专利名称：一种立体影像生成方法
技术领域：
本发明属于视频技术领域，特别涉及一种立体影像生成方法。
背景技术：
立体影像生成方法是指将一系列二维图像转换为三维影像所采用的格式转换技术。转换技术脱离不了 “景观建模合成”或“深度信息计算”，也脱离不了对镜头运动的处理。技术人员一般会在合成景观之前，就在3DS Max中预设摄像机路径，为景观合成软件提供ASE格式文件。一旦三维影像效果不佳，就得返回至3DS Max，重新设定路径。在3DSMax摄像机路径设置方面，要根据不同通道(I通道=30度)的柱状环幕，先计算各通道相机X方向的张角，后计算各通道相机相对于I正轴的偏角，最终按照播放环境实际尺寸来设定总的相机张角。这样一来，如果制作多通道(譬如通道数> 6)柱状环幕的三维影像，就必须设置两条或两条以上的路径。设置路径可能存在拐点矫正、轨迹平滑、路径约束等一系列问题，使三维景观转换成三维影像变得相当不易。另外，传统方法还要通过生成图像序列帧，借助影视后期编辑软件，处理大批量的图像序列帧，才能制作三维影像。现有方法中，难免发生路径设置的轻微失误，也势必徒然增加烘焙、合成等一系列的返工。迄今为止，常见的平面图像转立体影像技术均比较繁琐，主要涉及以下4种方法:第一、前期实景拍照与后期三维合成、输出；第二、前期实景拍摄、多镜头合成与深度信息计算；第三、后期制作、转换、显示与深度信息计算；第四、后期叠加影像的互补色。这些方法多数采用深度信息计算并服务于三维电视，或者在实景拍摄时完成镜头运动，或者在建模时设置摄像机路径以产生镜头运动。借助影视编辑软件处理大批量图像序列帧，难免发生路径设置的轻微失误，也势必徒然增加烘焙、合成等一系列的返工。简化上述繁琐的步骤。利用自带视频转换功能的屏幕录像软件，直接推进而成三维影像，不走三维景观一二维图像(序列巾贞)一二维影像的弯路。
发明内容
本发明是虚拟现实仿真技术领域所涉及的一种快速制作立体影像的简易方法，主要面向数码相机所拍摄的二维平面图像。只要将有序整理的二维平面图像导入必备的专业软件，就能根据自创的转换流程，导出立体影像。本发明的目的是便捷地实现从二维图像到三维影像的转换。传统的平面图像转立体影像的简易方法采用深度信息计算并服务于三维电视，或者在实景拍摄时完成镜头运动，或者在建模时设置摄像机路径以产生镜头运动。本发明的技术方案是一种立体影像生成方法，包括素材准备、建模烘焙和录像转换三个步骤:素材准备包括，生产地形、拍摄图像、激光测距与采集声音，其中，生产地形，是借助Google Earth搜索、定位、截取卫星影像图，制作AutoCAD平面测绘图，
拍摄图像，是利用数码相机，对建筑物、地面和小品实体景观逐一进行拍照，在拍摄图像的同时，辅助利用激光测距仪，测量并记录实体景观的内部、外部距离参数；建模烘焙的过程是，在3DS Max中，导入整理好的AutoCAD平面测绘图和卫星影像图，所有建筑的坐标均与平面测绘图保持一致，建模始终依据平面测绘图，从建筑边线挤出、塌陷为Poly物体，在建模烘焙过程中，AutoCAD建筑边线不允许旋转角度，模型位置尽量与CAD边线保持一致，墙体转角部分必须处理成直角，对照平面测绘图和影像图、实体景观二维图像，从整体到局部创建模型，增添建筑细节，通过减少面数来减少数据量，制作地面景观时采用精细的三维模型，体现路网及所有地块内的地形，结合可重复贴图，以彰显整体地形；或者建立精简模型，体现地形的大致结构，结合表现细节结构的精细地形贴图，以彰显整体地形，景观模型在制作完毕后进行烘焙，以贴图形式表达所有模型的光影关系，将地面模型塌陷后进行烘焙，手工展开烘焙贴图进行编辑，从而有效利用烘焙贴图的像素；录像转换在北京伟景行数字城市科技有限公司CityMaker