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一種景深渲染方法和裝置的制造方法

文檔序號:9811341閱讀:352來源:國知局
一種景深渲染方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域,具體涉及一種景深渲染方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著計算機圖形渲染技術(shù)的不斷進步,不論在個人計算機平臺還是智能移動終 端,人們對于應用軟件,尤其是游戲領(lǐng)域的應用上的場景渲染的逼真性要求越來越高。景深 由于其本身渲染的復雜性較大,效率較低,作為一個目前尚未在圖形應用中被普遍實現(xiàn)的 效果,是未來一大技術(shù)研究熱點。
[0003] 景深是人體視覺系統(tǒng)成像所具有的重要特征。人的眼睛通過調(diào)節(jié)晶狀體的彎曲程 度(屈光)來改變晶狀體焦距,獲取聚焦于特定平面的圖像。通過此法生成的圖像只聚焦 平面區(qū)域上有清晰的物象,而其他區(qū)域則顯得模糊。在動畫游戲、虛擬現(xiàn)實以及其他應用當 中,景深效果的渲染顯得十分重要。它能幫助使用者更好地融入到場景當中并且提高他們 對于場景深度的感知。此外,景深效果的渲染能夠?qū)⑷藗兊淖⒁饬械街付ǖ奈矬w上,突 出聚焦區(qū)域。
[0004] 最早研究景深算法的是Potmesil等人,在此基礎(chǔ)上誕生了許多其他方法。2008年 Barsky將這些算法劃分為物體空間算法和圖像空間算法。基于物體空間的算法雖然渲染 效果逼真,但無法達到實時渲染?;趫D像空間的算法也稱后期處理方法,其算法采用針孔 相機模型渲染出場景的清晰圖像并通過該圖像上各個像素點的深度值以及透鏡焦距等信 息對圖像進行模糊處理。這類方法可以僅基于單張圖像,也可以在場景不同深度處采集多 張圖像來處理。而基于單張圖像的方法為大部分實時景深渲染方法所采用。在對圖像的處 理過程中分為擴散和聚合兩大類,擴散算法通過模擬每個像素點的顏色信息在其彌散圈內(nèi) 的擴散來完成景深圖像的生成過程,而聚合算法則是對每個像素點的周圍的像素點進行采 樣,通過聚合其他像素的顏色信息來完成對其他像素顏色擴散過程的模擬。
[0005] 現(xiàn)有的基于圖像空間的方法普遍存在的問題就是人工痕跡的出現(xiàn),其中最為典型 的就是顏色泄露。顏色泄露是指在最終圖像上聚焦平面的顏色信息擴散并影響到了非聚焦 平面的區(qū)域,所產(chǎn)生的與自然界成像規(guī)律不符的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問題,本發(fā)明實施例期望提供一種景深渲染方法和裝 置。
[0007] 本發(fā)明實施例提供了一種景深渲染方法,所述方法包括:
[0008] 確定目標圖像的最大彌散圈直徑;根據(jù)目標圖像的最大彌散圈直徑確定目標圖像 中各個像素點的采樣域;對目標圖像中的每一個像素點執(zhí)行以下處理:確定所述像素點的 采樣域內(nèi)所述像素點的前景像素點和背景像素點的權(quán)重值,根據(jù)所述像素點的前景像素點 和背景像素點的權(quán)重值和顏色信息確定所述像素點的顏色信息。
[0009] 上述方案中,通過以下方式確定目標圖像的最大彌散圈直徑:
[0010] 確定目標圖像中各個像素點的彌散圈直徑,將所確定的各個像素點的彌散圈直徑 的最大值確定為目標圖像的最大彌散圈直徑。
[0011] 上述方案中,通過以下方式確定目標圖像中像素點P的彌散圈直徑:
[0013] 其中,DC〇C(p)為目標像素點p的彌散圈直徑值,depth(p)為像素點p和透鏡之間 的距離;f d為聚焦平面和透鏡之間的距離;f為透鏡焦點和透鏡之間的距離;D為透鏡的直 徑大小。
[0014] 上述方案中,所述最大彌散圈直徑在[8, 32]像素范圍內(nèi)取值。
[0015] 上述方案中,所述根據(jù)目標圖像的最大彌散圈直徑確定各個像素的采樣域,包 括:
[0016] 將各個像素點的采樣域設(shè)置為以各個像素點為圓心,并以目標圖像的最大彌散圈 直徑作為直徑的圓形域。
[0017] 上述方案中,所述像素點的前景像素點為所述像素點的采樣域內(nèi)相對于目標像素 點靠近視點的像素點;所述像素點的背景像素為所述像素點的采樣域內(nèi)相對于目標像素點 遠離視點的像素點。
[0018] 上述方案中,通過以下方式確定目標像素點p的背景像素點q的權(quán)重值Bb(p,q):
[0020] 其中,cb為常量;maxDCoC為最大彌散圈直徑;DCoC(p)為目標像素點p的彌散圈 直徑值;δ (p, q)為采樣函數(shù),其取值為:
