[发明专利]三维场景中相机可视区域渲染方法、装置、介质和设备

权利要求书

1.一种三维场景中相机可视区域渲染方法，其特征在于，所述方法包括：

获取相机成像参数，所述成像参数包括水平方向视野角度FOV、相机分辨率R、最近有效成像距离Np、最远有效成像距离Fp、相机位置Pc与相机方向Pd，并基于所述相机成像参数计算相机成像矩阵Mc；

基于所述相机位置Pc、相机方向Pd与相机分辨率R在三维渲染引擎中执行渲染命令，并记录相机画面深度到深度缓冲D；

获取场景世界坐标缓冲P，将所述世界坐标缓冲P、成像矩阵Mc与深度缓冲D传入着色器中，计算当前像素的世界坐标缓冲P是否在相机的成像矩阵Mc内，并记录世界坐标缓冲P在成像矩阵Mc内的区域遮罩值M；

将世界坐标缓冲P在相机的成像矩阵Mc内的模型背面进行剔除，对剔除处理后的模型正面进行深度测试，检测区域在成像画面中是否可见，并记录可见区域与不可见区域遮罩值M；

将多个相机的可见区域与不可见区域遮罩值M进行混合，再基于混合后的新遮罩值M与原场景颜色Cs进行差值混合输出显示器上显示的颜色C。

2.根据权利要求1所述的三维场景中相机可视区域渲染方法，其特征在于，所述基于所述相机成像参数计算相机成像矩阵Mc包括：

基于所述相机成像参数中所述水平方向视野角度FOV与相机分辨率R计算构造所述成像矩阵Mc所需参数水平方向视野角度R_fov与成像比例A；

R_fov＝FOV/180°*π

其中R.w为分辨率宽度，R.h为分辨率高度；

基于所述相机位置Pc与相机方向Pd构造模型视图矩阵M_mv；

基于水平方向视野角度R_fov、最近有效成像距离Np、最远有效成像距离Fp与成像比例A利用透视矩阵公式构造透视矩阵Mp；

基于所述模型视图矩阵M_mv与透视矩阵Mp构造相机的成像矩阵Mc；

M_c＝M_mv*M_p。

3.根据权利要求1所述的三维场景中相机可视区域渲染方法，其特征在于，所述基于所述相机位置Pc、相机方向Pd与相机分辨率R在三维渲染引擎中执行渲染命令，并记录相机画面深度到深度缓冲D包括：

创建深度缓冲D纹理对象，并将纹理对象尺寸设置为相机分辨率R降采样一倍的尺寸；

基于所述相机位置Pc与相机方向Pd，执行三维引擎渲染命令将相机所渲染的场景深度存储至深度缓冲D。

4.根据权利要求1所述的三维场景中相机可视区域渲染方法，其特征在于，所述计算当前像素的世界坐标缓冲P是否在相机的成像矩阵Mc内，并记录世界坐标缓冲P在成像矩阵Mc内的区域遮罩值M包括：

将所述世界坐标缓冲P(x,y,z,1)基于所述成像矩阵Mc转换到裁剪坐标系下位置Pcs(x,y,z,w)；

P_cs＝mul(M_c,P)

将所述裁剪坐标系位置Pcs转换到标准设备坐标系下位置P_NDC；

标准设备坐标系中x,y,z范围均为[-1,1]，若P_NDC的x、y、z分量均在[-1,1]内，则认为当前像素的世界坐标缓冲P在相机的成像矩阵Mc内，将世界坐标缓冲P在相机的成像矩阵Mc内的区域遮罩值M标记为1，同时将世界坐标缓冲P不在相机的成像矩阵Mc内的区域遮罩值M标记为0。

5.根据权利要求4所述的三维场景中相机可视区域渲染方法，其特征在于，所述将世界坐标缓冲P在相机的成像矩阵Mc内的模型背面进行剔除包括：

通过三维渲染引擎获取世界法线缓冲N；

基于所述世界法线缓冲N与相机方向Pd对模型背面进行剔除，具体通过相机和模型表面之间的角度C_θ进行判断，C_θ＝cos(N,Pd)，C_θ代表相机和模型表面之间的角度，若C_θ小于0标记区域遮罩值M为1，若C_θ大于0标记区域遮罩值M为0。