[发明专利]一种生成二维光场图像的方法、装置和计算机可读介质

说明书

本发明涉及一种生成二维光场图像的方法，所述二维光场图像用于配合点光源阵列呈现虚拟三维模型的立体光场，所述方法包括以下步骤：获取所述立体光场的目标物像分辨率D1、所述点光源阵列与待生成的二维光场图像的设计距离S、所述立体光场的目标可视角度θ以及所述二维光场图像的目标图像分辨率D2；确定所述二维光场图像所在的二维图像面的几何参数；根据所述目标物像分辨率D1将所述二维图像面划分为物像网格阵列；标定所述虚拟三维模型与对应所述点光源阵列的虚拟点光源阵列的相对位置；以及将所述虚拟三维模型在所述目标可视角度θ内经所述虚拟点光源阵列投影到所述二维图像面的物像网格阵列上，获得所述二维光场图像。

技术领域

本发明涉及二维图像的生成方法和装置，具体涉及一种用于描述三维空间立体光场的二维图像数据的生成方法和装置。

背景技术

人们对于能实际观看立体影像一直抱有强烈的期待。目前的立体电影、立体电视、VR(virtual reality)、AR(Augmented reality)等技术正是在这样的需求下逐渐出现，并在一定程度上满足了人们的要求。但这几种技术目前都需要配戴立体眼镜才能观看，而人眼对于这种立体眼镜的某些非自然因素比较敏感，长时间观看会引起不适。这种纯粹从人眼视角出发的立体成像有很多方面的局限性，实现方法并不自然。并且如VR、AR为了完成高运算量的立体视频处理，需要相当体积的高性能运算终端，相关的观看眼镜又大又重，很不方便。现有的裸眼3D显示设备，由于视角、距离等因素会严重影像到观影体验，且由于其技术本身的局限性导致其很难在多人共同观看时满足不同位置的观众的视觉感受，因此效果上远远未达到人们正常观看的要求。

人们渴望能够像科幻电影中那样自由的穿梭在虚拟现实或恢复的自然立体世界之中，但苦于没有更好的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生成用于描述三维空间立体光场的二维光场图像的方法和装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种生成二维光场图像的方法，所述二维光场图像用于配合点光源阵列呈现虚拟三维模型的立体光场，所述方法包括以下步骤：获取所述立体光场的目标物像分辨率D1、所述点光源阵列与待生成的二维光场图像的设计距离S、所述立体光场的目标可视角度θ以及所述二维光场图像的目标图像分辨率D2；确定所述二维光场图像所在的二维图像面的几何参数；根据所述目标物像分辨率D1将所述二维图像面划分为物像网格阵列；标定所述虚拟三维模型与对应所述点光源阵列的虚拟点光源阵列的相对位置；以及将所述虚拟三维模型在所述目标可视角度θ内经所述虚拟点光源阵列投影到所述二维图像面的物像网格阵列上，获得所述二维光场图像。

在本发明的一实施例中，所述物像网格阵列包括多个物像像素网格，每个物像像素网格包括N*N个像素，其中N＝D1/D2。

在本发明的一实施例中，将所述虚拟三维模型在所述目标可视角度θ内经所述虚拟点光源阵列投影到所述二维图像面的物像网格阵列上的方法包括：选取所述物像网格阵列的各个物像像素网格；以各个物像像素网格所对应的虚拟点光源为原点，以所述目标可视角度θ为最大角度发散出的光线为投影线，以所述虚拟点光源阵列正对区域的无限远处为观察点，沿所述投影线对所述虚拟三维模型进行观察，记录所述投影线方向上的图像数据，填充到对应的物像像素网格中；将各个物像像素网格的图像数据组织为所述二维光场图像。

在本发明的一实施例中，所述虚拟点光源阵列包括多个虚拟点光源，相邻虚拟点光源的间距随着远离所述立体光场的可视范围在水平或垂直至少一个方向上单调递增，使得所述可视范围通过任意两相邻的虚拟点光源在所述二维图像面上的投影区域没有重叠。

在本发明的一实施例中，还包括按照如下方式确定所述虚拟点光源阵列的虚拟点光源的间距：在所述虚拟点光源阵列上选取一基点P1，记录所述立体光场的可视范围通过所述基点P1在所述二维图像面上形成投影区域A1的边界点，确定所述边界点与所述可视范围的连接线与虚拟点光源阵列的交点中，与基点P1距离最远的点为第二虚拟点光源P2，依次迭代计算直至虚拟点光源的间距达到预设值。