汽车模型图像的渲染方法、装置、车载影像设备及汽车与流程

本发明实施例涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种汽车模型图像的渲染方法、装置、车载影像设备及汽车。

背景技术：

随着人们生活水平的不断提高，目前的车载影像系统已经是汽车行业不可或缺的一部分。

在传统的真实感光照渲染模型上，最具代表性的渲染算法是phong光照模型以及改进的blinn-phong光照模型，这两种模型把物体表面的光照效果共分为环境光、散射光、反射光以及自发光四种分量，通过不同的分量组合实现不同的光照效果，这两种模型有着通用性好及计算简单的优点，是早期的图形api(applicationprograminterface，应用程序接口)中的默认算法。但是，在针对特定物体的渲染上，上述模型并不能精确模拟出现实世界中各种物体独有的光照特性。例如，在车漆表面的渲染上，其无法表现汽车表面具有锐利高光边界的光照效果。为了模拟真实的汽车表面光照效果，通常需要对车漆进行分层建模，通过不同的分量模拟底漆层、亮片层、清漆层等各物理层的光照效果并进行叠加，之后还需要对车漆进行环境贴图模拟反射效果。这样模拟出来的漆面才具有较高的仿真度，效果也已经和真实的漆面效果非常接近。

可见，利用传统的渲染方式，很难达到仿真视觉感官的效果；而在实时计算领域，这些技术的实现是非常昂贵的，需要硬件具有非常优秀的计算性能，在目前主流的移动平台和嵌入式平台包括车载领域的硬件条件下根本无法实现这种昂贵又复杂的计算方式。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种汽车模型图像的渲染方法、装置、车载影像设备及汽车，可以实现提高车载影像系统汽车模型成像的真实性和提高计算速率、降低硬件配置需求的效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种汽车模型图像的渲染方法，该方法包括：

利用光照模型确定汽车模型图像的初级渲染图像；

根据所述初级渲染图像中每个像素点的高光亮度，确定每个像素点的高光强度值；

将所述初级渲染图像中高光强度值小于设定划分阈值的像素点的高光强度值按照动态调节比例进行调节，并确定调节后的像素点的所处区域为辉光区。

进一步的，所述汽车模型图像包括：车载影像系统中的汽车模型图像。

进一步的，在利用光照模型确定汽车模型图像的初级渲染图像之后，在将所述汽车模型图像中高光强度值小于设定划分阈值的像素点的高光强度值按照动态调节比例进行调节，并确定调节后的像素点的所处区域为辉光区之前，还包括：