Builder中完成,将项目制作文件统一放在工程文件夹下，其中涉及2个文件，即3DS Max导出的OSG文件和Microsoft Office Access 导出的 MDB 文件，录像转换的过程是，打开CityMaker Builder后，点击“文件”一 “导入”，选择导入OSG、MDB、DDS 或者 TED 文件，录像转换景观合成完毕后，导出IVE文件，用CityMaker Viewer打开IVE文件,使景观影像“视图”处于“最佳显示”或全屏状态，关闭“碰撞检测”，在“漫游“参数设置”中，设置漫游速度为200公里/小时，加速步距为8倍，漫游模式根据镜头运动的需要，选择“步行”、“飞行”、“定速巡航”或“游览车”，启动“屏幕录像专家V2011”，选择“用LXE/EXE格式录制桌面操作过程或制作教程”，操纵三维鼠标、键盘，录制镜头推进中的景观影像。借助Photoshop,截取虚拟建筑的三维图像，借助Cool Edit Pro,编辑背景音乐与解说词，借助Premiere Pro，导入所有的景观影像、三维图像、背景音乐与解说词，删除所有存在软件菜单、鼠标痕迹的影像，使编辑框区域内不存在任何无关干扰，解除影像视音频之间的关联，删除相应的音频轨道，借助After Effects,添加影像特效与相关字幕,从而导出立体影像视频。本发明利用屏幕录像软件、CityMaker Viewer,简化繁琐的步骤。利用自带视频转换功能的屏幕录像软件，直接推进而成三维影像，不走三维景观一二维图像(序列帧)一三维影像的弯路，对高质量、高效率制作立体影像具有重要意义。3大流程比传统方法少了 3DSMax运动路径设置、生成图像序列帧等步骤。本发明转换而成的三维视频，如实地刻画建筑景观、小品景观与天地景观的二维贴图效果，保证视频连续与流畅，并避免重影问题。观众可多方位观看三维视频，不受视角与距离的限制。
图1是本发明涉及的硬件设备组成示意图。
具体实施例方式本发明是关于一种平面图像转立体影像的简易方法，涉及的设备系统组成如图1所示。本发明所需的软、硬件配置，比常见的影视非线性编辑系统增加激光测距仪、投影机组合、柱状环幕、偏振眼镜、三维导航鼠标等辅助设备。屏幕录像软件对计算机硬件配置提出较高的要求，为了避免在转换时出现影像失帧，建议配置高性能CPU、主板(非集成显卡之主板)，并增加内存卡。简化技术所涉及的软件包括Adobe Photoshop、Autodesk3DS Max、Autodesk AutoCAD、Microsoft Office Access、CityMaker Builder、CityMaker Viewer、屏幕录像软件、Adobe Premiere Pro、Adobe After Effects、Cool Edit Pro 等本发明技术决方案包括准备素材、建模烘焙、录像转换等三大流程。准备素材包括生产地形、拍摄图像、激光测距与采集声音。生产地形，就是借助Google Earth搜索、定位、截取卫星影像图，制作AutoCAD平面测绘图(.DWG文件)。拍摄图像，就是利用数码相机，对建筑物、地面、小品等实体景观逐一进行拍照。在拍摄二维图像的同时，辅助利用激光测距仪，测量并记录实体景观的内部、外部距离参数。在3DS Max中，导入整理好的AutoCAD平面测绘图和卫星影像图。所有建筑的坐标均与平面测绘图保持一致。建模始终依据平面测绘图，从建筑边线挤出、塌陷为Poly物体。在制作过程中，AutoCAD建筑边线不允许旋转角度，模型位置尽量与CAD边线保持一致，墙体转角部分必须处理成直角。对照平面测绘图和影像图、实体景观二维图像，从整体到局部创建模型，增添建筑细节，譬如女儿墙、台阶、柱子、门窗等。