本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种三维图像生成方法及装置。
背景技术：
：集成成像技术最早由Lippmann在1908年提出，是一种真三维立体显示技术。它具有全视差、连续视点、无视疲劳等优点，在三维电视、可视化以及深度测量方面具有广泛的应用前景。集成成像技术利用微透镜阵列对空间场景进行记录，并再现出空间场景的三维图像。随着计算机技术的发展，计算机集成成像已经成为集成成像技术的一个重要组成部分。在图形学中，光栅化渲染技术和光线跟踪渲染技术是两种主流的渲染技术。在以往的集成成像图像内容的生成上主要应用的是光栅化技术。光栅化技术是指把景物模型数学描述及色彩信息转换至计算机屏幕上的像素的过程。其步骤为先生成单个视点的视图，然后将这些单个视点的视图合成集成成像的图像。计算机集成成像光栅化渲染技术，耗时较长。对单个图像进行并行渲染时，需要使用计算机集群，硬件成本较高。技术实现要素：本发明实施例的目的在于提供一种三维图像生成方法及装置，将反向光线跟踪技术引入计算机集成成像渲染技术中，实现计算机集成成像的快速渲染，且有效降低硬件成本。为达到上述目的，本发明实施例公开了一种三维图像生成方法，应用于计算机集成成像，所述三维图像生成方法包括：获取液晶显示面板LCD参数、液晶显示面板LCD上图像像素点的第一三维坐标参数、液晶显示面板LCD上像素的数目参数及摄影机阵列参数；根据所述LCD参数、所述第一三维坐标参数，通过预先建立的像素索引公式确定所述图像像素点的像素索引，其中，所述第一三维坐标参数为三维坐标系中的任一点，所述三维坐标系的坐标原点在所述LCD上的预设位置点处；根据所述像素的数目参数、所述像素索引，通过预先建立的摄影机索引公式确定所述像素对应的摄影机索引；根据所述摄影机阵列参数、所述摄影机索引，通过预先建立的摄影机三维坐标公式确定所述像素对应的摄影机三维坐标；根据所述摄影机三维坐标、所述第一三维坐标参数,通过预先建立的反向起始光线公式确定所述LCD上第一像素点的反向起始光线，其中，所述第一像素点为所述图像像素点中的任意一个，所述反向起始光线包括：光线起点和光线方向；根据所述反向起始光线，利用光线跟踪渲染技术生成三维图像。较佳的，所述液晶显示面板LCD参数至少包括：LCD的宽度参数，LCD的长度参数和LCD上单个像素的宽度参数；所述摄影机阵列参数至少包括：摄影机阵列中中心摄影机的三维坐标参数，摄影机阵列中相邻两个摄影机的横向间距参数和摄影机阵列中相邻两个摄影机的纵向间距参数。较佳的，所述像素索引公式为：(k,m)=(floor(x+pp*W/2pp),floor(pp*H/2-ypp)),]]>其中，所述像素排列组成像素组，所述(k,m)为像素索引且为所述像素在所述像素组中排列在第k行、第m列的位置，所述(x,y,0)为所述LCD上图像像素点在所述三维坐标系中的三维坐标，所述pp为所述LCD上单个像素的宽度，所述W为所述LCD的宽度，所述H为所述LCD的长度。较佳的，所述像素排列组成所述像素组的排列形状为正方形。较佳的，所述摄影机阵列的排列形状与所述像素组的排列形状相同。较佳的，所述摄影机索引公式为：其中，所述(i,j)为摄影机索引且为摄影机在摄影机阵列中排列在第i行、第j列的位置，所述N×N为所述像素的数目，所述像素排列组成像素组，所述(k,m)为像素索引且为所述像素在所述像素组中排列在第k行、第m列的位置。较佳的，所述摄影机三维坐标公式为：Pij＝P00+(i·DH,j·Dv,0)，其中，所述Pij为所述像素对应的摄影机在所述三维坐标系中的三维坐标，所述P00为摄影机阵列中中心摄影机在所述三维坐标系中的三维坐标，所述(i,j)为所述摄影机索引且为所述摄影机在所述摄影机阵列中排列在第i行、第j列的位置，所述DH为所述摄影机阵列中相邻摄像机的横向间距，所述Dv为所述摄影机阵列中相邻摄像机的纵向间距。