确定所述初级渲染图像中所有像素点的高光亮度的最大值；

根据环境光亮度、散射光亮度以及所述高光亮度的最大值确定动态调节比例。

进一步的，所述根据环境光亮度、散射光亮度以及所述高光亮度的最大值确定动态调节比例，包括：

根据环境光亮度、散射光亮度以及所述高光亮度的最大值确定亮度溢出值；

根据所述亮度溢出值确定动态调节比例。

进一步的，所述高光强度值的取值范围为0～1。

第二方面，本发明实施例还提供了一种汽车模型图像的渲染装置，该装置包括：

初级渲染图像获取模块，用于利用光照模型确定汽车模型图像的初级渲染图像；

高光强度值确定模块，用于根据所述初级渲染图像中每个像素点的高光亮度，确定每个像素点的高光强度值；

辉光区确定模块，用于将所述初级渲染图像中高光强度值小于设定划分阈值的像素点的高光强度值按照动态调节比例进行调节，并确定调节后的像素点的所处区域为辉光区。

进一步的，所述汽车模型图像包括：车载影像系统中的汽车模型图像。

进一步的，所述装置还包括：

高光亮度最大值确定模块，用于确定所述初级渲染图像中所有像素点的高光亮度的最大值；

动态调节比例确定模块，用于根据环境光亮度、散射光亮度以及所述高光亮度的最大值确定动态调节比例。

进一步的，所述动态调节比例确定模块包括：

亮度溢出值确定单元，用于根据环境光亮度、散射光亮度以及所述高光亮度的最大值确定亮度溢出值；

动态调节比例确定单元，用于根据所述亮度溢出值确定动态调节比例。

进一步的，所述高光强度值的取值范围为0～1。

第三方面，本发明实施例还提供了一种车载影像设备，该车载影像设备包括：如本发明实施例所提供的汽车模型图像的渲染装置。

第四方面，本发明实施例还提供了一种汽车，该汽车包括：如本发明实施例所提供的车载影像设备。

本发明实施例通过利用光照模型确定汽车模型图像的初级渲染图像，再根据所述初级渲染图像中每个像素点的高光亮度，确定每个像素点的高光强度值，并将所述初级渲染图像中高光强度值小于设定划分阈值的像素点的高光强度值按照动态调节比例进行调节，并确定调节后的像素点的所处区域为辉光区，进而实现了对高光区和辉光区的区分。解决了现有技术中仿真视觉感官的效果差的问题以及使用较为复杂的算法致使硬件设备难以支持的问题，实现了提高车载影像系统汽车模型成像的真实性和提高计算速率、降低硬件配置需求的效果。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的汽车模型图像的渲染方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的汽车模型图像的渲染方法的流程图；

图3是本发明实施例三提供的汽车模型图像的渲染装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的汽车模型图像的渲染方法的流程图，本实施例可适用车载影像系统中汽车模型图像的渲染的情况，该方法可以由本发明实施例所提供的汽车模型图像的渲染装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现，并可集成于车载影像设备中。

如图1所示，所述汽车模型图像的渲染方法包括：

s110、利用光照模型确定汽车模型图像的初级渲染图像。

其中，光照模型可以包括phong光照模型以及改进的blinn-phong光照模型，还可以是其他光照模型，只要是可以模拟当前光照情况进行汽车模型图像的成像即可。汽车模型可以是根据当前汽车型号确定的模型，如对于同一品牌的轿车和越野车，可以根据汽车自身的一些参数来确定，如长度、宽度、轴距甚至是年代版本等，这些数据可以是从汽车的内部信息中获取的。在得到上述数据之后，可以绘制汽车模型，也可以是直接将绘制好的汽车模型的图像参数进行存储，在需要呈现汽车模型图像时，直接调用当前存储好的汽车模型图像即可。值得说明的是，汽车模型图像可以是二维图像，如竖直向下的俯瞰图像以及前、后、左、右的侧视图等，还可以是三维图像。汽车模型图像为三维图像的好处是可以根据用户的需求模拟各种视角进行汽车模型图像及周边环境的显示，可以提高本方案的实用性，并能够提高用户的使用体验。

在本发明实施例中，可选的，所述汽车模型图像包括：车载影像系统中的汽车模型图像。其中，车载影像系统可以是配置于车辆内部，包括显示器，用于显示汽车的倒车影像或者行进间影像的系统。采用不同的视角将车载影像系统中的汽车模型图像进行渲染可以使驾驶或者乘车人员更加了解驾车过程中的周边环境，并提高汽车模型图像自身的视觉效果，从而提高了用户的使用体验。

其中，初级渲染图像可以是为后续进一步渲染所提供的基础图像。初级渲染图像可以是利用光照模型对车身以及车身所处环境的图像的初级渲染，可以包括图像本身以及图像的亮度及颜色等。

s120、根据所述初级渲染图像中每个像素点的高光亮度，确定每个像素点的高光强度值。

在获取到初级渲染图像后，可以确定每个像素点的高光亮度，具体的，高光亮度的范围可以是0-255。由于本发明实施例所提供的技术方案是对汽车模型图像的渲染，例如，可以是对汽车图像的车漆部分以及车窗部分进行渲染，则高光亮度可以是仅在车漆、车窗等能够出现高光区域的部分进行统计，如汽车轮胎以及地面等哑光部分无需进行像素点高光亮度的统计。可以利用图像识别技术优先确定车漆部分以及车窗部分，或者根据汽车模型确定车漆部分和车窗部分，在对此部分进行高光亮度的确定。这样设置的好处是可以提高图像处理速度，避免对整个图像的所有像素点的高光亮度进行统计而带来较大的计算负担，缩短整个图像处理过程的响应时间。

