[发明专利]一种基于场景分层的光场渲染方法

权利要求书

1.一种基于场景分层的光场渲染方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，通过实验获得三维光场显示中感知分辨率随光场显示深度的变化曲线；

步骤2，根据感知分辨率随光场显示深度的变化曲线，选定深度阈值，将场景划分为不同层级；

步骤3，对不同层级的3D场景进行渲染；

步骤4，确定不同层级间的遮挡关系，得到低分辨率的视差图像；

步骤5，对视差图像进行超分辨率重建与像素编码，得到高分辨率的合成图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于场景分层的光场渲染方法，其特征在于，对不同层级的3D场景进行渲染的具体步骤如下：

通过实验获得的感知分辨率随光场显示深度的变化曲线得到感知分辨率随光场显示深度的变化函数，根据变化函数设置位于不同显示深度的场景层级的渲染分辨率，使每个场景层级的渲染分辨率为当前显示深度下的感知分辨率；

对零平面所在场景层级以及n个零平面附近的场景层级进行新视点图像的生成，使这些层级具有离散化程度高，清晰度高的渲染结果；

对于远离零平面的其他层级，不进行新视点图像的生成，得到离散化程度低，清晰度低的低分辨率渲染结果；

所述新视点图像的生成技术包括基于深度学习、基于光流、基于视差或深度图像的绘制方法。

3.根据权利要求1所述的一种基于场景分层的光场渲染方法，其特征在于，确定不同层级间的遮挡关系，得到低分辨率的视差图像，具体步骤如下：

根据层级与视点之间的远近距离，对层级排序以确定优先级，使距离视点近的场景层级图像覆盖距离远的场景层级图像，得到具有正确遮挡关系的视差图像。

4.根据权利要求1所述的一种基于场景分层的光场渲染方法，其特征在于，实验获得三维光场显示中感知分辨率随光场显示深度的变化曲线的步骤如下：

使用模型渲染工具对3D场景进行光场仿真实验，通过调整虚拟场景零平面的位置改变场景的显示深度，测量三维光场显示中人眼观看到的感知分辨率，从而获得三维光场显示中感知分辨率随光场显示深度的变化曲线。

5.根据权利要求1所述的一种基于场景分层的光场渲染方法，其特征在于，所述感知分辨率随光场显示深度的变化曲线，其中：

变化曲线对应横坐标表示光场显示深度，即显示的场景平面距离场景零平面的距离，从视点方向观看，如果显示的场景平面在场景零平面之后，则显示深度为负值；如果显示的场景平面在场景零平面之前，则显示深度为正值；变化曲线对应纵坐标表示人眼感知分辨率的数值。

6.根据权利要求1所述的一种基于场景分层的光场渲染方法，其特征在于，选定深度阈值，将场景划分为不同层级的步骤如下：

选择3D场景的零平面，根据获得的分辨率变化曲线，选择多个出屏与入屏深度作为阈值对模型渲染工具中的3D场景进行深度划分，从而得到多个3D场景层级；

划分任意一个3D场景层级需要两个深度阈值，其中数值大的深度阈值所在平面为该场景层级的近平面，数值小的深度阈值所在平面为该场景层级的远平面。

7.根据权利要求1所述的一种基于场景分层的光场渲染方法，其特征在于，对不同层级的3D场景进行渲染的具体步骤如下：

对每个层级的3D场景进行渲染时，只对该层级介于近平面与远平面之间的场景内容进行渲染；

所述渲染方法包括光栅化、路径追踪、光线追踪算法。