一种图像生成方法及装置与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种图像生成方法及装置。

背景技术：

随着技术的进步，图像显示已经不再局限于二维空间(2D)的屏幕平面中，三维空间(3D)的画面显示越来越多的应用于人们的日常工作、学习和娱乐等方面。

在真实世界中，如图1a所示，正常的人眼观看物体O时，双眼的视线聚合距离L与单眼的聚焦距离L’相等，即聚焦位置都处在所观察的物体O上。然而，在当前的视差3D世界中，如图1b所示，由于屏幕仅提供了所观察光场的双眼视差画面，而并未提供单眼聚焦所需要的相应的光线方向信息，使得单眼的聚焦位置一直处在屏幕上，而双眼由于视差汇聚至屏幕以外的虚拟物体上，即在视差3D世界中，双眼的视线聚合距离L与单眼的聚焦距离L’不相等，进而造成人眼在观看3D画面时感到眩晕和不适。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种图像生成方法及装置，通过该渲染方法得到的渲染画面，在应用于显示时，能够使得单眼聚焦距离与双眼视线聚合距离一致。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例一方面提供一种图像生成方法，包括：建立三维场景模型，所述三维场景模型包括虚拟三维物体、虚拟显示屏、至少一个视点组，每个所述视点组由位于同一个虚拟瞳孔上的至少两个视点构成，不同视点组对应不同的虚拟瞳孔；确定从每个视点M_i到所述虚拟三维物体表面多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的多条虚拟光路与所述虚拟显示屏的多个交点且虚拟物点T_k对应的所有虚拟光路相交于所述虚拟物点T_k上；其中，1≤k≤n，1≤i≤S，S为建立的视点总数，所述多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}均位于所述虚拟显示屏的视角范围内；形成S帧渲染图像，包括：根据所述多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，确定所述虚拟显示屏上的多个交点的色彩参数，以得到第i帧渲染图像。

进一步的，每个所述视点组由一个发射视点和一个回溯视点构成；所述确定从每个视点M_i到所述虚拟三维物体表面多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的多条虚拟光路与所述虚拟显示屏的多个交点且虚拟物点T_k对应的所有虚拟光路相交于所述虚拟物点T_k上包括：在所述虚拟显示屏的视角范围内，模拟由所述发射视点发出经所述虚拟显示屏到达所述虚拟三维物体表面的多条第一光线，获取所述多条第一光线与所述虚拟显示屏的第一交点，所述第一光线与所述虚拟三维物体表面的交点为虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}；模拟由多个所述虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}向所述回溯视点模拟发出第二光线，获取多条所述第二光线与所述虚拟显示屏的第二交点。

进一步的，所述在所述虚拟显示屏的视角范围内，模拟由所述发射视点发出经所述虚拟显示屏到达所述虚拟三维物体表面的多条第一光线包括：在所述虚拟显示屏的视角范围内，模拟由所述发射视点向所述虚拟三维物体表面均匀发出多条第一光线。

进一步的，所述根据所述多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，确定所述虚拟显示屏上的多个交点的色彩参数包括：将所述多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，确定为所述虚拟显示屏上的多个交点的色彩参数；或者，根据所述多条虚拟光路与所述虚拟显示屏的垂线之间的角度、所述多个交点与所述多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}之间的距离、所述虚拟三维物体所处在的光场的光照参数、所述虚拟三维物体表面的材质中的至少一种参数，以及所述多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，计算得到所述虚拟显示屏上的多个交点的色彩参数。

进一步的，所述形成S帧渲染图像还包括：采用插值法，将所述第i帧渲染图像的分辨率调整至与所述虚拟显示屏的分辨率一致。

本发明实施例另一方面提供一种图像生成装置，包括：建立模块，用于建立三维场景模型，所述三维场景模型包括虚拟三维物体、虚拟显示屏、至少一个视点组，每个所述视点组由位于同一个虚拟瞳孔上的至少两个视点构成，不同视点组对应不同的虚拟瞳孔；确定模块，用于确定从每个视点M_i到所述虚拟三维物体表面多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的多条虚拟光路与所述虚拟显示屏的多个交点且虚拟物点T_k对应的所有虚拟光路相交于所述虚拟物点T_k上；其中，1≤k≤n，1≤i≤S，S为建立的视点总数，所述多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}均位于所述虚拟显示屏的视角范围内；图像形成模块，用于形成S帧渲染图像，包括：根据所述多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，确定所述虚拟显示屏上的多个交点的色彩参数，以得到第i帧渲染图像。

