[发明专利]一种基于光照渲染的AR场景的虚拟雕刻方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于光照渲染的AR场景的虚拟雕刻方法及系统，属于图像处理领域。包括：对移动终端摄像头采集到的AR场景图像，识别出待雕刻目标物；从待雕刻目标物分割出雕刻区域；根据输入的雕刻内容参数，生成雕刻内容；对雕刻内容进行布局，得到原始雕刻内容图像；根据原始雕刻内容图像各像素的位置信息，计算各像素对应的深度，生成雕刻内容的三维模型；根据光照方向和光照强度，对雕刻内容的三维模型进行光照渲染，并映射到二维平面，得到光照渲染后图像；根据雕刻区域，将光照渲染后图像与AR场景图像进行合成，得到虚拟雕刻后图像。本发明对光照相关参数进行估计，对雕刻内容进行光照渲染，使得雕刻内容的光照效果与AR场景具有一致性。

技术领域

本发明属于图像处理领域，更具体地，涉及一种基于光照渲染的AR场景的虚拟雕刻方法及系统。

背景技术

如今，AR(Augmented Reality，现实增强)技术飞速发展，相关的应用也不断涌现。越来越多的AR应用，诸如广告宣传、导览、辅助医疗等应用走进了人们的日常生活。但多数的AR素材为提前制作好的固定素材，这就限制了素材的丰富性。采用虚拟刻字的方法来实时生成AR素材，既能提高AR应用的开发普及效率，同时能够提升AR应用的丰富性。

现有可用于AR场景中虚拟刻字的方法有：1)通过相关的图像处理软件进行手工处理合成。但这样处理耗时，且处理效果跟进行处理的人的经验有关。此外，由于缺乏AR场景信息，例如，天气、光照、位置、时间等，不能很好地与AR场景相融合，更无法与AR场景的变化相应的实时渲染，无法灵活的应用于AR场景。2)计算机虚拟雕刻方法，例如，专利CN102509355A公开了一种面向书法汉字的计算机虚拟雕刻方法，该方法虽然能够构造出虚拟雕刻作品的3维模型，但是在光照缺乏与AR场景的融合，同时，缺乏对纹理上的处理，难以达到与AR场景相融合的效果。同时，该方法要求输入汉字书法图像这类具在字形上具有灰度信息的图像，在雕刻上有很大的局限性，无法定制内容，这也就阻碍了应用于AR场景。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有技术虚拟雕刻与AR场景难以融合的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种基于光照渲染的AR场景的虚拟雕刻方法，该方法包括以下步骤：

S1.对移动终端摄像头采集到的AR场景图像，识别出待雕刻目标物；

S2.从待雕刻目标物分割出雕刻区域；

S3.根据输入的雕刻内容参数，生成雕刻内容；

S4.对雕刻内容进行布局，得到原始雕刻内容图像；

S5.根据原始雕刻内容图像各像素的位置信息，计算各像素对应的深度，生成雕刻内容的三维模型；

S6.根据光照方向和光照强度，对雕刻内容的三维模型进行光照渲染，并映射到二维平面，得到光照渲染后图像；

S7.根据雕刻区域，将光照渲染后图像与AR场景图像进行合成，得到虚拟雕刻后图像。

具体地，步骤S3中，输入雕刻内容信息的方式有以下两种：1)自定义书写方式，由终端设备绘制而来，同时输入字符的颜色；2)标准输入方式，由字符、字体、大小、粗细、颜色组成。

具体地，步骤S5中，像素的深度计算公式如下：

dep(x,y)＝ln(dist(x,y)-1)

其中，(x,y)表示雕刻内容中像素的位置信息，dist(x,y)为坐标为(x,y)的像素到雕刻内容边缘的最短距离。

具体地，步骤S5中，将平面坐标(x,y)及其对应的深度dep(x,y)组合为(x,y,d)，作为带有深度信息的雕刻内容图像的像素点。

具体地，步骤S6包括以下步骤：