明的优选实施方式，所述描述参考说明性附图。附图中
图1是在所述方法典型范例中第一阶段的第一屏幕镜头范围； 图2是在所述方法典型范例中第二阶段的第二屏幕镜头范围； 图3是在所述方法典型范例中第三阶段的第三屏幕镜头范围； 图4是在所述方法典型范例中第四阶段的第四屏幕镜头范围； 图5是在所述方法典型范例中第五阶段的第五屏幕镜头范围； 图6是在所述方法典型范例中第六阶段的第六屏幕镜头范围； 图7是在所述方法典型范例中第七阶段的第七屏幕镜头范围； 图8是在所述方法典型范例中第八阶段的第八屏幕镜头范围； 图9是在所述方法典型范例中第九阶段的第九屏幕镜头范围； 图10是在所述方法典型范例中第十阶段的第十屏幕镜头范围； 图11是在所述方法典型范例中第十一阶段的第十一屏幕镜头范围； 图12是在所述方法典型范例中第十二阶段的第十二屏幕镜头范围； 图13是在所述方法典型范例中第十三阶段的第十三屏幕镜头范围； 图14是在所述方法典型范例中第十四阶段的第十四屏幕镜头范围； 图15是在所述方法典型范例中第十五阶段的第十五屏幕镜头范围； 图16是在所述方法典型范例中第十六阶段的第十六屏幕镜头范围； 图17是在所述方法典型范例中第十七阶段的第十七屏幕镜头范围； 图18所述方法典型方案的流程图；和 图19是在基板上再现的三维图像。
具体实施例方式
在所有的附图中，前缀数字表示附图，在该附图中添加有相关特征。参考图1和18，图1和18示出了在计算机中创建一个对象的虚拟三维图像 以使其在平面基板上再现的方法的第 一阶段。所述平面基板可以是幻灯片或胶 片(decalamania )。优选地，所述平面基板能够安装在路面、地面、人行道、地板或其它适当的平面上。可通过打印或类似的#:作实现再现。在所述第一阶段(1801 )中，创建包括水平投影面101的虚拟三维空间100。 所述虚拟三维空间100纳入了所述平面基板上再现图像的实际测量单位来表示 其高度、长度和宽度。这样，不考虑显示所述虚拟三维空间的计算机监控器或 屏幕/显示器的尺寸，所述虚拟三维空间能够被认为如同处于"真实世界，，中。 所述虚拟三维空间100具有用于放置虚拟对象的期望位置，并且该位置最好是 中心103。直角坐标网格104优选在所述水平投影面IOI上再现。创建第一虚拟照相机205创建，并将该第一虚拟照相机放置在所述虚拟三 维空间100中的第一位置206处(1802 )。所述第一虚拟照相机205放置第一位 置处，所述第一位置远离(即离开)所述期望位置103、在所述水平投影面101 上方预定高度处、和在离开所述期望位置103预设距离处。所述预设高度优选 为所述水平投影面101上方人眼的高度，进一步优选为所述眼睛中心的高度。 该高度通常大约为所述水平投影面101上方1. 67米(5英尺6英寸)。所述预设 距离将大大地依赖于所述平面基板上建议的位置。例如，如果将所述平面基板 放置于超级市场地板上，那么所述预设距离将近似为2米。如果放置于机场或 火车站的广场上，那么所述预设距离可以是2到5米；如果放置于人行道上， 所述预设距离可以多达10米。如果放置于运动场，则所述预设距离可以更大。 因此，其代表了观测者的位置——从该位置来观察最终的三维图像。所述虚拟照相才几205聚焦在平面207上，平面207安装在所述水平^:影面 101上的中心103处，且该平面与所述虚拟照相才几205浮见线上的纵轴线208相垂 直并位于所述纵轴线208的中心(1803 )。然后将两足动物图像或人类三维模型319添加到所述虚拟三维空间100，该 图像的高度是这样的，即眼睛，优选眼睛的中心，在所述水平投影面101上方 所述预设距离处并位于所述第一位置206处(1804 )。这有助于所述虚拟照相机 205的精确定位。