[发明专利]双目三维图形渲染方法及相关系统

说明书

技术领域

本发明涉及立体视觉处理技术领域，具体涉及一种双目三维(3D)图形渲染方法及相关系统。

背景技术

众所周知现实世界是三维立体世界，人类的眼睛在观看三维世界时，由于双眼水平分开在两个不同的位置上，所看到的物体图像是不同的。左右眼看到的图像的视觉角度不同，分别称为左视图和右视。由于视差的存在，通过人类的大脑，可以使人感受到具有景深和层次感的3D世界，这就是双目视差原理。根据这一原理，如果能够让双眼分别看到两幅不同视觉角度的视图，就可以使人感受到一个具有景深和层次感的立体3D视图。

3D显示器就是基于双目视差原理而设计。当要产生实时的立体3D图像时，需要实时地产生左右眼的图像，使观看者持续感受到立体感。这一过程通常需要修改渲染管线(Rendering Pipeline)来完成。3D图形渲染管线负责执行一系列必要的步骤从而把3D场景转换为可以在显示器上显示的2D图像。3D图形渲染管线通常大致包括以下步骤：从局部坐标系转换到世界坐标系；从世界坐标系转换到视图坐标系；投影变换；和视口(viewport)变换。目前比较流行的一种图形API(应用程序接口，Application Programming Interface)OpenGL(开放性图形库，Open Graphic Library)有自己的渲染管线。

OpenGL可以实现单目渲染，它是一种跨平台、跨编程语言的API，适合用于在传统的2D显示器上渲染具有立体感的3D图形。GPU硬件平台上通常可以支持OpenGL，GPU渲染管线是一种硬件加速、高效地将三维信息转化成二维图像的处理流程。OpenGL也提供了双目3D渲染的应用编程接口，但是要求GPU硬件上有相应的支持，否则无法使OpenGL在3D显示器上呈现出双目3D效果。

此外，基于现有的GPU(图形处理器，Graphic Processing Unit)渲染管线，立体效果主要有入屏和出屏两种，入屏是指看到的物体好像在屏幕的后面，出屏是指看到的物体效果好像在屏幕的前面。例如在渲染火焰喷射效果时，出屏能给人一种火焰烧到人的感官效果。在常规的GPU渲染的投影变换阶段，例如采用OpenGL进行渲染，视点在原点，沿着-z方向观察，会形成一个金字塔形的平截头体，即由两个一远一近、相互平行的平面(称为远平面和近平面)截断而形成的一个锥体。任何在锥体外的图元都会被裁剪掉，留在锥体内的图元会经过透视变换，投影到近平面上，透视变换得到的伪深度作为像素是否可见的判断依据。若简单的利用视点位移和深度信息，只会将近平面后面的图元投影到近平面上，只能实现入屏的立体效果。

发明内容

根据本发明的第一方面，本发明提供一种双目三维图形渲染方法，包括投影变换步骤，所述投影变换步骤包括：在近平面和远平面之间增加中平面作为投影面，将近平面与远平面之间的图元投影到中平面上。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种立体影像重现方法，包括：

创建步骤：创建用于分别存放不同视点的图像数据的至少两个视帧缓冲区；

渲染步骤：接收至少两种视点的包含三维图形的数据，对每个视点的数据进行渲染，所述渲染包括使用如上所述的双目三维图形渲染方法，将渲染结果存入对应的视帧缓冲区；

合成步骤：将所述至少两个视帧缓冲区中的渲染结果进行合成得到立体帧，输出所述立体帧。

根据本发明的第三方面，本发明提供一种立体影像重现系统，包括：

创建模块，用于创建用于分别存放不同视点的图像数据的至少两个视帧缓冲区；

渲染模块，用于接收至少两种视点的包含三维图形的数据，对每个视点的数据进行渲染，所述渲染包括使用如上所述的双目三维图形渲染方法，将渲染结果存入对应的视帧缓冲区；

合成模块，用于将所述至少两个视帧缓冲区中的渲染结果进行合成得到立体帧，输出所述立体帧。

根据本发明的第四方面，本发明提供一种双目三维图形渲染与显示系统，包括：

存储设备，用于保存包含三维图形的数据文件；

处理器，用于对所述存储设备中的数据文件进行解析处理；

处理器内存，用于提供分别存放不同视点的数据的至少两个视帧缓冲区；

图形处理器，用于对所述处理器处理后的数据文件实现三维图形渲染，所述渲染包括使用如上所述的双目三维图形渲染方法，生成不同视点的视帧；

所述处理器内存还用于存放所述图形处理器生成的不同视点的视帧；

所述处理器还用于对所述不同视点的视帧进行合成，得到立体帧；

三维显示器，用于显示所述立体帧。