创建小品景观，也要效仿创建建筑景观的方法，通过减少面数来减少数据量。半圆球状的“苍穹”是在CityMaker Builder中完成的，而凹凸状的“地面”则是在3DS Max中完成的。制作地面景观，要么采用精细的三维模型，体现路网及所有地块内的地形，结合可重复贴图，以彰显整体地形；要么建立精简模型，体现地形的大致结构，结合表现细节结构的精细地形贴图，以彰显整体地形。上述景观模型均要在制作完毕后进行烘焙，从而以贴图形式表达所有模型的光影关系。将地面模型塌陷后进行烘焙，手工展开烘焙贴图进行编辑，从而有效利用烘焙贴图的像素。合成景观是在CityMaker Builder中完成的。将项目制作文件统一放在工程文件
夹下，主要涉及2个文件-3DS Max导出的OSG文件、Microsoft Office Access导出的
MDB文件。打开CityMaker Builder后，点击“文件”一“导入”，选择导入OSG、MDB、DDS、TED等文件。景观合成完毕，导出IVE文件。用CityMaker Viewer打开IVE文件，使景观影像“视图”处于“最佳显示”或全屏状态，关闭“碰撞检测”。在“漫游“参数设置”中，设置漫游速度为200公里/小时，加速步距为8倍。漫游模式可根据镜头运动的需要，选择“步行”、“飞行”、“定速巡航”或“游览车”。然后，启动“屏幕录像专家V2011”，选择“用LXE/EXE格式录制桌面操作过程或制作教程(包括操作演示、教学等)”，操纵三维鼠标、键盘，录制镜头推进中的景观影像。借助Photoshop,截取虚拟校园主要建筑的三维图像。借助Cool Edit Pro,编辑背景音乐与解说词。借助Premiere Pro，导入所有的景观影像、三维图像、背景音乐与解说词，删除所有存在软件菜单、鼠标痕迹的影像，使编辑框区域内不存在任何无关干扰。解除影像视音频之间的关联，删除相应的音频轨道。借助After Effects,添加影像特效与相关字幕，从而导出虚拟校园三维视频。为了证明本发明的平面图像转立体影像的简易方法的效果，我们以虚拟校园三维视频制作为例，采用上述技术流程示意图、软硬件配置进行研究，并与传统方法中的第一种方法，即前期实景拍照与后期三维合成和输出进行对比，发现在影像质量上不相上下，但所费时间却少得多。采用传统方法中的第二种方法，即实景拍摄与多镜头合成技术，组合了两台传统摄像机，从而完成拍摄全过程。两台传统摄像机之间可能因光影变化，或因摄影机内部参数的影响，使影像发生色差。而且，还存在专业技术强、制作成本高、耗费时间长等不足。招募的专业技术人才不仅要娴熟地调整光轴、控制景深等，还承受长时间、高负荷的拍摄压力。对于美国、日本的二维to三维视频转换公司而言，转换一部2小时左右的电影，需要300 400名工作人员耗费4 6个月的时间，转换一段I分钟左右的三维视频，制作成本可达7万多元(RMB)。与深度信息计算所获得的三维影像质量相比，本发明在制作速度上快捷许多，在制作经费上也节省许多。采用本发明的这种平面图像转立体影像的简易方法生成三维影像，效果流畅、高清。这种简易方法生成的影像被保存以AV1、FLV、WMV等多种格式，可以在iphone、ipad、台式电脑、笔记本电脑、柱状环幕、互联网络、移动电视、带USB接口的三维电视等媒体上播放。借助屏幕录像软件自带的转换功能，有时无法转换所需格式的视频，建议先用屏幕录像软件将LXE格式转换成AV1、FLV、WMV等格式，再借助其它类型的视频转换软件，进行二次转换，同样可以生成AV1、FLV、WMV等多种格式的文件。
权利要求
