[发明专利]用于在资源受限设备上产生立体3D影像的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般地涉及三维(3D)成像技术，更具体而言，涉及用于在资源受限设备上产生立体3D影像的方法和装置。

背景技术

从令人着迷的电影特效，到医学成像、电子游戏和更多的领域，3D成像技术无疑是一场视听领域的全新革命。尤其立体3D影像能带给观赏者更加身临其境的视觉体验。迎面袭来的攻击、如梦似幻的森林、触手可得的野兽……，立体3D技术使得观众慢慢接近更为真实的观看体验。

传统上产生立体3D影像的技术是利用人们两眼的视差，分别产生左眼图像和右眼图像，并通过各种方式叠合这两个图像，从而使观看者产生立体感受。要想产生实时的立体3D影像，则需要实时地产生左眼图像和右眼图像并将两者叠合，从而使观看者能够持续感受到立体感。通常，对于实时的立体3D影像，人们能够接受的处理速率是每秒产生并显示至少8帧图像。要想达到这样的处理速率，一般要求产生实时立体3D影像的媒体平台满足如下条件：

(1)平台需要具有用于3D图形处理的图形处理单元(GPU)，从而能够足够快地绘制左右眼分离的图像；

(2)由于实时3D影像的渲染过程需要使用大量的浮点数运算，因此平台硬件需要具有浮点数运算能力。

实时立体3D影像的成像技术已被广泛用于个人电脑、电视机、大型游戏平台等等。这些媒体平台都配置有高效的图形处理单元(GPU)，同时CPU本身具备硬件执行的浮点数运算指令，或是具有进行浮点数运算的辅助处理器，例如算术处理单元(MPU)。从而，实时立体3D影像的产生可以通过GPU的强大绘图加速功能并使用大量浮点数运算来达成。

然而，对于不具有GPU甚至不提供硬件浮点数运算能力的设备而言，则无法实现实时产生立体3D影像。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出一种用于在资源受限设备上产生立体3D影像的新型方法和装置。

所谓“资源受限设备”，其被定义为不具有GPU，仅具有单一CPU并且该CPU不支持浮点数运算的设备平台。

根据本发明第一方面，提供了一种用于产生立体3D影像的方法，所述方法包括：资料预处理步骤，用于处理3D世界资料，以将所述3D世界资料转换到1.0×1.0×1.0的正规化空间中并以定点数方式存储；以及执行步骤，用于使用所存储的预处理的3D世界资料，实时产生左右眼影像，并通过叠合左右眼影像来产生立体3D影像。

所述资料预处理步骤可以包括：扫描3D世界中的所有3D对象，以确定最小包络边界；确定一最佳定点数表达式，该表达式具有模拟原有浮点数的最佳近似精确度；将3D世界资料转换到正规化空间中，以产生正规化的3D世界资料；以及根据所确定的最佳定点数表达式存储正规化的3D世界资料。

所述执行步骤可以包括：实时扫描3D世界中的所有3D对象；根据所存储的正规化的3D世界资料，将每个3D对象的每个3D坐标转换到2D屏幕坐标；根据所有屏幕坐标点的最大深度，计算视口的最大水平偏移值；根据每个屏幕坐标点的深度，计算该屏幕坐标点的水平偏移值；根据视口的最大水平偏移值以及每个屏幕坐标点的水平偏移值，产生左眼影像和右眼影像；以及将左眼影像和右眼影像叠合在单一屏幕上，以形成立体3D影像。

根据本发明第二方面，提供了一种用于产生立体3D影像的装置，所述装置包括：资料预处理装置，用于处理3D世界资料，以将3D世界资料转换到1.0×1.0×1.0的正规化空间中并以定点数方式存储；以及执行装置，用于使用所存储的预处理的3D世界资料，实时产生左右眼影像，并通过叠合左右眼影像来产生立体3D影像。

所述资料预处理装置可以包括：扫描单元，用于扫描3D世界中的所有3D对象，以确定最小包络边界；最佳定点数表达式计算单元，用于确定一最佳定点数表达式，该表达式具有模拟原有浮点数的最佳近似精确度；正规化单元，用于将3D世界资料转换到正规化空间中，以产生正规化的3D世界资料；以及存储单元，用于根据所确定的最佳定点数表达式存储正规化的3D世界资料。

所述执行装置可以包括：实时扫描单元，用于实时扫描3D世界中的所有3D对象；坐标转换单元，用于根据所存储的正规化的3D世界资料，将每个3D对象的每个3D坐标转换到2D屏幕坐标；第一计算单元，用于根据所有屏幕坐标点的最大深度，计算视口的最大水平偏移值；第二计算单元，用于根据每个屏幕坐标点的深度，计算该屏幕坐标点的水平偏移值；左右眼影像产生单元，用于根据视口的最大水平偏移值以及每个屏幕坐标点的水平偏移值，产生左眼影像和右眼影像；以及叠合单元，用于将左眼影像和右眼影像叠合在单一屏幕上，以形成立体3D影像。