进一步的，每个所述视点组由一个发射视点和一个回溯视点构成；所述确定模块包括：所述光线模拟单元，用于在所述虚拟显示屏的视角范围内，模拟由所述发射视点发出经所述虚拟显示屏到达所述虚拟三维物体表面的多条第一光线；所述交点获取单元，用于获取所述多条第一光线与所述虚拟显示屏的第一交点，所述第一光线与所述虚拟三维物体表面的交点为虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}；所述光线模拟单元，还用于模拟由多个所述虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}向所述回溯视点模拟发出第二光线；所述交点获取单元，还用于获取多条所述第二光线与所述虚拟显示屏的第二交点。

进一步的，所述光线模拟单元具体用于在所述虚拟显示屏的视角范围内，模拟由所述发射视点向所述虚拟三维物体表面均匀发出多条第一光线。

进一步的，所述图像形成模块具体用于将所述多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，确定为所述虚拟显示屏上的多个交点的色彩参数；或者，根据所述多条虚拟光路与所述虚拟显示屏的垂线之间的角度、所述多个交点与所述多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}之间的距离、所述虚拟三维物体所处在的光场的光照参数、所述虚拟三维物体表面的材质中的至少一种参数，以及所述多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，计算得到所述虚拟显示屏上的多个交点的色彩参数。

进一步的，所述图像形成模块还用于采用插值法，将所述第i帧渲染图像的分辨率调整至与所述虚拟显示屏的分辨率一致。

本发明实施例提供一种图像生成方法及装置，该图像生成方法包括建立三维场景模型，该三维场景模型包括虚拟三维物体、虚拟显示屏、至少一个视点组，每个视点组由位于同一个虚拟瞳孔上的至少两个视点构成，不同视点组对应不同的虚拟瞳孔；确定从每个视点M_i到虚拟三维物体表面多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的多条虚拟光路与虚拟显示屏的多个交点且虚拟物点T_k对应的所有虚拟光路相交于所述虚拟物点T_k上；其中，1≤k≤n，1≤i≤S，S为建立的视点总数，多个虚拟物点均位于虚拟显示屏的视角范围内；形成S帧渲染图像，包括：根据多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，确定虚拟显示屏上的多个交点的色彩参数，以得到第i帧渲染图像。

由于上述S帧渲染图像是根据虚拟三维物体表面多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，通过位于至少一个虚拟瞳孔上视点组中的每个视点M_i到虚拟三维物体表面多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}之间的多条虚拟光路其中每个虚拟物点对应的所有虚拟光路均相交于虚拟物点上，获取虚拟显示屏上的多个交点的色彩参数而得到的，这样一来，通过一个虚拟瞳孔中视点组中的至少两个视点可获取至少2帧渲染图像，即通过一个虚拟瞳孔即可获取具有三维效果的渲染图像；并且一个虚拟瞳孔对通过该瞳孔中的视点组所获取的渲染图像的聚焦距离，与两个虚拟分别通过对应虚拟瞳孔中的视点组获取具有三维效果的渲染图像时的视线聚合距离相同，即单眼聚焦距离与双眼视线聚合距离的聚焦位置均处于虚拟三维物体表面，进而使得当该渲染画面应用于显示时，能够使得单眼聚焦距离与双眼视线聚合距离一致。

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1a为现有技术提供一种真实世界中人眼观看图像的光路示意图；

图1b为现有技术提供一种视差3D世界中人眼观看图像的光路示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于光场渲染的图像生成方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种基于光场渲染的图像生成方法的光路结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种基于光场渲染的图像生成方法的光路结构示意图；

图5a为本发明实施例提供的一种调整渲染图像分辨率与虚拟显示屏分辨率一致的结构示意图；

图5b为本发明实施例提供的另一种调整渲染图像分辨率与虚拟显示屏分辨率一致的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种基于光场渲染的图像生成装置。

附图标记：

01-虚拟三维物体；02-虚拟显示屏；03-视点组；10-建立模块；20-确定模块；30-图像形成模块。

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。

本发明实施例提供一种图像生成方法，如图2所示，该方法包括：

步骤S101、建立三维场景模型，如图3所示，该三维场景模型包括虚拟三维物体01、虚拟显示屏02、至少一个视点组03，每个视点组03由位于同一个虚拟瞳孔上的至少两个视点构成，不同视点组对应不同的虚拟瞳孔。

