[发明专利]一种可优化视觉遮挡场景的光场绘制的方法

权利要求书

1.一种可优化视觉遮挡场景的光场绘制的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)定义遮挡概率模型：采用7维的全光函数F(x,y,z,θ,φ,λ,t)描述在时间t，相机捕获场景的位置(x,y,z)和方向(θ,φ)，在一个静止的场景中，假定光线传输为均匀分布，那么可把7维的全光函数简化成5维全光函数，即F(x,y,z,θ,φ)，则相机捕获场景信息时遮挡覆盖的区域定义为函数A(x,y,z,θ,φ)表示，遮挡物体所占视觉的覆盖区域，用函数B(x,y,z,θ,φ)表示，其中，(x,y,z)表示相机的空间位置，(θ,φ)表示相机的方向，那么遮挡程度s(x,y,z,θ,φ)可表示为公式(1)：

2)用遮挡数学模型描述遮挡大小随着相机位置和方向变化：选择5维全光函数中2维位置(x,z)和1维方向θ，即得到3维光场F(x,z,θ)，给定一个相机，当相机的方向没有旋转和固定不变的时候，改变相机的位置(x)，遮挡程度近似是一个高斯函数为公式(2)：

其中，o(x)是遮挡因子，当x≥0时候，有o(x)＝1表示没有遮挡，当x＜0的时候，有o(x)＝0表示完全遮挡，x₀表示遮挡物体的中心；

当相机移动的距离为相机与物体之间的距离z的时候，遮挡程度近似是一个指数函数，可写为公式(3)：

p(z)＝o(κ-z)a^z (3)，

这里0＜a＜1且a由遮挡物体的大小决定；

当旋转相机方向的时候，遮挡程度函数可写为公式(4)：

这里θ₀是相机方向没有旋转的角度；

3)计算概率密度函数：当相机的位置和方向同时变化的时候，遮挡概率密度函数可写为公式(5)：

p(x,z,θ)＝∠(x,z,θ,∑) (5)，

这里∠(·)是逻辑函数，它可以表示为公式(6)：

定义一个可见量化函数如公式(7)：

u＝[u(x,z,θ)],(x,z,θ)∈R (7)，

其中，u(x,z,θ)＝1表示可见，u(x,z,θ)＝0表示不可见，那么给定一个相机参数c＝[(x,z,θ)],(x,z,θ)∈R，相机位置和方向的可见度概率密度函数可以写为p(u|c)，在这种情况下，相机可见度的概率密度函数p(u|c)可以写为公式(8)：

p(u|c)＝∠(x,z,θ,∑) (8)，

此外，根据条件概率密度函数性质，给定一个相机参数的情况下的遮挡概率函数可为公式(9)：

4)描述视觉遮挡随着相机的位置变量中的左右移动变量(x)的变化规律：视觉遮挡随着相机的位置变量中的左右移动变量(x)的变化规律呈现近似高斯函数，即：给定一个存在遮挡的场景，被遮挡的物体长度是L₂，遮挡物体的长度是L₁，观察位置到车的距离是d₁、到墙的距离是d₂，那么遮挡的评分大小可写为公式(10)：

这里，G₁是被遮挡物体表面几何形状，G₂是遮挡物体表面几何形状，O(x,z,θ)是遮挡计算函数，表达式为公式(11)：

这里Δd＝d₂-d₁，当相机移到物体中心x＝x₀，以及相机方向没有旋转θ＝0的时候，遮挡评分是最大的，即如公式(12)所示：

这个情况下，遮挡是最大的，那么遮挡概率函数如公式(13)所示：

最后，给定一个相机的位置和方向都发生变化的时候，遮挡评分和隐含层之间的联合概率如公式(14)所示：

两层之间的权重参数更新，即l^th隐含层和(l+1)^th隐含层之间的计算如下如公式(15)、(16)和(17)所示：

采用公式(15)、(16)和(17)的迭代运算，可以更新两层之间权重和遮挡评分参数。