较佳的，所述反向起始光线公式为：R0=PijRd=Pij-(x,y,0),]]>其中，所述R0为所述光线起点，所述Pij为所述像素对应的摄影机在所述三维坐标系中的三维坐标，所述(i,j)为摄影机索引且为所述摄影机在摄影机阵列中排列在第i行、第j列的位置，所述Rd为所述光线方向，所述(x,y,0)为所述LCD上图像像素点在所述三维坐标系中的三维坐标。较佳的，所述根据所述反向起始光线，利用光线跟踪渲染技术生成三维图像，包括：根据所述LCD上第一像素点的反向起始光线的确定方法，得到所述LCD上所有图像像素点的反向起始光线；根据所述LCD上所有图像像素点的反向起始光线，通过反向光线跟踪算法，生成所述三维图像。为达到上述目的，本发明实施例还公开了一种三维图像生成装置，应用于计算机集成成像，所述三维图像生成装置包括：参数获取模块，用于获取液晶显示面板LCD参数、液晶显示面板LCD上图像像素点的第一三维坐标参数、液晶显示面板LCD上像素的数目参数及摄影机阵列参数；像素索引确定模块，用于根据所述LCD参数、所述第一三维坐标参数，通过预先建立的像素索引公式确定所述图像像素点的像素索引，其中，所述三维坐标系的坐标原点在所述LCD上的预设位置点处；摄影机索引确定模块，用于根据所述像素的数目参数、所述像素索引，通过预先建立的摄影机索引公式确定所述像素对应的摄影机索引；摄影机三维坐标确定模块，用于根据所述摄影机阵列参数、所述摄影机索引，通过预先建立的摄影机三维坐标公式确定所述像素对应的摄影机三维坐标；反向起始光线第一确定模块，用于根据所述摄影机三维坐标、所述第一三维坐标参数,通过预先建立的反向起始光线公式确定所述LCD上第一像素点的反向起始光线，其中，所述第一像素点为所述图像像素点中的任意一个，所述反向起始光线包括：光线起点和光线方向；三维图像生成模块，用于根据所述反向起始光线，利用光线跟踪渲染技术生成三维图像。由上述的技术方案可见，本发明实施例采用反向光线跟踪技术，获得了液晶显示面板LCD上像素点的反向起始光线参数，根据光线跟踪渲染技术生成三维图像，本发明实施例在确定反向起始光线的过程中节省了由单个视点视图合成集成成像的图像的耗时，并行生成图像的速度明显大于光栅化渲染技术，并且获得反向起始光线参数不需要多个计算机集群，有效的降低了硬件成本。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例的三维图像生成方法流程示意图；图2为本发明实施例的像素与摄影机的映射关系示意图；图3为现有技术的光线跟踪示意图；图4为本发明实施例的三维图像生成装置结构示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面通过具体实施例，对本发明进行详细说明。图1为本发明实施例的三维图像生成方法流程示意图，包括：步骤101，获取液晶显示面板LCD参数、液晶显示面板LCD上图像像素点的第一三维坐标参数、液晶显示面板LCD上像素的数目参数及摄影机阵列参数。步骤102，根据所述LCD参数、所述第一三维坐标参数，通过预先建立的像素索引公式确定所述图像像素点的像素索引。优选的，所述第一三维坐标参数为三维坐标系中的任一点，所述三维坐标系的坐标原点在所述LCD上的预设位置点处。步骤103，根据所述像素的数目参数、所述像素索引，通过预先建立的摄影机索引公式确定所述像素对应的摄影机索引。步骤104，根据所述摄影机阵列参数、所述摄影机索引，通过预先建立的摄影机三维坐标公式确定所述像素对应的摄影机三维坐标。步骤105，根据所述摄影机三维坐标、所述第一三维坐标参数,通过预先建立的反向起始光线公式确定所述LCD上第一像素点的反向起始光线。