本领域的技术人员应当理解到，当上述至少一个视点组为两个时，如果该两个视点组是模拟同一个人的两个虚拟瞳孔上的两个视点组，则该两个视点组的相对位置应该符合大部分人的两个眼睛瞳孔的相对位置；如果该两个视点组是模拟不同人的虚拟瞳孔上的视点组，则对该两个视点组的相对位置不做限定。

此处需要说明的是，上述三维场景模型包括虚拟三维物体01、虚拟显示屏02、至少一个视点组03是指，可以如图3所示，虚拟三维物体01、虚拟显示屏02、至少一个视点组03依次排布，即虚拟显示屏02位于虚拟三维物体01和至少一个视点组03之间，从不同视点向虚拟三维物体01上的同一位置发出的多条光路与虚拟显示屏02具有多个交点；还可以是虚拟显示屏02、虚拟三维物体01、至少一个视点组03依次排布，即虚拟三维物体01位于虚拟显示屏02和至少一个视点组03之间，从不同视点向虚拟三维物体01上的同一位置发出的光路的延长线与虚拟显示屏02具有多个交点；本发明对此不作限定，以下实施例均是以虚拟三维物体01、虚拟显示屏02、至少一个视点组03依次排布为例，对本发明做进一步的说明。

此处还需要说明的是，每个视点组03由位于同一个虚拟瞳孔上的至少两个视点构成是指，一个虚拟瞳孔对应一个视点组03，该视点组中可以包括2个视点，也可以包括多个视点，例如10个视点，且不同的视点之间的最大距离不超过2.5mm，以符合瞳孔的尺寸，保证多个视点落入个虚拟瞳孔，形成一个视点组03。当然，位于虚拟瞳孔上的视点组03中的视点个数越多，该模拟越接近真实的人眼，但是视点个数的增多也会使得模拟过程中的运算量大幅增加，因此，在一般的模拟过程，可以选择2-5个视点进行模拟。

步骤S102、确定从每个视点M_i到虚拟三维物体01表面多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的多条虚拟光路与虚拟显示屏02的多个交点且虚拟物点T_k对应的所有虚拟光路相交于所述虚拟物点T_k上；其中，1≤k≤n，1≤i≤S，S为建立的视点总数，多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}均位于虚拟显示屏02的视角范围内。

此处需要说明的是，上述虚拟显示屏02的视角范围是指，视点组03中每个视点M_i与虚拟显示屏02的边缘上每一点的连线的延长线构成的封闭曲面所覆盖的区域。

具体的，如图3所示，以两个视点M₁和M₂(即S＝2)，虚拟三维物体01表面的五个虚拟物点{T₁,T₂,T₃,T₄,T₅}(即n＝5)为例，视点M₁到虚拟三维物体01表面的五个虚拟物点{T₁,T₂,T₃,T₄,T₅}的五条虚拟光路与虚拟显示屏02存在五个交点同样对于视点M₂到虚拟三维物体01表面的五个虚拟物点{T₁,T₂,T₃,T₄,T₅}具有五条虚拟光路与虚拟显示屏02存在五个交点从而使得同一个虚拟物点对应的所有虚拟光路均相交于该虚拟物点上，即相交于T₁，相交于T₂，相交于T₃，相交于T₄，相交于T₅；其他视点与上述类似，此处不再赘述。

步骤S103、形成S帧渲染图像，包括：根据多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，确定虚拟显示屏02上的多个交点的色彩参数，以得到第i帧渲染图像。

具体的，如图3所示，两个视点M₁和M₂分别形成一帧渲染图像，即总共形成2帧渲染图像，其中，针对于视点M₁，可以根据虚拟三维物体01表面的五个虚拟物点{T₁,T₂,T₃,T₄,T₅}的色彩参数，确定虚拟显示屏02上的五个交点的色彩参数，得到第1帧渲染图像；同理针对视点M₂得到第2帧渲染图像，此处不再赘述。另外，采用该方法得到的渲染图像可以应用于虚拟现实显示中，也可以应用于增强现实显示中，本发明对此不作限定。