将对象的虚拟三维;漠型409置入或融合到所述虚拟三维空间101，并将该虚 拟三维模型409设置在水平投影面101上的期望位置103处(1805 )。如图5所 示，然后，采用虚拟三维空间100上的真实世界尺寸来重新缩放或逐渐缩小所 述模型409 ( 1806 ),以便所述模型409具有用于在所述平面基板上最终再现的 正确尺寸。在融合到所述虚拟三维空间100之前，可以对所述虚拟才莫型409进 行表面粗4造处理。然后，设置所述虚拟照相机205的焦距，以便为所捕获的渲染图像提供最 佳结果(1807 )。设置视角620以确保所有虚拟三维模型409能够被所述虚拟照 相机2Q5所捕获。将虚拟照明710添加到所述虚拟三维空间100,以^使至少在所述水平投影面 101上产生所述虚拟^^莫型409的阴影711 ( 1808 )。所述虚拟照明710还有助于 在所捕获的渲染图像中创建深度感观。所述虚拟光源710的位置和强度将通过 产生阴影来最大化所述三维效应。因此，其位置和强度将依赖于所需的阴影711 以及所建议所述平面基板的位置。如果所述平面基板位于具有定向照明的位置， 那么所述虚拟照明710的位置和强度必须与该位置的位置和强度匹配以获取真 实效果。如果该位置具有相对均匀的照明，则能够选4奪所述虚拟照明710的位置和强度以便提供最佳的阴影和深度效应。所述虚拟照明710可以包括多个虚 拟光源。所述虚拟照明710位于所述水平投影面101上方的高度可以高于所述 预设高度，且所述虚拟照明710可以位于所述期望位置103和所述第一位置206 之间。可选地，该虚拟照明可以位于所述期望位置103的后面以产生向前投影 的阴影，或者可以位于所述期望位置的上方以提供悬挂在地面之上的效应。然后，利用所述第一虚拟照相机205渲染所述虚拟^t型409和所述阴影711 (1809 )以获得渲染的图像。移除所述虚拟才莫型409 ( 1810 )，并且如图9和图 IO所示，调节所述虚拟三维空间100的尺寸，以便使所述水平投影面上的渲染 图像的投影是所述平面基板上再现的渲染图像的正确尺寸(1811)。通过使所述 虚拟三维空间100的尺寸具有"真实世界"的尺寸，使这一操作简化了。将所述虚拟照相机205,或替代的虚拟照相机1112，放置于所述虚拟三维 空间100中的所述第一位置206 ( 1812 ),而且添加到所述虚拟三维空间100的 虚拟投影光源1213也位于所述第一位置100处(1813)。如图12到图14所示， 所述投影光源1213和所述照相机205或1112通过其投影的中心纵轴线1314与 轴线208重合而相对齐(1814 )。可调整所述虚拟投影光源1213的聚集参数(包 括波束角1221)以与所述虚拟照相才几205或1112的碎见角620相同(1815)。然后，将在所捕获(1809 )的渲染图像连接到所述投影仪，所述投影仪可 以是所述虚拟光源1213或所述虚拟才殳影光源1213和所述照相机205/1112的组 合(1816)。所述渲染图像被投影到所述水平投影面101上(1817)，以提供失 真的所述渲染图像1516的投影。所述投影来自于所述第一位置，即该投影来自 于所述观察者的位置——从该位置可以观察最终的三维图像。将第二虚拟照相机1617添加到所述虚拟三维空间100 (1818 ),第二虚拟照 相机优选地垂直位于所述渲染图像1516的投影的上方。根据所述渲染图像的投影1516的尺寸以及与所述投影1516之间的距离，设置所述第二虚拟照相机1617 的视角1622 ( 1819 )。所述第二虚拟照相机1617用于捕获所述水平投影面101 上的渲染图像1516的投影的虚拟三维图像(1820 )，以便使所述虚拟三维图像 在至少一个平面基板上再现(1821)。