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专利号: 2021110234123
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种视觉显著性驱动的VR电影画面渲染像素抗失真处理方法,其特征在于:使用等距柱状投影全景图像来表示VR全景图像画面;首先利用光线跟踪技术绘制虚拟三维场景的VR全景图像画面,生成一张等距柱状投影全景图像,然后对等距柱状投影全景图像进行显著性检测,获得等距柱状投影全景图像的显著性图,最后根据等距柱状投影全景图像的显著性图来实现自适应像素抗失真处理;本方法的具体步骤如下:步骤Step101:令NRow表示等距柱状投影全景图像的像素行数,令NCol表示等距柱状投影全景图像的像素列数;在计算机的存储器中创建一个包含NRow行、NCol列的二维数组ARR1,二维数组ARR1的每个元素存储一个可视场景点的坐标;在计算机的存储器中创建一个包含NRow行、NCol列的二维数组ARR2,二维数组ARR2的每个元素存储一个可视场景点的法向量;等距柱状投影全景图像的像素与可视场景点一一对应;等距柱状投影全景图像的像素与二维数组ARR1的元素一一对应,等距柱状投影全景图像的像素与二维数组ARR2的元素一一对应;具体地,二维数组ARR1的第i行、第j列元素用于存储等距柱状投影全景图像的第i行、第j列像素对应的可视场景点的坐标,二维数组ARR2的第i行、第j列元素用于存储等距柱状投影全景图像的第i行、第j列像素对应的可视场景点的法向量,其中i=1,2,…,NRow,j=1,

2,…,NCol;

步骤Step102:对于i=1,2,…,NRow,j=1,2,…,NCol,针对等距柱状投影全景图像的第i行、第j列像素A001,做如下操作:

步骤Step102‑1:计算像素A001在虚拟全景相机的虚拟成像球面上的成像位置PIX的坐标(xp,yp,zp);具体地, x0=sin(θ)cos(φ),y0=sin(θ)sin(φ),z0=cos(θ),φ=2π(j‑1+0.5)/NCol,θ=π(i‑1+0.5)/NRow,矩阵M为:其中wx、wy、wz表示虚拟全景相机的单位向上方向向量w的x、y、z分量,向量w的值在执行本方法前事先指定;ux、uy、uz表示向量u的x、y、z分量;Px、Py、Pz表示虚拟全景相机的视点坐标的x、y、z分量;vx、vy、vz表示向量v的x、y、z分T

量;令向量 如果 则令向量 否则令向量v=[0,0,1] ;令向量

步骤Step102‑2:从虚拟全景相机的视点位置发射穿过成像位置PIX的光线A002,利用光线跟踪技术跟踪光线A002在三维场景中的传输,计算最终沿光线A002反向方向到达成像位置PIX的光亮度值IL,在此过程中计算像素A001对应的可视场景点的坐标COR1,并把该坐标COR1赋值给二维数组ARR1的第i行、第j列元素,计算像素A001对应的可视场景点的法向量NORM,并把该法向量NORM赋值给二维数组ARR2的第i行、第j列元素;像素A001对应的可视场景点就是光线A002在三维场景中传输时与遇到的第一个几何对象的交点,即沿光线A002的传输方向从虚拟全景相机的视点位置可以直接看见的光线A002与三维场景的几何对象的交点;把光亮度值IL与等距柱状投影全景图像的第i行、第j列像素A001相关联;

步骤Step102‑3:把光亮度值IL转换成颜色值Color;把像素A001的颜色设置为颜色值Color;

步骤Step102‑4:针对等距柱状投影全景图像的第i行、第j列像素A001的操作结束;

步骤Step103:利用全景图像显著性检测技术计算等距柱状投影全景图像的显著性图SMap;

步骤Step104:在计算机的存储器中创建一个包含NRow行、NCol列的二维数组PANOIMG,二维数组PANOIMG的每个元素用于保存经像素抗失真处理后的等距柱状投影全景图像的像素的颜色值,二维数组PANOIMG的元素与等距柱状投影全景图像的像素一一对应;对于i=1,

2,…,NRow,j=1,2,…,NCol,针对等距柱状投影全景图像的第i行、第j列像素A001,做如下操作:

步骤Step104‑1:把二维数组PANOIMG的第i行、第j列元素赋值为等距柱状投影全景图像的第i行、第j列像素A001的颜色值;根据等距柱状投影全景图像的像素与可视场景点的对应关系、等距柱状投影全景图像的像素与二维数组ARR1的元素的对应关系以及二维数组ARR1存储的值,计算等距柱状投影全景图像的第i行、第j列像素A001对应的可视场景点的坐标COR1;根据等距柱状投影全景图像的像素与可视场景点的对应关系、等距柱状投影全景图像的像素与二维数组ARR1的元素的对应关系以及二维数组ARR1存储的值,计算在等距柱状投影全景图像中与第i行、第j列像素A001直接相邻的所有像素对应的可视场景点的坐标COR1,并把它们存放在坐标列表LISTCOR1中;计算第i行、第j列像素A001对应的可视场景点的坐标COR1与坐标列表LISTCOR1中的各个坐标COR1之间的距离的最大值DISM;