由于上述S帧渲染图像是根据虚拟三维物体表面多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，通过位于至少一个虚拟瞳孔上视点组中的每个视点M_i到虚拟三维物体表面多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}之间的多条虚拟光路其中每个虚拟物点对应的所有虚拟光路均相交于虚拟物点上，获取虚拟显示屏上的多个交点的色彩参数而得到的，这样一来，通过一个虚拟瞳孔中视点组中的至少两个视点可获取至少2帧渲染图像，即通过一个虚拟瞳孔即可获取具有三维效果的渲染图像；并且一个虚拟瞳孔对通过该瞳孔中的视点组所获取的渲染图像的聚焦距离，与两个虚拟分别通过对应虚拟瞳孔中的视点组获取具有三维效果的渲染图像时的视线聚合距离相同，即单眼聚焦距离与双眼视线聚合距离的聚焦位置均处于虚拟三维物体表面，进而使得当该渲染画面应用于显示时，能够使得单眼聚焦距离与双眼视线聚合距离一致。

此处需要说明的是，根据上述方法获取的S帧渲染图像，在用于显示时，可以是根据时序周期性依次显示该S帧渲染图像，即在一个周期内，不同的时刻显示不同的渲染图像。

当然，可以是同时显示S帧渲染图像。例如，在同一时刻，在虚拟显示屏02上直接获取S帧渲染图像，以2帧渲染图像为例，在同一时刻，虚拟显示屏02上第一行为第1帧渲染画面，第二行为第2帧渲染画面，然后将通过该虚拟显示屏02获取的S帧渲染图像直接用于显示。

又例如，可以是在不同的时刻，在一个周期内，在虚拟显示屏02上获取S帧独立的渲染图像，当该S帧独立的渲染图像在具体应用显示时，将该S帧独立的渲染图像同时显示，具体的，以渲染图像包括2帧独立的渲染图像为例，在真实的显示屏上第一行为第一帧渲染画面，第二行为第二帧渲染画面，当然此时通过真实显示屏显示的渲染画面的分辨率，相对于通过在虚拟显示屏02上获取的独立的渲染画面的分辨率减半。

在此基础上，上述每个视点组03可以由一个发射视点和一个回溯视点构成，在此情况下，上述步骤S102中，确定从每个视点M_i到虚拟三维物体01表面多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的多条虚拟光路与虚拟显示屏02的多个交点包括：

在虚拟显示屏02的视角范围内，如图3所示，以视点M₁为发射视点，以视点M₂为回溯视点为例。

首先，模拟由发射视点M₁发出经虚拟显示屏02到达虚拟三维物体表面的多条第一光线，获取多条第一光线与虚拟显示屏02的第一交点第一光线与虚拟三维物体表面的交点为虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}。

然后，模拟由多个所述虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}向所述回溯视点M₂模拟发出第二光线，获取多条第二光线与虚拟显示屏02的第二交点

这样一来，通过在发射视点向虚拟物点发出光线，然后从该虚拟物点向回溯视点发出光线，能够使得发射视点到虚拟物点的光路与回溯视点到虚拟物点的光路准确快速的交汇于该虚拟物点的位置处，从而能够在提高渲染速度的同时，使得获取得到的渲染图像更真实，当该渲染图像应用于三维显示时，具有更好的光场显示效果。

此处需要说明的是，上述仅是以一个视点组03可以由一个发射视点和一个回溯视点构成为例进行说明的是，在实际的模拟过程以及应用中，例如，一个视点组03可以包括多个发射视点，以及与多个发射视点分别对应的回溯视点；又例如，一个视点组03可以包括一个发射视点和多个回溯视点；具体过程同上，此处不再赘述。当然，本发明对一个视点组03中的发射视点和回溯视点的个数不做限定，只要至少包括一个发射视点和与该发射视点对应的一个回溯视点，在虚拟显示屏02处至少形成2帧渲染图像即可。

在此基础上，进一步优先选的，上述在虚拟显示屏02的视角范围内，在模拟由发射视点M₁发出经虚拟显示屏02到达虚拟三维物体01表面的多条第一光线包括：在虚拟显示屏02的视角范围内，模拟由发射视点M₁向虚拟三维物体01表面均匀发出多条第一光线，这样一来，能够在虚拟显示屏02得到均匀分布的第一交点和第二交点进而使得形成的渲染画面的更真实，不会出现图像扭曲、失真等现象，特别是对于实现单眼聚焦3D，效果更明显。

