用于处理3d图像数据的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于处理3d图像数据的方法和装置。所述发明特别是涉及如下方法和系统，在所述方法和系统中，在三维(3d)的显示中的对象利用所谓的3d图像数据进行描述。
【背景技术】
[0002]例如在机动车辆中具有微处理器控制系统，在所述微处理器控制系统上实施如下应用，所述应用产生3d图像数据。对此，每个应用或应用程序构建单独的、描述3d场景的所谓的场景模型。为了在显示单元上显示所述3d场景使用所谓的渲染器。所述系统同样地可以在微处理器上、特别是计算机上实施。所述系统基本上用于如此处理所述3d场景的3d图像数据，使得所述3d图像数据为了显示而匹配于显示单元。
[0003]在渲染处理的过程中例如可以对由三维场景组成的图像进行计算。在对所述描述矢量图形的3d图像数据进行转化时，在渲染处理的过程中例如可以实现对象的矢量图形转换至对象在二维(2d)计算机图形中的点状的像素显示。
[0004]3d渲染器例如可以由每个单个3d场景生成一个单独的2d图形。借助于控制组件、即所谓的图层管理器，可以通过不同的2d图形的叠加产生用于在显示单元上进行显示的整体图像。在此，各个2d图像根据固定的顺序作为图层上下重叠地设置。在此，较高图层中的内容可以覆盖较低图层中的内容。对于最高图层可以保证其内容的可见性。
[0005]通过这种基于图层的结构或数据处理可以在一个共同的显示器上显示不同应用的3d内容。在此还可以确保，安全重要的应用的内容被显示在显示器上，亦即，安全重要的应用的内容不被其他非安全重要的应用所覆盖。
[0006]图1示出相应的图像处理结构。在此，在机动车辆中，多个控制器或设备中运行三个应用程序，即，在车载控制器中运行用于行人识别的应用程序1，在车辆中安装的多媒体系统中运行媒体播放器2以及在车辆中暂时连接的智能手机中运行电子邮件应用程序3。所述应用程序分别产生如下图像数据，所述图像数据描述3d场景4、5或6。例如在场景4中可以示出行人轮廓，在所述场景5中可以示出由媒体播放器产生的照片以及在所述场景6中可以示出电子邮件列表。在相应的应用程序所配设的渲染器7、8、9中，所述场景图像数据被转化成2d图像。在此，所述应用程序1、2、3也配设有图层，其中，图像数据10配设于最上图层，图像数据11配设于中间图层以及图像数据12配设于最底图层。图层管理器应用13接收所述相应的图像数据并且逐层地叠加，其中，最上图层叠加所有其他位于下面的图层。由此产生如下2d图像14，所述2d图像由图层管理器13输出。
[0007]在所描述的方法中，每个3d场景单独地进行渲染以及稍后进行逐层的叠加，在该方法中不利的是，不能计算在空间上引起的遮盖或不同的3d场景的元素之间的光学效应、如反射和阴影。此外，例如在机动车辆中有时必要的是，确定的图形内容在多个显示单元上分布地显示，例如在方向盘区域中的主显示单元中显示第一图形部分，在中控台区域中的信息娱乐系统中显示第二图形部分以及在后排座椅区域中的其他信息娱乐系统显示第三图形部分。各个图形部分在此还可以同时在多个显示单元中显示。所述基于图层的方案不能足够良好地满足这种要求。
[0008]由US 7，145，562 B2已知一种用于在二维计算机图形中显示二维和三维对象的系统，在所述系统中2d对象和3d对象可以划分等级地集成到一个共同的场景中。在此，所述公开文献的内容通过引证纳入到本说明书中。
[0009]在显示计算机图形时，通常在相同的设备中产生和呈现最终的图像。为了越过设备边界实现图形内容的交换，所述图形数据通常以预定的格式、所谓的视频流进行传输。所述视频流在此通过接口传输到远程设备上并且在此集成到本地的场景中。在此不利的是，这通常仅以高的耗费才能够在远程和本地场景之间确定相互作用并且使其在目标图形中实现。如果在所传输的视频流中例如存在如下对象，所述对象投上一层阴影并且该阴影应该在本地场景中的对象上应也是可见的，则一方面需要的是，在所述两个设备之间交换附加的信息。另一方面，这在产生目标图形时需要高的计算耗费。
【发明内容】
[0010]本发明的任务在于，以高精度以及合理的计算耗费能实现基于3d输入图像数据的图像的叠加。
[0011]该任务通过在独立权利要求中给出的发明得到解决。本发明有利的实施形式在从属权利要求中给出。
[0012]按照本发明，为了处理用于在至少一个显示单元上显示图像用的3d输入图像数据而规定，根据所配设的3d图像场景分别逐个场景地提供所述3d输入图像数据。所述3d输入图像数据分别送入场景处理单元以用于管理和处理，并且所述3d输入图像数据在所述场景处理单元中逐个场景地处理。在此，至少部分地叠加至少两个3d图像场景，并且形成和管理3d整体场景。多个3d输出场景从所述3d整体场景得到，在这些3d输出场景中分别根据不同的透视观察位置进行叠加，并且在此产生3d输出图像数据。所述3d输出图像数据送入至少一个渲染单元，所述渲染单元配设于显示单元，以用于产生匹配于显示单元的目标图像数据。
[0013]所述3d输入图像数据包括用于显示3d对象的典型值、特别是3d坐标数据和对象属性。3d场景特别是可以在数据技术上通过场景树或场景图表(Szenengraphen)进行结构化。所述3d输入图像数据特别是可以由多个客户计算机系统提供。客户计算机系统、场景处理单元以及渲染单元可以是微处理器控制的设备和/或在这种设备上加载或运行的计算机程序应用。
[0014]本发明基于如下知识，S卩，3d整体场景的图像能实现简化地以及同时精确地处理用于从不同3d输入图像数据或其所配设的3d图像场景中导出3d输出图像数据。本发明还基于如下知识，即，可以有利地从3d整体场景叠加所述3d图像场景。此外已知有利的是，相应的透视观察位置在从3d整体场景叠加时注入到3d输出图像数据的形成(Bildung)中。
[0015]所述透视观察位置可以作为摄像机参数注入到叠加中，其中，通常的透视参数、如图像场景的张角或至图像场景的距离可以用作为摄像机参数。例如可以将如下参数设置为摄像机参数:
[0016]-变换矩阵，所述变换矩阵描述摄像机在3d空间中的位置和定向并且例如描述位置和/或相对观察方向或摄像机所指向的点。附加地可以设置如下矢量，所述矢量说明如下优先方向、例如垂直向上。
[0017]-张角、特别是在竖直方向上的张角
[0018]-目标图像的纵横比、例如16:9
[0019]-所谓的近平面参数，所述近平面参数相应于摄像机位置到投影面的距离，其中，在该投影面前面的所有元素在目标图像中是不可见的。
[0020]-所谓的远平面参数，所述远平面参数相应于摄像机位置到界定摄像机空间的面的距离，其中在该界定摄像机空间的面后面的所有元素在目标图像中是不可见的。
[0021]如果应用近平面和远平面参数，则摄像机仅拍摄如下场景元素，所述场景元素位于近平面和远平面之间。所述平面的面积由竖直的张角、纵横比以及近平面或