[发明专利]一种非结构化的光场渲染方法

说明书

一种非结构化的光场渲染方法，获取光场采样图像、以采样视点位置为顶点的基础三角网格、采样视点的相机参数和待渲染场景的几何模型，并记录各个采样视点下场景的深度值，拆分采样视点三角网格，为每个顶点生成一个独立的子三角网格；记录场景在待渲染视点下的几何信息；渲染采样视点三角网格集合，利用几何信息向该视点进行重投影，采样光场图像，并混合各个视点的采样结果。本发明通过拆分采样光场时的视点位置组成的三角网格决定采样数据的影响范围和权重，重投影场景几何模型并基于深度对光场采样进行双边滤波，从而渲染在任意视点下的场景图像。本发明可以充分利用各种来源的光场采样数据，实时生成逼真的渲染结果。

技术领域

本发明涉及图形处理技术领域，具体涉及一种非结构化的光场渲染方法。

背景技术

光场是空间中同时包含位置和方向信息的四维光辐射场的参数化表示，是空间中所有光线光辐射函数的总体。在空间内任意的角度、任意的位置都以获得整个空间环境的真实信息，用光场获得的图像信息更全面，品质更好。在非结构化环境中，表面材质性能不均，结构及尺寸变化不规律且不稳定，环境信息非固定、不可知、不可描述。

现阶段，实时三维渲染利用模型、贴图和材质模拟实体在真实世界中的外观，其结果缺乏真实感，无法表现复杂的光照效果，此外，离线渲染虽然效果较好，但渲染一帧图像所需时间极长。现有的光场渲染技术要求采样位置均匀分布在固定形状的表面上，并且无法渲染脱离该表面的全新视点位置的图像，并且光场渲染结果中存在不正确的重影现象。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种非结构化的光场渲染方法，通过拆分采样光场时的视点位置组成的三角网格决定采样数据的影响范围和权重，重投影场景几何模型并基于深度对光场采样进行双边滤波，从而允许在任意视点下实时渲染光场图像，并且渲染结果表现出照片级的真实感。。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种非结构化的光场渲染方法，所述渲染方法包括以下步骤：

1)数据准备：获取光场采样图像，生成以采样视点位置为顶点的基础三角网格，建立采样视点的相机参数和待渲染场景的几何模型，根据采样图像的像素记录各个采样视点下的场景深度值；

2)视点三角网格拆分：对以采样视点位置为顶点的基础三角网格进行拆分，为每个顶点生成一个包含视点索引和混合权重属性的子三角网格，所述子三角网格形成三角网格集合；

3)几何信息记录：指定待渲染视点的相机参数，记录场景在所述待渲染视点下的几何信息；

4)重投影和采样：在待渲染视点下依次渲染所述三角网格集合，利用所述几何信息向所述采样视点进行重投影，根据投影坐标采样光场颜色和场景深度值，基于像素的混合权重、采样深度和当前深度进行双边滤波，得到所述像素的最终混合权重。

2、根据权利要求1所述的一种非结构化的光场渲染方法，其特征在于，所述步骤1)中，光场采样图像采用数码相机拍摄的照片或合成图像。

3、根据权利要求1所述的一种非结构化的光场渲染方法，其特征在于，所述步骤1)中，通过运动恢复结构和多视角立体方法建立采样视点的相机参数和待渲染场景的几何模型。

4、根据权利要求1所述的一种非结构化的光场渲染方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述子三角网格由采样视点顶点及子三角网格在基础三角网格上的所有直接相邻点形成。

作为非结构化的光场渲染方法的优选方案，所述步骤2)中，所述子三角网格采用以采样视点顶点为中心，以采样视点顶点法向为法向的圆盘。

作为非结构化的光场渲染方法的优选方案，所述步骤3)中，所述几何信息来自于在待渲染视点下渲染场景的几何模型。

作为非结构化的光场渲染方法的优选方案，所述步骤4)中，对每个所述子三角网格在几何着色器中生成关于采样视点位置中心对称的两个三角形，同时进行渲染。