此处需要说明的是，上述向虚拟三维物体01表面均匀发出多条第一光线仅为本发明的较优方案，在实际的应用中，可以是向虚拟三维物体01表面随机的发出多条第一光线；也可以是根据预设的分布向虚拟三维物体01表面发出多条第一光线，本发明对此不作限定。

此外，上述步骤103中，根据多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，确定虚拟显示屏02上的多个交点的色彩参数包括：

将多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，确定为虚拟显示屏02上的多个交点的色彩参数，在此情况下，虚拟显示屏02上的多个交点的色彩与虚拟三维物体01表面多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩相同。

当然，还可以根据多条虚拟光路与虚拟显示屏02的垂线之间的角度、多个交点与多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}之间的距离、虚拟三维物体01所处在的光场的光照参数、虚拟三维物体01表面的材质中的至少一种参数，以及多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，计算得到虚拟显示屏02上的多个交点的色彩参数，这样一来，获取得到的渲染图像与人眼真实看到的三维物体的图像更贴近，更真实，特别是对于实现单眼聚焦3D，效果更明显。

此处需要说明的是，上述得到虚拟显示屏02上的多个交点的色彩参数，可以是模拟真实世界的三维物体，建立的虚拟三维物体01，该虚拟三维物体01所处的光场与真实接近，且通过光场的光照参数、虚拟三维物体01表面的材质中的至少一种参数，以及多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数获取的渲染图像与真实世界基本一致。还可以模拟与真实世界中三维物体不同的虚拟三维物体01，例如具有艺术或卡通效果的三维物体，通过光场的光照参数、虚拟三维物体01表面的材质中的至少一种参数，以及多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数获取的渲染图像可以在符合一定理论的基础上，加入艺术效果，从而获取与真实世界中不完全一致的渲染图像。本发明对此不作限定。

具体的，可以采用通过线追迹法(Ray Tracing)来获取相关的参数，以虚拟光路与虚拟显示屏02的垂线之间的角度为例，如图4所示，针对于同一个虚拟物点T₁而言，由于的不同视点M₁和M₂到该虚拟物点T₁的虚拟光路和与虚拟显示屏02的垂线之间的角度β1与β2不同，在此情况下，根据该不同的角度结合多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，计算得到的虚拟显示屏上01的多个交点的色彩参数会存在一定的差异，在此情况下，虚拟显示屏02上的多个交点和的色彩与虚拟三维物体表面多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩之间存在一定的差异，该差异与人眼在不同角度所看到的三维物体的不同视觉效果更贴近，从而使得渲染的得到的三维物体更真实。

进一步的，上述步骤103中，形成S帧渲染图像还包括：采用插值法，将第i帧渲染图像的分辨率调整至与虚拟显示屏02的分辨率一致。

具体的，可以采用最邻近插值法、线性内插法、三次内插法或者样条插值法，对第i帧渲染图像的分辨率进行调整，本发明对此不作限定。

例如，如图5a所示，获取得到的第i帧渲染图像，即图5a中(1)，的分辨率(m×n)小于虚拟显示屏，即图5a中(2)，的分辨率(M×N)为例，其中，m小于M，n小于N。以调整渲染图像的像素列数等于虚拟显示屏的像素列数为例，如图5a所示，可以在渲染图像的部分区域中添加部分像素列，以使得渲染图像的像素列数等于虚拟显示屏的像素列数，具体的添加的像素列的色彩参数，可以通过上述插值法，通过对渲染图像上与添加的像素列相邻的像素列的多个像素点的色彩参数进行内插得到虚拟显示屏02上对应添加的像素列的色彩参数；当然也可以是对渲染图像上相邻位置的像素列的多个像素点的色彩参数进行取平均值，以得到虚拟显示屏02上对应添加的像素列的色彩参数。

又例如，如图5b所示，获取得到的第i帧渲染图像，即图5b中(1)，的分辨率(M×N)大于虚拟显示屏，即图5b中(2)，的分辨率(m×n)为例，其中，M大于m，N大于n。以调整渲染图像的像素列数等于虚拟显示屏的像素列数为例，如图5b所示，可以在渲染图像的部分区域中直接删除部分像素列，以使得渲染图像的像素列数等于虚拟显示屏的像素列数。当然也可以通过上述插值法，在删除部分像素列后，对渲染图像上与删除部分像素列相邻的像素列的色彩参数进行计算，得到虚拟显示屏02上对应位置像素列的色彩参数。

