[发明专利]一种结合物理光照模型的AR绘画方法

摘要

本发明公开了一种结合物理光照模型的AR绘画方法，包括以下步骤：S1，ARkit捕捉当前AR场景，并通过OpenGL渲染到纹理，并作为背景纹理；S2，使用Metal+Scenekit搭建Scene场景；S3，记录画笔2D屏幕轨迹坐标，获取当前相机V矩阵和P矩阵，依次将2D屏幕轨迹坐标转为3D空间坐标轨迹；S4，采用插值和曲线平滑算法生成均匀而平滑的3D空间轨迹坐标；S5，根据3D空间轨迹坐标，计算顶点坐标、法线、切线、纹理坐标、RGB等数据，并根据椭圆计算公式推导，构造具有形变效果的3D几何图形节点，将节点添加到Scene场景之中；S6，采用PBR物理光照模型计算光照效果，多重采样消除锯齿，通过Metal渲染Scene场景，将3D图形渲染到OpenGL和Metal的共享纹理；S7，背景纹理与共享纹理融合，OpenGL渲染最终图案到屏幕。

主权项

1.一种结合物理光照模型的AR绘画方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用移动端的摄像机拍摄画面，ARkit捕捉当前AR场景，通过会话ARSession管理设备相机和ARKit追踪设备与现实世界之间的相对位置和运动数据实时的捕获所述AR场景，将所述AR场景的YUV颜色空间转为RGB颜色空间，并通过OpenGL渲染到纹理作为背景纹理；步骤2，使用Metal+Scenekit搭建3D Scene场景，Scenekit是3D图形框架，3D场景由一个一个节点组成，每一个节点管理着场景中的每个物体；步骤3，根据所述3D场景同时计算所述摄像机的V观察矩阵和P投影矩阵，用户选择任意AR画笔，进行绘图操作，所述移动端获取所述绘图操作的2D坐标轨迹，通过将所述3D场景的2D屏幕坐标转为3D空间坐标，从而对应得到所述2D坐标轨迹的3D空间运动轨迹坐标；步骤4，采用线性插值算法和曲线平滑算法对所述3D空间运动轨迹坐标进行圆滑处理，形成均匀且圆滑的3D坐标轨迹；步骤5，根据3D空间轨迹坐标，计算包括顶点坐标、法线、切线、纹理坐标、RGB的数据，并根据椭圆计算公式推导，构造具有形变效果的3D几何图形节点，将节点添加到Scene场景之中；步骤6，采用PBR物理光照模型计算光照效果，多重采样消除锯齿，通过Metal渲染3D Scene场景，将3D图形渲染到OpenGL和Metal的共享纹理；步骤7，背景纹理与共享纹理融合由OpenGL渲染最终图案到屏幕，记录所述绘图操作生成过程，并生成视频文件，选择播放类型，点击开，播放绘画过程，点击关，所述人机交互界面显示绘画结束时的静止状态。