优选的，所述第一像素点为所述图像像素点中的任意一个，所述反向起始光线包括：光线起点和光线方向。步骤106，根据所述反向起始光线，利用光线跟踪渲染技术生成三维图像。应用本发明实施例，利用反向光线跟踪技术，获得了液晶显示面板LCD上图像像素点的反向起始光线参数，根据反向光线跟踪算法生成三维图像，在确定反向起始光线的过程中节省了由单个视点视图合成集成成像的图像的耗时，并行得到反向起始光线的速度明显大于光栅化渲染技术，并且获得反向起始光线参数不需要多个计算机集群，有效的降低了硬件成本。图2为本发明实施例的像素与摄影机的映射关系示意图。透镜阵列202中的透镜或透镜组的出射光线Rex根据透镜阵列202的入射光线Rin经过透镜阵列202的透镜或透镜组的折射和/或反射后得到，其中，所述折射和/或反射的条件由所述透镜或透镜组的光学属性Plens决定。透镜阵列202的入射光线包括：光线起点Sin、光线终点Ein和光线方向Din，其中，Din＝Ein-Sin。若已知摄影机阵列203中每一个摄影机的位置，根据透镜阵列202中的透镜或透镜组的出射光线Rex和摄影机阵列203的排列形状，得到透镜阵列202的出射光线所对应的摄影机位置Pcam。优选的，摄影机阵列203的排列形状与像素组的排列形状相同。应用本发明实施例，在已知摄影机阵列203的排列形状和透镜阵列202中透镜或透镜组的光学属性Plens的情况下，给定液晶显示面板LCD201上一个像素的光线起点Sin，就可映射到该像素相应的摄影机位置。通过上述映射关系，在已知像素信息的条件的可得到摄影机位置信息，通过反推可以得到反向起始光线。图3为现有技术的光线跟踪示意图。对于现有技术的反向光线跟踪算法，空间中存在一个虚拟屏幕301，光线从摄影机302发出，经虚拟屏幕301的像素与场景中的物体303相交，然后经折射和/或反射，若光线查找到光线起点304，则返回屏幕颜色，否则就抛弃。下面结合优选的应用实例，对本发明实施例所提供的进行详细说明。本实施例结合图2进行具体说明。首先，获取液晶显示面板LCD201的参数、液晶显示面板LCD201上图像像素点的第一三维坐标参数、液晶显示面板LCD201上像素的数目参数及摄影机阵列203的参数。优选的，液晶显示面板LCD201的参数，包括：LCD201的宽度参数、LCD201的长度参数和LCD201上单个像素的宽度参数，液晶显示面板LCD201上图像像素点的第一三维坐标参数为LCD201上所有图像像素点的任一个像素点的三维坐标，摄影机阵列203的参数包括：摄影机阵列203中中心摄影机的三维坐标参数，摄影机阵列203中相邻两个摄影机的横向间距参数和摄影机阵列203中相邻两个摄影机的纵向间距参数。其次，根据LCD201的参数、LCD201上图像像素点的第一三维坐标参数，通过预先建立的像素索引公式确定所述图像像素点的像素索引。优选的，三维坐标系的坐标原点在LCD201上的预设位置点处,所述预设位置点可根据本领域的技术人员的经验进行设定。优选的，所述像素索引公式为：(k,m)=(floor(x+pp*W/2pp),floor(pp*H/2-ypp)),]]>其中，像素排列组成像素组，所述(k,m)为像素索引且为像素在像素组中排列在第k行、第m列的位置，所述(x,y,0)为LCD201上图像像素点的三维坐标，所述pp为LCD201上单个像素的宽度，所述W为LCD201的宽度，所述H为LCD201的长度。再次，根据LCD201上像素的数目参数、像素索引，通过预先建立的摄影机索引公式确定像素对应的摄影机索引。本发明实施例中，优选的，所述摄影机阵列203的排列形状为正方形。