这样，所述虚拟三维图像能够以商业规模 被商业化的再现，以用于广告、市场、宣传、公告等的商务应用中，因此所有 虚拟三维图像可被》文置于路面、地面、人行道、地板或其它适当的平面上。所 述第二虚拟照相机1617可以是虚拟正交照相机，这种情况下由于虚拟正交照相 机的焦距设置为无限大，因此将不需要调节其焦距。所述第二虚拟照相机1617 优选位于所述才更影1516中心的上方。如果所述对象实际上是多个独立的对象，那么可以进行尺寸调整，以保持 每个单独对象的虚拟模型尺寸的正确比例。而且优选地，所再现的虛拟三维图 像具有相同的长度和宽度。图19示出了在安装在地板1903上的基板1902上再现的三维图像1901。 虽然前面描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员应当理解，在 不背离本发明的情况下，可以对设计、结构和/或操作等细节进行多种变化。
权利要求
1、一种创建虚拟三维图像以使其能够在至少一个平面基板上再现的方法，所述方法包括创建包括水平投影面的虚拟三维空间；将对象的虚拟模型融合到所述虚拟三维空间，并将所述虚拟模型放置在所述水平投影面的期望位置处；在所述虚拟三维空间中的第一位置处放置第一虚拟照相机；将虚拟照明添加到所述虚拟三维空间，以至少在所述水平投影面上产生所述虚拟模型的阴影；采用所述第一虚拟照相机来获取所述虚拟模型和所述阴影的渲染图像；移除所述虚拟模型并将所述渲染图像投影到所述水平投影面；将第二虚拟照相机垂直放置在所述水平投影面上的渲染图像投影上方，并采用所述第二虚拟照相机来捕获所述水平投影面上的渲染图像的投影的虚拟三维图像，以便能够在所述至少一个平面基板上再现所述虚拟三维图像。
2、 根据权利要求1所述的方法，还包括在添加所述虚拟照明之前对所述虚 拟模型进行缩放。
3、 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述期望位置是所述虚拟三维 空间的中心。
4、 根据权利要求1至3任一项所述的方法，其中，在融合到所述虚拟三维 空间之前对所述对象的虚拟模型进行表面粗糙处理。
5、 根据权利要求1至4任一项所述的方法，其中，所述第一位置 i.远离所述期望位置， U.在所述水平投影面之上的预设高度，和 iii.在距离所述期望位置的预设距离。
6、 根据权利要求1至5任一项所述的方法，其中，所述第一位置在水平投 影面之上代表观察者视角的人眼的平均高度上。
7、 根据权利要求5所述的方法，其中，所述预设距离位于1至10米范围内。
8、 根据权利要求2至7任一项所述的方法，其中，所述对象包括多个独立 的对象，进行缩放以使每个所述独立对象的虚拟模型尺寸具有正确的比例。
9、 根据权利要求1至8任一项所述的方法，其中，所述虚拟三维图像具有 相同的长度和宽度。
10、 根据权利要求1至9任一项所述的方法，其中，由虚拟光投影仪从所 述第一虚拟照相机位置开始进行投影。
11、 根据权利要求1至IO任一项所述的方法，其中，所述第二虚拟照相机 是正交虚拟照相机。
12、 根据权利要求l至ll任一项所述的方法，其中，所述虚拟三维空间采 用所述基板上的再现图像的实际测量单位来表示高度、长度和宽度。
13、 根据权利要求1至12任一项所述的方法，其中，所述虚拟照明位于所 述水平投影面上方的高度大于所述预设高度，并且位于所述期望位置和所述第 一位置之间。
14、 根据权利要求1至13任一项所述的方法，其中，所述第二虚拟照相机 位于所述渲染投影中心的上方。
15、 根据权利要求1至14任一项所述的方法，其中，所述平面基板从包含 下述对象的组合中选择幻灯片和胶片。
