[发明专利]一种基于OpenGL的目标光场创建方法

说明书

本发明公开了一种基于OpenGL的目标光场创建方法，包括以下步骤：OpenGL读取计算机三维模型数据；通过OpenGL模型矩阵将模型坐标转换为世界坐标；通过OpenGL视图矩阵将世界坐标转换为相机坐标；通过OpenGL投影矩阵将相机坐标转换为投影图像坐标；OpenGL依照投影图像坐标对投影图像进行绘制并完成存储。该方法不仅能够实现三维场景的实时光场获取、映射和计算，大幅度提高算法的速度和准确性，而且无须使用相机对目标光场进行过采样，使用起来也更加方便。

技术领域

本发明涉及光场显示技术领域，特别是一种基于OpenGL的目标光场创建方法。

背景技术

三维显示技术是未来显示技术发展的重要方向之一，它通过让观察者获取到二维显示技术所不具有的深度信息，从而产生更真实的视觉感受。1996年来自美国的学者M.Levoy和P.Hanrahan提出了三维场景的光场绘制方法，催生了基于光场重构的三维显示技术蓬勃发展。其原理是通过精确再现三维物体空间光场分布来实现真实空间三维显示，具备了裸眼、全景、观察者数目不受限制等诸多化点，是一种优秀的三维显示技术。

目前，光场重构三维显示技术的主要问题在于目标光场的创建方法单一，市场上仅有基于3Dmax模型软件的目标光场创建方法，此方法的实时性，准确性，通用性都较低，不足以支撑光场显示技术的发展。OpenGL作为一个开源的图形程序接口，已经被广泛地应用于虚拟现实、三维显示、图形学等领域。作为一个跨平台、跨程序语言的图形API，它可直接依托于Visual Studio、Eclipse等集成开发平台，实现三维场景的实时光场获取、映射和计算，大幅度提高算法的速度和准确性。同时与3Dmax软件相比，OpenGL对相机画幅的宽高比没有4:3的约束，也无须使用相机对目标光场进行过采样，使用起来也更加方便。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于OpenGL的目标光场创建方法，通过在OpenGL中读取三维模型数据，并利用模型矩阵，视图矩阵，投影矩阵处理，最终实现四维目标光场的创建。该基于OpenGL的目标光场创建方法不仅能够实现三维场景的实时光场获取、映射和计算，大幅度提高算法的速度和准确性，而且无须使用相机对目标光场进行过采样，使用起来也更加方便。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于OpenGL的目标光场创建方法，包括以下步骤：

a、OpenGL读取计算机三维模型数据；

b、通过OpenGL模型矩阵将模型坐标转换为世界坐标；

c、通过OpenGL视图矩阵将世界坐标转换为相机坐标；

d、通过OpenGL投影矩阵将相机坐标转换为投影图像坐标；

e、OpenGL依照投影图像坐标对投影图像进行绘制并完成存储。

光场显示系统所显示的虚拟场景内容可来自于计算机三维模型，或者某三维模型的不同视角图像。为便于实现动态可交互的显示场景，常采用计算机三维模型作为内容数据源。计算机三维模型的格式众多，每个公司或软件都可以定义自己的格式，常见格式包括.obj、.max、.fbx、.dae、.x等，它们虽然数据封装形式有所不同，但是所包含的信息基本类似，无外乎三维模型的顶点、面片、法线方向、纹理等信息。计算机显示三维模型的核心是三角面片化处理，即将三维场景表面转化成一系列三角形的集合，各类三维模型格式就在致力于记录这些三角形的位置和颜色。因为OpenGL具有高效自由的图形图像绘制性能，所以在步骤a中选用OpenGL直接对光场显示需要的计算机三维模型数据进行读取。

作为一种优选的实施方式，所述步骤b具体如下：