优选的，所述摄影机索引公式为：其中，所述(i,j)为摄影机索引且为摄影机在摄影机阵列203中排列在第i行、第j列的位置，所述N×N为像素的数目，像素排列组成像素组，所述(k,m)为像素索引且为像素在像素组中排列在第k行、第m列的位置。当然，本领域的技术人员可以得知，除了上述的正方形排列形状之外，所述摄影机阵列及所述像素组的排列形状还可以为其它方式的排列形状，排列形状至少包括：长方形、菱形，或蜂窝形。然后，根据摄影机阵列203的参数、摄影机索引，通过预先建立的摄影机三维坐标公式确定像素对应的摄影机三维坐标。优选的，所述摄影机三维坐标公式为：Pij＝P00+(i·DH,j·Dv,0)，其中，所述Pij为像素对应的摄影机在所述三维坐标系中的三维坐标，所述P00为摄影机阵列203中中心摄影机在所述三维坐标系中的三维坐标，所述(i,j)为摄影机索引且为摄影机在摄影机阵列203中排列在第i行、第j列的位置，所述DH为摄影机阵列203中相邻摄像机的横向间距，所述Dv为摄影机阵列203中相邻摄像机的纵向间距。然后，根据所述摄影机三维坐标、LCD201上图像像素点的第一三维坐标参数,通过预先建立的反向起始光线公式确定LCD201上第一像素点的反向起始光线，其中，所述反向起始光线包括：光线起点和光线方向。优选的，所述反向起始光线公式为：R0=PijRd=Pij-(x,y,0),]]>其中，所述R0为光线起点，所述Pij为像素对应的摄影机三维坐标，所述(i,j)为摄影机索引且为摄影机在摄影机阵列203中排列在第i行、第j列的位置，所述Rd为所述光线方向，所述(x,y,0)为LCD201上图像像素点在所述三维坐标系中的三维坐标。然后，根据所述反向起始光线获取方法，得到LCD201上所有图像像素点的方向起始光线。最后，根据所述LCD上所有图像像素点的反向起始光线，通过反向光线跟踪算法，生成三维图像。根据所述LCD上所有图像像素点的反向起始光线，通过反向光线跟踪算法，生成三维图像属于现有技术，这里不再赘述。应用本发明实施例，获得了LCD201上像素点的反向起始光线参数，根据反向光线跟踪算法生成三维图像，本实施例在确定反向起始光线的过程中节省了由单个视点视图合成集成成像的图像的耗时，并行生成图像的速度明显大于光栅化渲染技术，并且获得反向起始光线参数不需要多个计算机集群，有效的降低了硬件成本。图4为本发明实施例的三维图像生成装置结构示意图，装置包括：参数获取模块401，用于获取液晶显示面板LCD参数、液晶显示面板LCD上图像像素点的第一三维坐标参数、液晶显示面板LCD上像素的数目参数及摄影机阵列参数。像素索引确定模块402，用于根据所述LCD参数、所述第一三维坐标参数，通过预先建立的像素索引公式确定所述图像像素点的像素索引，其中，所述三维坐标系的坐标原点在所述LCD上的预设位置点处。摄影机索引确定模块403，用于根据所述像素的数目参数、所述像素索引，通过预先建立的摄影机索引公式确定所述像素对应的摄影机索引。摄影机三维坐标确定模块404，用于根据所述摄影机阵列参数、所述摄影机索引，通过预先建立的摄影机三维坐标公式确定所述像素对应的摄影机三维坐标。反向起始光线第一确定模块405，用于根据所述摄影机三维坐标、所述第一三维坐标参数,通过预先建立的反向起始光线公式确定所述LCD上第一像素点的反向起始光线，其中，所述第一像素点为所述图像像素点中的任意一个，所述反向起始光线包括：光线起点和光线方向。三维图像生成模块406，用于根据所述反向起始光线，利用光线跟踪渲染技术生成三维图像。应用本发明实施例，利用反向光线跟踪技术，获得了液晶显示面板LCD上图像像素点的反向起始光线参数，根据反向光线跟踪算法生成三维图像，在确定反向起始光线的过程中节省了由单个视点视图合成集成成像的图像的耗时，并行得到反向起始光线的速度明显大于光栅化渲染技术，并且获得反向起始光线参数不需要多个计算机集群，有效的降低了硬件成本。