基于光线追踪且实时可交互的集成成像生成方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110276823A(43)申请公布日2019.09.24(21)申请号201910438381.4(22)申请日2019.05.24(71)申请人中国人民解放军陆军装甲兵学院地址100072北京市丰台区杜家坎21号院(72)发明人蒋晓瑜秦志强张文阁严志强(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569代理人刘凤玲(51)Int.Cl.G06T15/06(2011.01)G06T17/00(2006.01)G06T19/20(2011.01)G06T3/60(2006.01)权利要求书4页说明书13页附图3页(54)发明名称基于光线追踪且实时可交互的集成成像生成方法及系统(57)摘要本发明公开了一种基于光线追踪且实时可交互的集成成像生成方法及系统，涉及计算机集成成像生成技术领域，包括首先读取系统参数文件，加载虚拟场景三维模型和虚拟场景纹理文件，并根据上述文件和模型，建立层次包围盒加速结构和集成光场视见模型；然后判断是否接收到交互指令，若是则根据修改后的集成光场视见模型的属性值生成每个像素对应的光线，若否则直接根据集成光场视见模型的属性值生成每个像素对应的光线；最后采用层次包围盒加速结构和光线追踪技术，并行渲染所有光线，生成单元图像阵列并显示。采用本发明提供方法或者系统，摆脱了虚拟相机模型的采集过程，精简了计算流程，提高了交互功能的实时性。CN110276823ACN110276823A权利要求书1/4页1.一种基于光线追踪且实时可交互的集成成像生成方法，其特征在于，所述集成成像生成方法包括：使用开源的函数库读取系统参数文件，使用开源的函数库加载虚拟场景三维模型和虚拟场景纹理文件；其中，所述系统参数文件存入参数类ConfigXML中，所述虚拟场景三维模型和所述虚拟场景纹理文件存入模型数据结构MeshBuffer中；根据所述模型数据结构MeshBuffer中的数据，建立层次包围盒加速结构；根据所述参数类ConfigXML中的数据，建立集成光场视见模型；所述集成光场视见模型依次包括虚拟单元图像阵列所在平面、虚拟透镜阵列所在平面、三维物体中心所在平面以及光线发射平面；所述集成光场视见模型由ILFR类实现，所述集成光场视见模型的属性值包含数据类EIABuffer，世界坐标数据，平面距离数据、LCD显示屏的像素大小以及透镜光心的位置数据；所述数据类EIABuffer是一个大小与单元图像阵列相同的二维结构体，用于存放单元图像阵列内每个像素的颜色值；所述世界坐标数据由点Lookat、点Or和向量up的世界坐标数据组成，点Lookat为集成光场视见模型坐标系的原点，点Or为世界坐标系的原点，向量up为集成光场视见模型坐标系的顶向量；所述平面距离数据包括虚拟单元图像阵列所在平面与虚拟透镜阵列所在平面之间的距离，虚拟透镜阵列所在平面与三维物体中心所在平面之间的距离，以及三维物体中心所在平面与光线发射平面之间的距离；所述透镜光心的位置数据是指透镜光心在单元图像阵列上垂直投影点所在像素，在单元图像阵列中的位置数据；判断是否接收到交互指令，得到第一判断结果；所述交互指令包括键盘交互指令和鼠标交互指令；若所述第一判断结果表示接收到交互指令，则根据所述交互指令，修改所述集成光场视见模型的属性值，并根据修改后的集成光场视见模型的属性值，生成每个像素对应的光线；若所述第一判断结果表示未接收到交互指令，则根据所述集成光场视见模型的属性值，生成每个像素对应的光线；采用所述层次包围盒加速结构和光线追踪技术，并行渲染所有所述光线，生成单元图像阵列；采用双缓存技术在显示屏上绘制所述单元图像阵列并显示。2.根据权利要求1所述的一种基于光线追踪且实时可交互的集成成像生成方法，其特征在于，所述系统参数文件包括一个xml文件和一个csv文件；其中，所述csv文件包含透镜阵列中所有透镜中心的位置数据，所述xml文件包含LCD显示屏的像素大小、单元图像阵列与透镜阵列之间的距离、透镜焦距、LCD显示屏的宽度、虚拟空间内单元图像阵列的宽度数值、单元图像阵列水平分辨率、单元图像阵列垂直分辨率、透镜阵列中透镜的个数、每个单元图像阵列的像素数以及透镜中心位置数据文件的文件名；所述虚拟场景三维模型中文件为ply文件、obj文件和txt文件，所述虚拟场景纹理文件为ppm文件、hdr文件和jpg文件。3.根据权利要求2所述的一种基于光线追踪且实时可交互的集成成像生成方法，其特征在于，所述根据所述参数类ConfigXML中的数据，建立集成光场视见模型，具体包括：采用右手笛卡尔坐标系，建立坐标轴为xw、yw、zw的世界坐标系；其中，点Or为世界坐标2CN110276823A权利要求书2/4页系的原点；将点Lookat设为集成光