专利名称：一种获取照相机水平视角大于180时生成左右眼画面对的方法
技术领域：
本发明涉及立体显示技术，尤其涉及一种获取照相机水平视角大于180时生成 左右眼画面对的方法。
背景技术：
立体显示自问世以来发展至今已形成三大系列主动立体显示、被动立体显示 和裸眼立体显示。被动立体显示由于可以支持大量观众同时体验，而且成本相对较低， 逐渐在立体电影、展会等被广泛应用。随着对立体显示中的沉浸感的要求不断提高，要 求在立体显示中，照相机的水平视角越来越大，就需要解决照相机大水平视角，特别是 水平视角大于180时，实时绘制中生成左右眼画面对的方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有立体显示中技术的不足，提供一种获取照相机水平 视角大于180时生成左右眼画面对的方法。获取照相机水平视角大于180时生成左右眼画面对的方法的步骤如下1)在三维图形系统中，用户给定一个三维场景，定义一个照相机C，并给定照 相机参数值，照相机参数值包括视点位置cP。s、视线方向cd 、朝上方向cup和一个成 像曲面①，其中成像曲面①满足条件过视点位置cP。s的任意一条直线，同成像曲面① 最多只有一个交点，用户再给定立体显示时的视差值d-；2)过视点位置CP。S，以视线方向Cd 为法线，做平面A，将朝上方向Cup投影到 平面h上，得到方向矢量Vup，过视点位置CP。S沿方向矢量Vup做直线U，做m个同成像 曲面①相交的平面，该m个平面的集合为平面集合M，平面集合M中的平面满足条件 有且只有一条公共交线，且该公共交线为直线U，m为用户给定大于等于1的正数，直线 U将平面集合M中的每一个平面分成两部分，形成2*m个半平面，其中同成像曲面①相 交的半平面K2，......，Kn，半平面K,和半平面&将三维空间划分成两个空间区域，
其中把半平面Ki和半平面&构成的二面角的角平分线所在的空间区域定义为Ry，选择两 个同成像曲面①相交的半平面&和半平面&，满足条件成像曲面①的部分区域属于 空间区域Ry;属于空间区域Ry的成像曲面①的部分区域称为成像曲面区域①,，半平面 &和半平面&构成的二面角，以及成像曲面区域①，定义为成像空间组合，选择其中的 若干个成像空间组合，记为集合S，集合S中的成像空间组合的个数为h，集合S中的任 意一个成像空间组合满足条件成像空间组合中的二面角大于0，小于180;同时集合S 满足条件所有属于集合的成像空间组合中的成像曲面区域并集为①；3)对于集合S中任意一个成像空间组合Z,，过视点位置CP。S做一条射线L射线 A同成像空间组合中的二面角角平分线平行，过直线U和射线做平面巧，视点位置CP。S 沿平面巧法线负方向平移距离a位置做点Vu，视点位置CP。S沿平面法线正方向平移距离b位置做点V ，a和b满足条件a+b = dieye,并且a和b都为正数，对于集合S中每 一个成像空间组合进行上述处理，得到一组点Vip Vlr> V21、V2r........ Vnl、Vnr ；4)对于集合S中任意一个成像空间组合Z1,以V11为视点位置，观察方向与成像 空间组合Z1中的二面角角平分线方向平行，向上方向Vup，成像曲面为成像空间组合Z1中 的成像曲面区域，进行绘制，得到画面In，对于集合S中每一个成像空间组合进行上述处 理，得到一组画面I11........ Inl,该组画面形成了关于照相机C的左眼画面；5)对于集合S中任意一个成像空间组合Z1,以义为视点位置，观察方向与成像 空间组合Z1中的二面角角平分线方向平行，向上方向Vup，成像曲面为成像空间组合Z1中 的成像曲面区域，进行绘制，得到画面1 ，对于集合S中每一个成像空间组合进行上述处 理，得到画面序列I1M ......，Inr,该组画面形成了关于照相机C的右眼画面。本发明在立体显示中，照相机水平视角大于180时，能很好的生成左右眼画面 对，提高立体显示中的沉浸感，支持更多的观众体验立体显示。