每个像素点的高光强度值可以在0-1范围内，如某个像素点的高光亮度可以是128，则其高光强度值可以是0.5。值得说明的是，在本发明实施例中，由高光亮度到高光亮度值的转换可以是线性的，也可以是非线性的，这里不做具体限定。

s130、将所述初级渲染图像中高光强度值小于设定划分阈值的像素点的高光强度值按照动态调节比例进行调节，并确定调节后的像素点的所处区域为辉光区。

其中，设定划分阈值可以是预先设定好的高光强度值，也可以是根据当前环境亮度等因素进行确定的高光强度值，如在某一环境、某一环境亮度下，设定划分阈值可以是0.75。

将所述初级渲染图像中高光强度值小于设定划分阈值的像素点的高光强度值按照动态调节比例进行调节。其中，可以是对于整个车载影像系统中的所有的像素点按照同一个动态调节比例进行调节，动态调节比例自身可以受环境光、反射光等多方面的影响而不断变化的。结合上述示例，可以是对光照强度值小于0.75的像素点的光照强度值进行处理，具体的，可以按照动态调节比例进行调节，其中，如果调节方式为在对光照强度值小于0.75的像素点的光照强度值的基础上加动态调节比例，则动态调节比例可以是小于0的；如果调节方式为在对光照强度值小于0.75的像素点的光照强度值的基础上乘以动态调节比例，动态调节比例可以是小于1的值，如0.5。其中，高光强度值在所述划分阈值以上的像素点所在区域可以定义为高光区，这样，高光区和通过上述方式确定辉光区会有较为明显的划分界限，体现出较为立体的渲染效果。

本实施例这样设置的好处是经过上述渲染方法，可以将汽车模型图像的漆面部分或者车窗部分按照设定调节比例对光照亮度值小于设定划分阈值的像素点进行光照亮度值的调节，进而使得汽车模型图像的漆面部分或者车窗部分的辉光区和光照亮度值比较高的高光区进行较为明显的区分，从而能够时间在汽车模型图像的轮廓部位的高光更加明显，从而更加符合用户的视觉效果。

本实施例的技术方案，通过利用光照模型确定汽车模型图像的初级渲染图像，再根据所述初级渲染图像中每个像素点的高光亮度，确定每个像素点的高光强度值，并将所述初级渲染图像中高光强度值小于设定划分阈值的像素点的高光强度值按照动态调节比例进行调节，并确定调节后的像素点的所处区域为辉光区，进而实现了对高光区和辉光区的区分。解决了现有技术中仿真视觉感官的效果差的问题以及使用较为复杂的算法致使硬件设备难以支持的问题，实现了提高车载影像系统汽车模型成像的真实性和提高计算速率、降低硬件配置需求的效果。

在上述技术方案的基础上，可选的，所述高光强度值的取值范围为0～1。这样设置的好处在于便于设定划分阈值的确定以及动态调节比例的调解，提高计算速度，进而实现实时对车载影像系统中的汽车模型图像进行渲染并输出渲染后的图像。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的汽车模型图像的渲染方法的流程图。本实施例在上述实施例的基础上，进行了进一步的限定。

如图2所示，所述汽车模型图像的渲染方法包括：

s210、利用光照模型确定汽车模型图像的初级渲染图像；并执行s220和s240。

s220、确定所述初级渲染图像中所有像素点的高光亮度的最大值。

在得到汽车模型图像的初级渲染图像之后，可以利用图像处理的技术，确定每个像素点的高光亮度的亮度值之后，可以通过比较，确定高光亮度的最大值。

s230、根据环境光亮度、散射光亮度以及所述高光亮度的最大值确定动态调节比例。

其中，环境光是没有方向的环境总体光照水平在物体表面的亮度，散射光亮度是矢量光在物体表面散射出来的亮度，高光亮度的最大值可以通过s220确定。在确定了上述三个亮度值之后，可以根据上述三个值确定动态调节比例的大小。如，当前环境光亮度、散射光亮度以及所述高光亮度的最大值都比较高时，则动态调节比例可以动态降低，反之则动态升高。值得说明的是，还可以包括其他因素确定动态调节比例，也可以根据上述三种亮度值中的一种或者多种确定动态调节比例。

