[发明专利]一种三维空间环境成像系统及方法

说明书

本发明涉及一种三维空间环境成像系统及方法，方法包括：初始化OpenGL状态机，开启表面剔除功能，隐藏虚拟球体正面，确定渲染全景图所在视点位置；建立球体模型，读取球体模型的顶点数据，得球体几何数据；采集图像，对图像进行截取，将图像转化为纹理数据；获取球体的偏斜角度参数，对球体进行校正，建立MVP联级矩阵；将球体几何数据和MVP联级矩阵输入顶点着色器中，顶点着色器对图像进行摆正衔接，通过MVP矩阵将球体几何数据转换到屏幕坐标系中，得投影数据；将投影数据和纹理数据输入片段着色器进行采样计算输出球体图像，渲染全景图。本发明能同时显示球体全景及其细节图像，可使球体显示的环境场景保持正立，可进行人机交互，对图形图像处理速度快。

技术领域

本发明涉及成像技术领域，特别涉及一种三维空间环境成像系统及方法。

背景技术

三维空间环境成像方法可实时接收前端探测球采集的多个方向的视频图像，贴图成球体所处环境的镜像图，通过拖动球体旋转可同时对场景图像的任意部分进行显示；但是现有技术存在不能同时显示球体全景和部分细节图像，不能使球体显示的环境场景保持正立，镜像图像显示方法不符合人们对场景观察的习惯，不能对任意一个摄像机图像进行人机交互，对于图形图像的处理慢等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能同时显示球体全景及其细节图像，可使球体显示的环境场景保持正立，可透视观察场景，可对场景图像进行人机交互，对图形图像处理速度快的三维空间环境成像系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种三维空间环境成像方法，包括：

步骤S1.初始化OpenGL状态机，开启OpenGL表面剔除功能，隐藏虚拟球体正面，并确定渲染全景图所在视点位置，完成渲染前状态初始化；

步骤S2.通过递归细分法建立球体模型，读取球体模型的顶点数据，得球体几何数据；采集图像，对图像进行截取，将图像转化为OpenGL能识别的纹理对象，得纹理数据；

步骤S3.通过重力角度传感器获取球体的偏斜角度参数，根据偏斜角度参数对球体进行校正，根据校正过程的数据建立模型矩阵、视图矩阵和投影矩阵，模型矩阵、视图矩阵和投影矩阵级联得MVP联级矩阵；

步骤S4.将球体几何数据和MVP联级矩阵输入GPU顶点着色器中，顶点着色器对出现颠倒或镜像的图像进行摆正衔接，并通过MVP矩阵将球体几何数据转换到屏幕坐标系中，得投影数据；

步骤S5.将投影数据和纹理数据输入片段着色器，片段着色器根据输入的投影数据和纹理数据进行采样计算并输出球体图像，渲染全景图。

本发明的有益效果是：可以对球体三维空间环境成像同时显示球体全景和部分细节图像，通过重力角度传感器返回的球体偏斜角度参数，校正模块对球体进行角度校正，可使球体显示的环境场景保持正立；采用OpenGL剔除功能剔除前端，可透视观察场景；建立鼠标拖动和双击事件，增强人机交互功能；通过GPU硬件加速处理，提升了图形图像的处理速度。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤S3中对球体校正的具体实现为：获取球体偏斜角度参数，判断是否已开启自动角度校正，当已开启自动角度校正时，根据球体偏斜角度参数自动对球体进行角度调整使球体正立；当没有开启自动角度校正时，根据球体偏斜角度参数手动调整使球体正立。

采用上述进一步方案的有益效果是:重力角度传感器返回的球体偏斜角度参数，对球体进行角度校正，可使球体显示的环境场景保持正立，可通过自动校正，提升精确性，也可以通过手动校正，提升便利性。

进一步，还包括步骤S7.渲染全景图后，调整虚拟摄像机距离确定渲染细节图所在视点位置，再次对场景进行渲染，实现细节图像的绘制，得球体三维空间环境成像。