[0022] 其中,d(p,q)為目標像素點p和目標像素點p的背景像素點q之間的距離, DCoC(q)為所述背景像素點q的彌散圈直徑;
[0023] 通過以下方式確定目標像素點p的前景像素點m的權(quán)重值Bf (p,m):
[0025] 其中,d (p,m)為像素點p和m之間的距離;σ (m)的取值為像素點m的彌散圈直徑 的三分之一,即
cf為常量j (P,m)為采樣函數(shù),其取值如下式所示:
[0027] 其中,DCoC(m)為目標像素點p的前景像素點m的彌散圈直徑。
[0028] 上述方案中,通過以下方式確定所述像素點的顏色信息:
[0030] 其中,Cf(p)代表像素點p的顏色信息;η代表像素點p的采樣域Ω (p)內(nèi)任意一 個像素點,所述任意一個像素點包括點P的前景像素點和點P的背景像素點,以及像素點P 本身;B (p, η)表不點η相對于點p的權(quán)重值;Ci (η)代表點η的顏色信息;
[0031] 即,將目標像素點采樣域內(nèi)所述目標像素點的所有前景像素點、所有背景像素點 及目標像素點的顏色信息乘以各自的權(quán)重值,將計算結(jié)果累加之后,再與目標像素點的顏 色信息相加,之后,將最終計算結(jié)果除以所有權(quán)重值總和,將得到的結(jié)果作為目標像素點的 顏色信息;
[0032] 其中,目標像素點ρ的權(quán)重值Β (ρ,ρ)的確定方法與目標像素點ρ的前景像素點的 權(quán)重值確定方法相同。
[0033] 本發(fā)明實施例提供了一種景深渲染裝置,所述裝置包括:最大彌散圈直徑確定模 塊、采樣域確定模塊及顏色信息確定模塊;其中,
[0034] 所述最大彌散圈直徑確定模塊,用于確定目標圖像的最大彌散圈直徑;
[0035] 所述采樣域確定模塊,用于根據(jù)目標圖像的最大彌散圈直徑確定各個像素點的采 樣域;
[0036] 所述顏色信息確定模塊,用于對目標圖像中的每一個像素點執(zhí)行以下處理:確定 所述像素點的采樣域內(nèi)所述像素點的前景像素點和背景像素點的權(quán)重值,根據(jù)所述像素點 的前景像素點和背景像素點的權(quán)重值和顏色信息確定所述像素點的顏色信息。
[0037] 上述方案中,所述最大彌散圈直徑確定模塊用于通過以下方式確定目標圖像的最 大彌散圈直徑:
[0038] 確定目標圖像中各個像素點的彌散圈直徑,將所確定的各個像素點的彌散圈直徑 的最大值確定為目標圖像的最大彌散圈直徑。
[0039] 上述方案中,所述最大彌散圈直徑確定模塊通過以下方式確定目標圖像中像素點 Ρ的彌散圈直徑:
[0041] 其中,DC〇C(p)為目標像素點ρ的彌散圈直徑值,depth(p)為像素點ρ和透鏡之間 的距離;fd為聚焦平面和透鏡之間的距離;f為透鏡焦點和透鏡之間的距離;D為透鏡的直 徑大小。
[0042] 上述方案中,所述最大彌散圈直徑確定模塊用于在[8,32]像素范圍內(nèi)選定所述 最大彌散圈直徑。
[0043] 上述方案中,所述采樣域確定模塊用于根據(jù)以下方式確定各個像素點的采樣域:
[0044] 將各個像素點的采樣域設(shè)置為以各個像素點為圓心,并以目標圖像的最大彌散圈 直徑作為直徑的圓形域。
[0045] 上述方案中,所述像素點的前景像素點為所述像素點的采樣域內(nèi)相對于目標像素 點靠近視點的像素點;所述像素點的背景像素為所述像素點的采樣域內(nèi)相對于目標像素點 遠離視點的像素點。
[0046] 上述方案中,所述顏色信息確定模塊用于通過以下方式確定目標像素點p的背景 像素點q的權(quán)重值Bb (p,q):
[0048] 其中,cb為常量;maxDCoC為最大彌散圈直徑;DCoC(p)為目標像素點p的彌散圈 直徑值;δ (p, q)為采樣函數(shù),其取值為:
[0050] 其中,d(p,q)為目標像素點p和目標像素點p的背景像素點q之間的距離, DCoC(q)為所述背景像素點q的彌散圈直徑;
[0051] 所述顏色信息確定模塊還用于通過以下方式確定目標像素點p的前景像素點m的 權(quán)重值B f(p,m):
[0053] 其中,d (p,m)為像素點p和m之間的距離;σ (m)的取值為像素點m的彌散圈直徑 的三分之一
;cf為常量;S (P,m)為采樣函數(shù),其取值下式所示:
[0055] 其中,DCoC(m)為目標像素點p的前景像素點m的彌散圈直徑。
[0056] 上述方案中,所述顏色信息確定模塊用于通過以下方式確定所述像素點的顏色信 息 Cf(p):
[0058] 其中,Cf(p)代表像素點p的顏色信息;η代表像素點p的采樣域Ω (p)內(nèi)任意一 個像素點,所述任意一個像素點包括點Ρ的前景像素點和點Ρ的背景像素點,以及像素點Ρ 本身;Β (ρ, η
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