s240、根据所述初级渲染图像中每个像素点的高光亮度，确定每个像素点的高光强度值。

s250、将所述初级渲染图像中高光强度值小于设定划分阈值的像素点的高光强度值按照动态调节比例进行调节，并确定调节后的像素点的所处区域为辉光区。

本实施例在上述实施例的基础上，提供了一种根据环境光亮度、散射光亮度以及所述高光亮度的最大值确定动态调节比例的方法，这样设置的好处是可以根据当前环境中各种光亮度值以及汽车模型图像的高光亮度最大值对确定动态调节比例，进而可以利用动态调节比例对汽车模型图像的高光区域进行处理，达到了根据环境光线的强弱调节高光区域并确定辉光区的效果，是的汽车模型图像的显示更加真实，同时渲染方法也更加简练。

在上述技术方案的基础上，可选的，所述根据环境光亮度、散射光亮度以及所述高光亮度的最大值确定动态调节比例，包括：根据环境光亮度、散射光亮度以及所述高光亮度的最大值确定亮度溢出值；根据所述亮度溢出值确定动态调节比例。其中，这三者的和确定了汽车图像模型中车漆面上所能达到的颜色的最大亮度值，因为显示器显示的亮度局限于0～1之间，而三者的和却可能大于1，这就是亮度溢出，计算亮度溢出值的公式如下：

亮度溢出值＝环境光亮度+散射光亮度+高光亮度-1

进一步的，可以根据亮度溢出值的大小确定动态调节比例，这样设置的好处是可以在确定动态调节比例的同时考虑到各种因素以及屏幕亮度溢出情况，能够真实的保证通过动态调节比例调节后的汽车模型图像的视觉效果的真实性。

实施例三

图3是本发明实施例三提供的汽车模型图像的渲染装置的结构示意图。如图3所示，所述汽车模型图像的渲染装置，包括：

初级渲染图像获取模块310，用于利用光照模型确定汽车模型图像的初级渲染图像；

高光强度值确定模块320，用于根据所述初级渲染图像中每个像素点的高光亮度，确定每个像素点的高光强度值；

辉光区确定模块330，用于将所述初级渲染图像中高光强度值小于设定划分阈值的像素点的高光强度值按照动态调节比例进行调节，并确定调节后的像素点的所处区域为辉光区。

本实施例的技术方案，通过利用光照模型确定汽车模型图像的初级渲染图像，再根据所述初级渲染图像中每个像素点的高光亮度，确定每个像素点的高光强度值，并将所述初级渲染图像中高光强度值小于设定划分阈值的像素点的高光强度值按照动态调节比例进行调节，并确定调节后的像素点的所处区域为辉光区，进而实现了对高光区和辉光区的区分。解决了现有技术中仿真视觉感官的效果差的问题以及使用较为复杂的算法致使硬件设备难以支持的问题，实现了提高车载影像系统汽车模型成像的真实性和提高计算速率、降低硬件配置需求的效果。

在上述各实施例的基础上，可选的，所述汽车模型图像包括：车载影像系统中的汽车模型图像。

在上述各实施例的基础上，可选的，所述装置还包括：

高光亮度最大值确定模块，用于确定所述初级渲染图像中所有像素点的高光亮度的最大值；

动态调节比例确定模块，用于根据环境光亮度、散射光亮度以及所述高光亮度的最大值确定动态调节比例。

在上述各实施例的基础上，可选的，所述动态调节比例确定模块包括：

亮度溢出值确定单元，用于根据环境光亮度、散射光亮度以及所述高光亮度的最大值确定亮度溢出值；

动态调节比例确定单元，用于根据所述亮度溢出值确定动态调节比例。

在上述各实施例的基础上，可选的，所述高光强度值的取值范围为0～1。

上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

本实施例还提供一种车载影像设备，包括如上述实施例所提供的汽车模型图像的渲染装置，通过执行如上述实施例所提供的汽车模型图像的渲染方法，对车载影像设备中的汽车模型图像进行渲染，可以实现提高车载影像系统汽车模型成像的真实性和提高计算速率、降低硬件配置需求的效果。本实施例所提供的车载影像设备具有与汽车模型图像的渲染方法相应的有益效果。