另外，对于调整渲染图像的像素行数等于虚拟显示屏的像素行数，与上述像素列数的调整相似，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种图像生成装置，该装置可以是软件或硬件，其中各个功能模块的实现可以参考上述实施例，在此不再赘述，如图6所示，该装置包括：

建立模块10，用于建立三维模型，如图3所示，三维场景模型包括虚拟三维物体01、虚拟显示屏02、至少一个视点组03，每个视点组03由位于同一个虚拟瞳孔上的至少两个视点构成，不同视点组03对应不同的虚拟瞳孔。

确定模块20，用于确定从每个视点M_i到虚拟三维物体01表面多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的多条虚拟光路与虚拟显示屏02的多个交点其中，1≤i≤S，S为建立的视点总数，多个虚拟物点均位于虚拟显示屏02的视角范围内。具体的，当采用前述的线追迹法来确定相关的多个交点以及相关参数时，该确定模块20也可以称之为追迹模块。

图像形成模块30，用于形成S帧渲染图像，包括：根据多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，确定虚拟显示屏02上的多个交点的色彩参数，以得到第i帧渲染图像。

需要说明的是，本实施例中的各模块可以为单独设置的处理器，也可以为集成在该图像生成装置的某一个处理器中实现，也可以以程序代码的形式存储于图像生成装置的存储器中，由图像生成装置的某一个处理器调用并执行以上各个单元的功能。这里所述的处理器可以是一个中央处理器(英文全称：Central Processing Unit，英文简称：CPU)，图形处理器(英文全称：Graphics Processing Unit，英文简称：GPU)或者是特定集成电路(英文全称：Application Specific Integrated Circuit，英文简称：ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

本发明实施例提供一种图像生成装置，应用于如上所述的任一种图像生成方法，具有与前述实施例提供的图像生成方法相同的有益效果。由于前述实施例已经对该图像生成方法的有益效果进行了详细的描述，此处不再赘述。

进一步的，在每个视点组由一个发射视点和一个回溯视点构成的情况下，上述确定模块20包括：光线模拟单元用于在虚拟显示屏02的视角范围内，模拟由发射视点发出经虚拟显示屏到达虚拟三维物体表面的多条第一光线；交点获取单元用于获取多条第一光线与虚拟显示屏的第一交点；光线模拟单元还用于第一光线与虚拟三维物体01表面的交点为虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}。模拟由多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}向回溯视点模拟发出第二光线；交点获取单元还用于获取多条第二光线与虚拟显示屏02的第二交点。

这样一来，通过在发射视点向虚拟物点发出光线，然后从该虚拟物点向回溯视点发出光线，能够使得发射视点到虚拟物点的光路与回溯视点到虚拟物点的光路准确快速的交汇于该虚拟物点的位置处，从而能够在提高渲染速度的同时，使得获取得到的渲染图像更真实，当该渲染图像应用于三维显示时，具有更好的光场显示效果。

另外，上述光线模拟单元具体用于在虚拟显示屏02的视角范围内，模拟由发射视点向虚拟三维物体01表面均匀发出多条第一光线，能够在虚拟显示屏02得到均匀分布的第一交点和第二交点进而使得形成的渲染画面的更真实，不会出现图像扭曲、失真等现象，特别是对于实现单眼聚焦3D，效果更明显。

进一步的，上述图像形成模块30具体用于将多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，确定为虚拟显示屏上的多个交点的色彩参数。

或者，上述图像形成模块30具体用于根据多条虚拟光路与虚拟显示屏02的垂线之间的角度、多个交点与多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}之间的距离、虚拟三维物体01所处在的光场的光照参数、虚拟三维物体01表面的材质中的至少一种参数，以及多个虚拟物点{T₁,T₂,…,T_n}的色彩参数，计算得到虚拟显示屏02上的多个交点的色彩参数，这样一来使得获取得到的渲染图像与人眼真实看到的三维物体的图像更贴近，更真实，特别是对于实现单眼聚焦3D，效果更明显。

在此基础上，上述图像形成模块30还用于采用插值法，将第i帧渲染图像的分辨率调整至与虚拟显示屏02的分辨率一致。具体的，图像形成模块30可以采用最邻近插值法、线性内插法、三次内插法或者样条插值法，对第i帧渲染图像的分辨率进行调整，本发明对此不作限定。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。