[发明专利]使用边缘检测和描影器再使用的多视图光线跟踪

说明书

技术领域

这涉及多视图显示器和用于对多视图显示器生成图像的图形处理。

背景技术

立体渲染和3D立体显示器很快成为主流。自然延伸是使用视差屏障或双凸透镜来适应许多同步观众而不需要主动或被动式眼镜的自动立体多视图显示器。因为这些显示器在可预见的将来将仅支持数量相当有限的视图，对高质量透视图间抗混叠的需求很大。

附图说明

图1是用于在简单示例中图示拍摄装置线、正向光线、反向跟踪三角和图像平面的概念的示意图描绘；

图2是如何根据本发明的一个实施例计算解析能见度的图示；

图3是根据一个实施例的多视图轮廓边缘（multi-view silhouette edge）生成的示意图描绘；

图4是在v维中裁剪的多视图轮廓的描绘；

图5是根据一个实施例的共享插值描影（shading）的描绘；

图6描绘在一个实施例中如何使用重建滤波器来进行重建；

图7是由于反向跟踪引起的不均匀样本密度的描绘；

图8是根据一个实施例用于抗混叠的多视图轮廓边缘相交的描绘；

图9是一个实施例的流程图；

图10是一个实施例的硬件描绘。

具体实施方式

我们呈现使用光线跟踪的高效多视图图像生成的专门算法。我们引入多视图轮廓边缘来检测由场景中的几何边缘产生的辐射函数中的急剧不连续。另外，我们通过计算拍摄装置线和描影点之间的解析能见度并且通过共享描影计算而利用描影器一致性。

我们希望采样的空间具有三个维度，指示为（x, y, v），其中v是沿拍摄装置线的视图参数，并且（x, y）是图像平面参数。这在图1中图示。

我们的目标是采样并且重建光场L（x, y, v），以便在自动立体显示器上高质量地显示它。这些显示器在概念上具有像素网格，其中每个像素可以同时显示沿拍摄装置线朝不同位置v_i投影的n个截然不同的辐射值。每个这样的视图在小范围内是可见的，并且通常基于显示器的光学性质而在视图之间存在一定重叠。因为视图的数量局限于小的数量（例如，8-64），显示器沿v极大地受带宽限制。

为了避免透视图间混叠，在重建步骤中相对于视图相关型滤波器对L求积分来计算n个截然不同的图像L_i：

            （1）

其中g_i是视图i的滤波器内核。这有效地替换在观察人移动时所看到的在聚焦平面的前方和后方具有模糊对象的闪动效应。注意，在确定最后的像素值时，也像往常一样针对空间抗混叠滤波器对L_i求积分。

L的随机采样是昂贵的。对于每个样本，“正向光线”从v发送通过（x, y），以便找到与场景的相交，以及估计的描影。

L中的不连续有两个主要原因：描影中的突然变化，以及场景中的几何边缘。我们提出用于多视图光线跟踪的专门算法，其通过利用在多视图设定值中固有的描影一致性而生成廉价的样本。我们通过“反向跟踪”来从交点朝拍摄装置线向后跟踪三角而解析地检测这样的边缘，来代替使用正向光线的几何轮廓边缘的随机采样。参见图9，框102。我们引入概念叫作多视图轮廓边缘来对该数据编码。对于描影不连续性，我们继续依赖自适应采样，因为描影器是黑盒子，对其未获知进一步的信息。

由于几何边缘的解析检测，作为副效应，我们还获知描影点与拍摄装置线之间的能见度的确切范围。因此，我们可以沿已知为可见的段插入任何数量的额外样本，而对进一步的光线跟踪没有任何需要。因为所有视图无关的计算（例如，入射辐射的采样）可以再使用，这些附加的“反向跟踪样本”的描影具有相对低的成本。

在重建步骤中，基于存储的样本和边缘信息创建连续函数。而先前的方法经过很大的努力来通过计算每个样本的梯度而检测边缘，我们知道几何轮廓边缘的确切位点。在一些实施例中，这明显提高重建的质量，并且因此提高最后的积分结果的质量。