图1是用OpenGL绘制，照相机水平视角为360度时，切分成像空间组合的方 法；图2是用OpenGL绘制，照相机水平视角为360度时，成像空间组合的视点位置 的定义；
具体实施例方式下面结合附图和实施方式对本发明做进一步说明。获取照相机水平视角大于180时生成左右眼画面对的方法的步骤如下1)在三维图形系统中，用户给定一个三维场景，定义一个照相机C，并给定照 相机参数值，照相机参数值包括视点位置CP。S、视线方向Cd 、朝上方向Cup和一个成 像曲面Φ，其中成像曲面Φ满足条件过视点位置Cp。s的任意一条直线，同成像曲面Φ 最多只有一个交点，用户再给定立体显示时的视差值d-；2)过视点位置CP。S，以视线方向Cd 为法线，做平面Ptl,将朝上方向Cup投影到 平面Ptl上，得到方向矢量Vup，过视点位置CP。S沿方向矢量Vup做直线Ltl，做m个同成像 曲面Φ相交的平面，该m个平面的集合为平面集合Μ，平面集合M中的平面满足条件 有且只有一条公共交线，且该公共交线为直线Ltl, m为用户给定大于等于1的正数，直线 Ltl将平面集合M中的每一个平面分成两部分，形成2*m个半平面，其中同成像曲面Φ相 交的半平面K1, K2, ......，Kn,半平面K1和半平面K3将三维空间划分成两个空间区域，
其中把半平面K1和半平面K3构成的二面角的角平分线所在的空间区域定义为Ry，选择两 个同成像曲面Φ相交的半平面K1和半平面&，满足条件成像曲面Φ的部分区域属于 空间区域R,;属于空间区域R,的成像曲面Φ的部分区域称为成像曲面区域Φ,，半平面 K1和半平面K3构成的二面角，以及成像曲面区域①^定义为成像空间组合，选择其中的 若干个成像空间组合，记为集合S，集合S中的成像空间组合的个数为h，集合S中的任 意一个成像空间组合满足条件成像空间组合中的二面角大于0，小于180;同时集合S 满足条件所有属于集合的成像空间组合中的成像曲面区域并集为Φ ；
3)对于集合S中任意一个成像空间组合Z,，过视点位置0>。8做一条射线^，射线 A同成像空间组合中的二面角角平分线平行，过直线u和射线做平面巧，视点位置CP。S 沿平面巧法线负方向平移距离a位置做点Vu，视点位置CP。S沿平面法线正方向平移距 离b位置做点V ，a和b满足条件a+b = dieye,并且a和b都为正数，对于集合S中每 一个成像空间组合进行上述处理，得到一组点V1P Vlr> V21、V2r........ Vnl、Vnr ；4)对于集合S中任意一个成像空间组合Z,，以Vu为视点位置，观察方向与成像 空间组合4中的二面角角平分线方向平行，向上方向Vup，成像曲面为成像空间组合&中 的成像曲面区域，进行绘制，得到画面Iu，对于集合S中每一个成像空间组合进行上述处 理，得到一组画面In........ Inl，该组画面形成了关于照相机C的左眼画面；5)对于集合S中任意一个成像空间组合Z,，以义为视点位置，观察方向与成像 空间组合4中的二面角角平分线方向平行，向上方向Vup，成像曲面为成像空间组合&中 的成像曲面区域，进行绘制，得到画面1 ，对于集合s中每一个成像空间组合进行上述处 理，得到画面序列Iw ......，1 ，该组画面形成了关于照相机C的右眼画面。实施例实现在立体显示中，用OpenGL绘制，照相机水平视角为360度时，获取左右眼 画面对包括以下步骤1)在三维图形系统中，用户通过3DS Max建模，给定一个三维场景，定义一个 照相机C，并给定它的参数值，照相机参数包括视点位置CP。