1.一种立体影像生成方法，其特征在于，包括素材准备、建模烘焙和录像转换三个步骤: 素材准备包括，生产地形、拍摄图像、激光测距与采集声音，其中， 生产地形，是借助Google Earth搜索、定位、截取卫星影像图，制作AutoCAD平面测绘图， 拍摄图像，是利用数码相机，对建筑物、地面和小品实体景观逐一进行拍照，在拍摄图像的同时，辅助利用激光测距仪，测量并记录实体景观的内部、外部距离参数； 建模烘焙的过程是，在3DS Max中，导入整理好的AutoCAD平面测绘图和卫星影像图，所有建筑的坐标均与平面测绘图保持一致，建模始终依据平面测绘图，从建筑边线挤出、塌陷为Poly物体， 在建模烘焙过程中，AutoCAD建筑边线不允许旋转角度，模型位置尽量与CAD边线保持一致，墙体转角部分必须处理成直角， 对照平面测绘图和影像图、实体景观二维图像，从整体到局部创建模型，增添建筑细节，通过减少面数来减少数据量， 制作地面景观时采用精细的三维模型，体现路网及所有地块内的地形，结合可重复贴图，以彰显整体地形；或者建立精简模型，体现地形的大致结构，结合表现细节结构的精细地形贴图，以彰显整体地形， 景观模型在制作完毕后进行烘焙，以贴图形式表达所有模型的光影关系，将地面模型塌陷后进行烘焙，手工展开烘焙贴图进行编辑，从而有效利用烘焙贴图的像素； 录像转换在北京伟景行数字城市科技有限公司CityMaker Builder中完成，将项目制作文件统一放在工程文件夹下，其中涉及2个文件，S卩3DS Max导出的OSG文件和MicrosoftOffice Access 导出的 MDB 文件， 录像转换的过程是，打开CityMaker Builder后，点击“文件”一“导入”,选择导入0SG、MDB、DDS或者TED文件， 录像转换景观合成完毕后，导出IVE文件， 用CityMaker Viewer打开IVE文件，使景观影像“视图”处于“最佳显示”或全屏状态，关闭“碰撞检测”， 在“漫游“参数设置”中，设置漫游速度为200公里/小时，加速步距为8倍，漫游模式根据镜头运动的需要，选择“步行”、“飞行”、“定速巡航”或“游览车”， 启动“屏幕录像专家V2011”，选择“用LXE/EXE格式录制桌面操作过程或制作教程”，操纵三维鼠标、键盘，录制镜头推进中的景观影像。
2.按权利要求1所述的立体影像生成方法，其特征在于， 借助Photoshop,截取虚拟建筑的三维图像， 借助Cool Edit Pro，编辑背景音乐与解说词， 借助Premiere Pro，导入所有的景观影像、三维图像、背景音乐与解说词，删除所有存在软件菜单、鼠标痕迹的影像，使编辑框区域内不存在任何无关干扰， 解除影像视音频之间的关联，删除相应的音频轨道， 借助After Effects,添加影像特效与相关字幕,从而导出立体影像视频。
全文摘要
本发明公开了一种立体影像生成方法，素材准备包括，生产地形、拍摄图像、激光测距与采集声音，生产地形，制作AutoCAD平面测绘图，拍摄图像，是利用数码相机，对建筑物、地面和小品实体景观逐一进行拍照，在拍摄图像的同时，辅助利用激光测距仪，测量并记录实体景观的内部、外部距离参数；建模烘焙的过程是，导入整理好的AutoCAD平面测绘图和卫星影像图，所有建筑的坐标均与平面测绘图保持一致，建模始终依据平面测绘图，从建筑边线挤出、塌陷为Poly物体，AutoCAD建筑边线不允许旋转角度，模型位置尽量与CAD边线保持一致，墙体转角部分必须处理成直角，对照平面测绘图和影像图、实体景观二维图像。
文档编号G06T19/00GK103093504SQ20121059462
公开日2013年5月8日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者陈能, 庄惠阳 申请人:上海师范大学