步骤Step104‑2:根据等距柱状投影全景图像的像素与可视场景点的对应关系、等距柱状投影全景图像的像素与二维数组ARR2的元素的对应关系以及二维数组ARR2存储的值,计算等距柱状投影全景图像的第i行、第j列像素A001对应的可视场景点的法向量NORM;根据等距柱状投影全景图像的像素与可视场景点的对应关系、等距柱状投影全景图像的像素与二维数组ARR2的元素的对应关系以及二维数组ARR2存储的值,计算在等距柱状投影全景图像中与第i行、第j列像素A001直接相邻的所有像素对应的可视场景点的法向量NORM,并把它们存放在法向量列表LISTNORM中;计算第i行、第j列像素A001对应的可视场景点的法向量NORM与法向量列表LISTNORM中的各个法向量NORM之间的夹角的最大值ANGM;

步骤Step104‑3:把在等距柱状投影全景图像中与第i行、第j列像素A001直接相邻的所有像素的颜色值存放在颜色列表LISTCORLOR中;计算等距柱状投影全景图像的第i行、第j列像素A001的颜色值在CIE Lab颜色空间中对应的值CVLab;计算颜色列表LISTCORLOR中的所有颜色值在CIE Lab颜色空间中对应的值,并把它们存放在颜色列表LISTCORLORLAB中;

计算CIE Lab颜色空间中的值CVLab与颜色列表LISTCORLORLAB中的各个颜色值的欧氏距离的最大值COLORM;

步骤Step104‑4:如果最大值DISM小于距离阈值DIST,并且最大值ANGM小于角度阈值ANGT,并且最大值COLORM小于颜色阈值COLORT,则转步骤Step104‑8,否则进一步判断显著性图SMap的第i行、第j列像素的值是否小于显著性阈值SALTH,如果是,则转步骤Step104‑

7,否则产生Nar个[0,1]之间均匀分布的随机数{rφ,m|m=1,2,…,Nar},产生Nar个[0,1]之间均匀分布的随机数{rθ,m|m=1,2,…,Nar};在计算机的存储器中创建一个集合SETIL1,集合SETIL1的每个元素存储一个光亮度值,设置集合SETIL1为空集;分别针对m=1,2,…,Nar,做如下操作:

步骤Step104‑4‑1:计算

步骤Step104‑4‑2:计算

步骤Step104‑4‑3:从虚拟全景相机的视点位置发射穿过坐标为(x′m,y′m,z′m)的成像位置PIX1的光线B002,利用光线跟踪技术跟踪光线B002在三维场景中的传输,计算最终沿光线B002反向方向到达成像位置PIX1的光亮度值IL1;

步骤Step104‑4‑4:把光亮度值IL1添加到集合SETIL1中;

步骤Step104‑4‑5:针对m的操作结束;

步骤Step104‑5:把与等距柱状投影全景图像的第i行、第j列像素A001相关联的光亮度值IL添加到集合SETIL1中;

步骤Step104‑6:计算集合SETIL1中的所有元素存储的光亮度值的平均值AVG1,把平均值AVG1转换成颜色值Color并赋值给二维数组PANOIMG的第i行、第j列元素;转步骤Step104‑8;

步骤Step104‑7:在计算机的存储器中创建一个集合SETIL2,集合SETIL2的每个元素存储一个光亮度值,设置集合SETIL2为空集;把与等距柱状投影全景图像的第i行、第j列像素A001相关联的光亮度值IL添加到集合SETIL2中;把在等距柱状投影全景图像中与第i行、第j列像素A001直接相邻的所有像素关联的光亮度值IL添加到集合SETIL2中;计算集合SETIL2中的所有元素存储的光亮度值的平均值AVG2,把平均值AVG2转换成颜色值Color并赋值给二维数组PANOIMG的第i行、第j列元素;

步骤Step104‑8:针对等距柱状投影全景图像的第i行、第j列像素A001的操作结束;

步骤Step105:更新等距柱状投影全景图像,得到经像素抗失真处理后的等距柱状投影全景图像,具体地,对于i=1,2,…,NRow,j=1,2,…,NCol,把等距柱状投影全景图像的第i行、第j列像素A001的颜色设置为二维数组PANOIMG的第i行、第j列元素的值;

步骤Step106:把等距柱状投影全景图像以文件形式保存到计算机硬盘上。