S、视线方向cd 、朝上方 向cup和一个圆柱成像曲面①，其中成像曲面满足条件过视点位置CP。S的任意一条直 线，同成像曲面最多只有一个交点。用户再给定立体显示时的视差值视点位置0>。8在圆柱成像曲面轴上，在圆柱轴的中心位置，距离圆柱底面的距 离相等。2)过视点位置CP。S，以视线方向Cd 为法线，做平面h。将朝上方向Cup投影 到平面h上，得到方向矢量Vup。过视点位置CP。S沿方向Vup做直线U，做3个同成像 曲面①相交的平面，该三个平面将一个柱形成像曲面①等分成6份，该3个平面的集合 为平面集合M，平面集合M中的平面满足条件有且只有一条公共交线，且该公共交线 为直线U。直线U将平面集合M中的每一个平面分成两部分，形成2*3个半平面，其 中同成像曲面①相交的半平面&，K2，......，K6，半平面&和半平面&将三维空间划
分成两个空间区域，其中把半平面&和半平面&构成的二面角的角平分线所在的空间区 域定义为Ry。选择两个同成像曲面①相交的半平面&和半平面&，满足条件成像曲 面①的部分区域属于空间区域Ry ；属于空间区域Ry的成像曲面①的部分区域称为成像 曲面区域①,。半平面&和半平面&构成的二面角，以及成像曲面区域①y定义为成像 空间组合，记为Z{K,、Kr①y}。选择其中的3个成像空间组合ZJKp K3、013}, Z2{K3、K5、①35}*Z3{K5、&、Osl},记为集合S，见图1。集合S中的任意一个成像 空间组合满足成像空间组合中的二面角为120度，大于0度，小于180度；同时集合S 满足条件所有属于集合的成像空间组合中的成像曲面区域并集为①。3)对于集合S中任意一个成像空间组合Z,，过视点位置CP。S做一条射线^，该射 线同成像空间组合中的二面角角平分线平行，过直线u和射线做平面巧，CP。S沿平面 P,法线负方向平移距离位置做点Vu，CPos沿平面法线正方向平移距离位置做点V ，对于集合S中每一个成像空间组合进行上述处理，得到一组点(见图2) V11, Vlr, V21, V2r, V31, V3r ；4)对于集合S中任意一个成像空间组合Z1,在使用OpenGL绘制过程中，照相机 参数以V11为视点位置，观察方向与成像空间组合Z1中的二面角角平分线方向平行，向 上方向为Vup，成像曲面为成像空间组合Z1中的成像曲面区域，进行绘制，得到画面Iu。 对于集合S中每一个成像空间组合进行上述处理，得到一组画面I11, I21, I31,该组画面形 成了关于照相机C的左眼画面；在进行绘制过程中，OpenGL绘制的成像曲面为二维的平面，为了得到成像空间 组合Z1中的成像曲面上的画面，在绘制完成后，将画面映射到柱面成像曲面上。5)对于集合S中任意一个成像空间组合Z1,在使用OpenGL绘制过程中，以 为视点位置，观察方向与成像空间组合Z1中的二面角角平分线方向平行，向上方向vup， 成像曲面为成像空间组合Z1中的成像曲面区域，进行绘制，得到画面1 。对于集合S中 每一个成像空间组合进行上述处理，得到画面序列I1M I2r, I3r,该组画面形成了关于照相 机C的右眼画面。在进行绘制过程中，OpenGL绘制的成像曲面为二维的平面，为了得到成像空间 组合Z1中的成像曲面上的画面，在绘制完成后，将画面映射到柱面成像曲面上。
权利要求