需要说明的是，本发明实施例的装置是应用上述三维图像生成方法的装置，则上述三维图像生成方法的所有实施例均适用于该装置，且均能达到相同或相似的有益效果。本发明的又一实施例的三维图像生成装置中，所述参数获取模块401中，液晶显示面板LCD参数至少包括：液晶显示面板LCD的宽度参数，液晶显示面板LCD的长度参数和液晶显示面板LCD上单个像素的宽度参数；所述摄影机阵列参数至少包括：摄影机阵列中中心摄影机的三维坐标参数，摄影机阵列中相邻两个摄影机的横向间距参数和摄影机阵列中相邻两个摄影机的纵向间距参数。本发明的又一实施例的三维图像生成装置中，所述像素索引确定模块402利用的所述像素索引公式为：(k,m)=(floor(x+pp*W/2pp),floor(pp*H/2-ypp)),]]>其中，所述像素排列组成所述像素组，所述(k,m)为像素索引且为所述像素在像素组中排列在第k行、第m列的位置，所述(x,y,0)为所述LCD上图像像素点在所述三维坐标系中的三维坐标，所述pp为所述LCD上单个像素的宽度，所述W为所述LCD的宽度，所述H为所述LCD的长度。本发明的又一实施例的三维图像生成装置中，所述像素排列组成所述像素组的排列形状为正方形。本发明的又一实施例的三维图像生成装置中，所述摄影机阵列的排列形状与所述像素组的排列形状相同。本发明的又一实施例的三维图像生成装置中，所述摄影机索引确定模块403利用的所述摄影机索引公式为：其中，所述(i,j)为摄影机索引且为所述摄影机在所述摄影机阵列中排列在第i行、第j列的位置，所述N×N为所述像素的数目，所述像素排列组成所述像素组，所述(k,m)为像素索引且为所述像素在像素组中排列在第k行、第m列的位置。本发明的又一实施例的三维图像生成装置中，所述摄影机三维坐标确定模块404利用的所述摄影机三维坐标公式为：Pij＝P00+(i·DH,j·Dv,0)，其中，所述Pij为所述像素对应的摄影机在所述三维坐标系中的三维坐标，所述P00为所述摄影机阵列中中心摄影机在所述三维坐标系中的三维坐标，所述(i,j)为摄影机索引且为所述摄影机在所述摄影机阵列中排列在第i行、第j列的位置，所述DH为所述摄影机阵列中相邻摄像机的横向间距，所述Dv为所述摄影机阵列中相邻摄像机的纵向间距。本发明的又一实施例的三维图像生成装置中，所述反向起始光线第一确定模块405利用的所述反向起始光线公式为：R0=PijRd=Pij-(x,y,0),]]>其中，所述R0为所述光线起点，所述Pij为所述像素对应的摄影机三维坐标，所述(i,j)为摄影机索引且为所述摄影机在所述摄影机阵列中排列在第i行、第j列的位置，所述Rd为所述光线方向，所述(x,y,0)为所述LCD上图像像素点在所述三维坐标系中的三维坐标。本发明的又一实施例的三维图像生成装置中，所述三维图像生成模块406，包括：反向起始光线第二确定子模块，用于根据所述LCD上第一像素点的反向起始光线的获取方法，得到所述LCD上所有图像像素点的反向起始光线；三维图像生成子模块，用于根据所述LCD上所有图像像素点的反向起始光线，通过反向光线跟踪算法，生成所述三维图像。应用本发明实施例，采用反向光线跟踪技术，获得了液晶显示面板LCD上像素点的反向起始光线参数，在光线准备阶段并行方式生成光线加速了图像的生成，根据反向光线跟踪算法生成三维图像，本发明实施例节省了由单个视点视图合成集成成像的图像的耗时，并行生成图像的速度明显大于光栅化渲染技术，并且获得反向起始光线参数不需要多个计算机集群，有效的降低了硬件成本。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。当前第1页1 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