16、 根据权利要求1至15任一项所述的方法，其中，所述虚拟照明包括多 个虚拟光源。
17、 根据权利要求1至16任一项所述的方法，其中，所述平面基板能够安 装在从下述对象的组合中选择的至少一个对象上路面、地面、人行道和地板。
18、 根据权利要求1至17任一项所述的方法，其中，所述水平投影面包括 直角坐标网格。
19、 根据权利要求1至18任一项所述的方法，其中，所述第一虚拟照相机 聚焦在所述水平投影面上的平面中的期望位置处，所述平面与所述第一虚拟照 相机视线的纵轴线垂直并位于该纵轴线的中心。
20、 根据权利要求1至19任一项所述的方法，还包括在添加所述虚拟光源 之前添加两足动物图像到所述虚拟三维空间，所述两足动物图像具有一定高度， 以便观察所述两足动物图像的眼睛位于所述水平投影面之上的预设距离处并位 于所述第一位置处。
21、 根据权利要求2至20任一项所述的方法，其中，重新调节所述虚拟模 型的尺寸以校准所述平面基板上所述虚拟三维图像的最终再现尺寸。
22、 根据权利要求1至21任一项所述的方法，其中，在将所述渲染图像投 影到所述水平投影面上之前，调节所述虚拟三维空间，以便使所述水平投影面 上的渲染图像的投影是所述平面基板上的虚拟三维图像再现的正确尺寸。
23、 根据权利要求1至22任一项所述的方法，其中，通过在所述虚拟三维 空间中的所述第一位置处》文置一个虚拟投影照相才几以及在所述第一位置处添加 一个虚拟投影光源到所述虚拟三维空间，而将所述渲染图像投影到所述水平投 影面上；所述虚拟投影光源和所述虚拟投影照相机相对齐。
24、 根据附加有权利要求19的权利要求23所述的方法，其中，所述虚拟 投影光源和所述虚拟投影照相机的中心纵轴线与所述第一虛拟照相机视线的纵 轴线重合。
25、 根据权利要求23或24所述的方法，其中，调整所述虚拟投影光源的 聚焦参数以与所述虚拟投影照相机的视角相同。
26、 根据权利要求25所述的方法，其中所述聚焦参数包括波束角。
27、 根据权利要求23至26任一项所述的方法，其中，所述虚拟投影光源 和所述虚拟投影照相机联合形成虚拟投影仪，所述渲染图像连接到所述虚拟投 影仪并被投影到所述水平投影面上以提供失真的投影图像。
28、 根据权利要求23至27任一项所述的方法，其中，在所述虚拟三维空 间中添加所述第二虚拟照相^L,所述第二虚拟照相才几垂直位于所述渲染图^^的 投影上方，且所述第二虚拟照相机的视角根据所述渲染图像投影的尺寸和与所 述渲染图像投影的距离而定。
29、 根据权利要求23至28任一项所述的方法，其中，所述虚拟投影照相 机从下述对象的组合中选择所述第一虚拟照相机、和可替代的虚拟照相机。
全文摘要
一种创建虚拟三维图像以使其能够在至少一个平面基板上再现的方法，包括创建一个包含水平投影面的虚拟三维空间。将对象的虚拟模型融合到所述虚拟三维空间，并将所述虚拟模型放置在所述水平投影面上的期望位置处。在所述虚拟三维空间中的第一位置处放置第一虚拟照相机。将虚拟照明添加到所述虚拟三维空间，以至少在所述水平投影面上产生所述虚拟模型的阴影。所述第一虚拟照相机用于渲染所述虚拟模型和所述阴影以获得渲染图像。移除所述虚拟模型并将所述渲染图像投影到所述水平投影面上。将第二虚拟照相机垂直放置在所述水平投影面上的渲染图像投影上方，并用于捕获所述水平投影面上的渲染图像的投影的虚拟三维图像，以便能够在所述至少一个平面基板上再现所述虚拟三维图像。
文档编号G06T15/20GK101663692SQ200880006860
公开日2010年3月3日 申请日期2008年2月27日 优先权日2007年3月1日
发明者钟裕吉米·柏根, 阿兹米宾·穆罕默德阿明 申请人:弗罗斯特普斯私人有限公司