[发明专利]一种3D模型转立体双视点视图的方法

说明书

技术领域

本发明涉及3D显示技术，具体涉及一种将基于OpenGL的3D模型转化为立体双视点视图的转换方法，具体的是一种3D模型转立体双视点视图的方法。

背景技术

人类生活在一个立体的世界，利用立体视觉来感知世界，随着计算机技术的飞速发展，计算机描述现实世界的方式越来越丰富：从声音到图像再到视频，计算机所能表示的世界越来越复杂。目前大多数的显示设备依旧之能够进行2D显示，忽略了深度信息，在数字化，现代化的时代，2D显示已经不能够满足人类的需求，于是3D模型作为一种新的媒体形式进入了人们的生活、学习和工作中，并且很快被普通大众所接受。它在影视娱乐，建筑，机械制造，医疗，军事，电子商务，虚拟现实，考古等很多方面都得到了越来越广泛的应用。

在当前的计算机显示领域，立体显示已经成为了未来的发展方向。在市场上，目前有许多硬件选项，使我们能够获得立体3D可视化信息。而3D显示技术是整个3D流程中最复杂的一步，由于播放的平台都是平面显示设备，且左右眼素材要在同一个显示设备上出现，这就涉及到如何将左右眼素材进行分离，并分别准确的送到观众的左右眼中。一旦左右眼素材的分离出现问题，3D效果就不会出现，而观众也将看到混乱、有重影的画面内容。我们采用汇聚双目投影观测模型，将3D模型按照此观测模型映射到屏幕上。这种模型更符合人眼的观测习惯，使人看到的更加真实、自然。

人眼能获得立体视觉的根本原因是存在视差，利用人的双眼在同一时间分别看到不同的图像形成视差，从而获得立体视觉的特点。

发明内容

三维立体显示技术是虚拟现实的关键技术，也是虚拟现实系统必不可少的基本条件，而深度感的正确形成又是立体显示技术的关键，深度感的正确形成通过双目视差图来实现的。如今市场上的立体显示器的3D立体感效果，就是由双视点视图直接决定的，视差图包含了场景的距离信息。故本发明从立体视觉原理出发，重点研究如何利用OpenGL从计算机虚拟的3D模型中提取出多视点图像，从而进行转化成立体双视点视觉差图，进而解决3D显示问题。

本发明的3D模型转双视点视图包括3D模型读取和转双视点视差图；其中3D模型读取包括读取顶点信息和绘制顶点；转双视点视差图包括单目转化和绘制双视点视图。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

步骤1：选定汇聚式观测模型；

观测模型主要有汇聚式观测模型和平行式观测模型。本发明选定汇聚式观测模型，且其中top,bottom,Left,Right分别为左右眼共用的棱锥台前剪裁面的上下左右边到中心的距离，Near为前剪裁面到视点的距离，Far为后剪裁面到视点的距离。

步骤2：输入参数，并计算汇聚式观测模型的锥体位移：

双眼距离IOD，人眼观测图像上下两边的视野夹角fov，人眼到前剪切面的垂直距离d(eye-nearZ)，人眼到屏幕的垂直距离d(eye-screen)，人眼到后剪切面的垂直距离d(eye-farZ)，图像长宽比ratio。

根据相似三角形计算该汇聚式观测模型的锥体位移

Frustum shift＝(IOD/2)*d(eye-nearZ)/d(eye-screen)⑴

步骤3：计算左右眼锥台参数

左眼锥台参数：

top＝tan(fov/2)*d(eye-nearZ)⑵

Left_{Left_eye}＝-ratio*top-Frumstum shift⑶

Right_{Left_eye}＝ratio*top-Frumstumshift⑷

bottom＝-top⑸

右眼锥台参数：

top＝tan(fov/2)*d(eye-nearZ)⑹

Right_{right_eye}＝ratio*top+Frumstum shift⑺

Left_{Right_eye}＝-ratio*top+Frumstum shift⑻

bottom＝-top⑼

其中，fov表示人眼观测图像上下两边的视野夹角，ratio为图像长宽比；

top和bottom分别为左右眼共用的棱锥台前剪裁面的上下边界到中心的距离；

Left_{Left_eye}和Left_{Right_eye}分别为左右眼的棱锥台前剪裁面的左边界到中心的距离；