实施例五

本实施例还提供一种汽车，包括如上述实施例所提供的车载影像设备，并具体包括如上述实施例所提供的汽车模型图像的渲染装置，通过执行如上述实施例所提供的汽车模型图像的渲染方法，对汽车的车载影像设备中的汽车模型图像进行渲染，可以实现提高车载影像系统汽车模型成像的真实性和提高计算速率、降低硬件配置需求的效果。本实施例所提供的汽车具有与汽车模型图像的渲染方法相应的有益效果。

优选实施例

为了能够让本领域的技术人员理解本发明实施例，本发明还提供了优选实施例。

phong光照模型中计算物体表面某一点的高光亮度，会得到一个从范围0到1线性变化的高光强度值，用来表达高光区域的线性过渡衰减效果，本技术将该高光强度值在某一个阈值上进行截断，高于该阈值的强度保留原值，而将低于该阈值的强度按指定倍率缩小，如此，在原来phong光照的高光渐变效果上，就模拟出了一种既有明显的高光区又有边缘的辉光区，而且两部分有着锐利边界的效果。

具体的，本技术使用opengles图形api进行具体实现，在图形api的顶点着色器中，与通常phong光照模型相同地通过观察向量、法线向量、光线向量等计算出高光强度v_fspec，但并不就此直接计算高光色，而是将v_fspec传到片断着色器中，片断着色器将时行如下运算：

floatfspec＝step(shinestep,v_fspec)*v_fspec；

floatminspec＝(v_fspec–fspec)*bloomfactor；

fspec＝fspec+minspec；

vec4secondcolor＝vec4(specularcolor*fspec,透明度)；

这其中shinestep是设定划分阈值，fspec是划分的结果，v_fspec是初级渲染图像的高光强度，当v_fspec不小于shinestep时，fspec的值与v_fspec相同，否则fspec的值为0。bloomfactor是动态调节比例，minspec是小于划分阈值的高光强度通过动态调节比例进行调节后的结果，最终将两部分的值相加在一起，得到新的高光强度，即高光强度大于设定划分阈值时，新的高光强度就是该像素点原来的高光强度，高光强度小于设定阈值时，新的高光强度就是该像素点原来的高光强度乘以动态调节比例的结果。上述公式中，specularcolor是三维向量，而secondcolor是思维向量，则在三维向量的后面补加一个透明度分量，即可以实现有三维向量转换为四维向量，其中，汽车模型图像的漆面透明度可以为0。

其中，关于动态调节比例bloomfactor的其计算方式如下：

根据输入的光照颜色和漆面本身的颜色进行相乘，可以得到表达车身颜色的亮度值的三个参数，分别是环境光亮度、散射光亮度、高光亮度的最大值；这三者的和确定了车漆面上所能达到的颜色的最大亮度值，因为显示器显示的亮度局限于0～1之间，而三者的和却可能大于1，导致亮度溢出，计算亮度溢出值的公式如下：

亮度溢出值＝环境光亮度+散射光亮度+高光亮度的最大值-1

那么，将动态调节比例bloomfactor的取值公式为

溢出值做截取处理在【0,1】之间，小于0就按照0，大于1就按照1；

动态调节比例＝高光亮度的最大值-亮度溢出值；

由此可见，当三者之和在1.0～2.0之间时，亮度溢出值可以不用进行【0,1】之间的截取，也就是说在这个范围内，动态调节比例可以与高光亮度的最大值自身无关；而当三者之和在1.0～2.0之外时，亮度溢出值需要进行【0,1】之间的截取，由此，再利用高光亮度的最大值减去截取后的亮度溢出值，动态调节比例就还是受高光亮度的最大值的影响，并且和截取后的亮度溢出值的大小成逆变化。如此，即达到了如下的效果：当总体亮度过大时，动态调节比例的值将会很小，从而避免了叠加后亮度溢出的效果；当总体亮度比较小时，动态调节比例接近于高光亮度值，达到当高光亮度高时，受bloomfactor决定的辉光区亮度也随之会变高，从而使得高光区和辉光区在任意配置下都能有良好的效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。