1. 一种获取照相机水平视角大于180时生成左右眼画面对的方法，其特征在于它的步 骤如下1)在三维图形系统中，用户给定一个三维场景，定义一个照相机C，并给定照相机 参数值，照相机参数值包括视点位置CP。S、视线方向Cd 、朝上方向Cup和一个成像曲面 Φ，其中成像曲面Φ满足条件过视点位置Cp。s的任意一条直线，同成像曲面Φ最多只 有一个交点，用户再给定立体显示时的视差值2)过视点位置CP。S，以视线方向CtoS法线，做平面Ptl,将朝上方向Cup投影到平面 P。上，得到方向矢量Vup，过视点位置CP。S沿方向矢量Vup做直线Ltl,做m个同成像曲面 Φ相交的平面，该m个平面的集合为平面集合Μ，平面集合M中的平面满足条件有且 只有一条公共交线，且该公共交线为直线Ltl，m为用户给定大于等于1的正数，直线Ltl 将平面集合M中的每一个平面分成两部分，形成2*m个半平面，其中同成像曲面Φ相交 的半平面K1, K2, ......，Kn,半平面K1和半平面K3将三维空间划分成两个空间区域，其中把半平面K1和半平面&构成的二面角的角平分线所在的空间区域定义为Ry，选择两个 同成像曲面Φ相交的半平面K1和半平面&，满足条件成像曲面Φ的部分区域属于空 间区域R,；属于空间区域Ru的成像曲面Φ的部分区域称为成像曲面区域Φ ，半平面K1 和半平面&构成的二面角，以及成像曲面区域①^定义为成像空间组合，选择其中的若干 个成像空间组合，记为集合S，集合S中的成像空间组合的个数为h，集合S中的任意一 个成像空间组合满足条件成像空间组合中的二面角大于0，小于180;同时集合S满足 条件所有属于集合的成像空间组合中的成像曲面区域并集为Φ ；3)对于集合S中任意一个成像空间组合Z1,过视点位置CP。S做一条射线J1,射线1同 成像空间组合中的二面角角平分线平行，过直线Ltl和射线J1做平面P1,视点位置0>。8沿 平面P1法线负方向平移距离a位置做点V11,视点位置CP。S沿平面P1法线正方向平移距离 b位置做点V ，a和b满足条件a+b = dieye,并且a和b都为正数，对于集合S中每一 个成像空间组合进行上述处理，得到一组点vn、Vlr> V21、V2r........ Vnl、Vnr ；4)对于集合S中任意一个成像空间组合Z1,以V11为视点位置，观察方向与成像空间 组合Z1中的二面角角平分线方向平行，向上方向Vup，成像曲面为成像空间组合Z1中的成 像曲面区域，进行绘制，得到画面I11,对于集合S中每一个成像空间组合进行上述处理， 得到一组画面I11........ Inl,该组画面形成了关于照相机C的左眼画面；5)对于集合S中任意一个成像空间组合Z1,以义为视点位置，观察方向与成像空间 组合Z1中的二面角角平分线方向平行，向上方向Vup，成像曲面为成像空间组合Z1中的成 像曲面区域，进行绘制，得到画面1 ，对于集合S中每一个成像空间组合进行上述处理， 得到画面序列I1M ......，Inr,该组画面形成了关于照相机C的右眼画面。
全文摘要
本发明公开了在立体显示中，一种获取照相机水平视角大于180时，生成左右眼画面对的方法。步骤为1)在三维绘制系统中，用户的给定三维场景、照相机参数和立体显示时的视差值；(2)做若干平面切割照相机的成像曲面，形成多个成像空间组合，选择其中的若干个形成成像空间组合集合；(3)对于成像空间组合集合中任意一个成像空间组合，偏移照相机视点位置，对于集合中每一个成像空间组合进行上述处理，得到一组点；(4)对于成像空间组合集合中每一个成像空间组合采用计算得到的顶点参数和用户给定的已知参数进行绘制，得到左右眼画面。本发明能解决现有立体显示中技术的不足，支持生成照相机水平视角大于180时的左右眼画面对，提高了在立体显示中的沉浸感和真实感。
文档编号H04N13/00GK102014291SQ20101029887
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者华炜, 盛崇山 申请人:杭州镭星科技有限公司