[发明专利]一种基于贝塞尔曲线的多视图投影方法

权利要求书

1.一种基于贝塞尔曲线的多视图投影方法，其中，基于贝塞尔曲线的多视图投影相机模型称为交换相机，其特征在于，基于贝塞尔曲线的多视图投影方法主要包括以下三个步骤：

步骤(1)、计算构造交换相机的参数：视图提供者选择一个工作区的中心O，结合视图提供者的视点位置V₂和视图接收者的视点位置V₁在同一高度形成一个投影水平面π，在V₂O之间按固定比例选取P₂，在V₁O之间按固定比例选取点P₁，P₂和P₁即为贝塞尔曲线的两个端点；

步骤(2)、优化贝塞尔曲线：控制点C₂是位于P₂V₂的方向上的点，C₁是位于P₁O方向上的点，在P₂V₂方向上等距离地取C₂的150个采样点，在P₁O上取C₁的100个采样点，进行两两组合，可以得到150*100条不同的贝塞尔曲线，接着对每条曲线进行评估，选择分数最好的那一条曲线作为交换相机的投影曲线；对于每条曲线的评估需要先计算以V₁为视点的视景体，在曲线上以P₂为起点，以P₁为终点，按顺序在贝塞尔曲线上取一定数量的采样点，并且按顺序计算出过采样点的法线n_k，即垂直于切线的直线； 对于每一条法线，按顺序计算法线与用户视景体的交点，统计出错误交点的个数e_k，用所有错误交点数的总和，计算被评估曲线的分数； 最终选择分数最高的那一条作为最优解；

步骤(3)、使用交换相机对输入顶点进行投影，对于每一个输入的待渲染几何面片的顶点Q，需要判断该顶点所属的区域，根据不同的区域采取不同的投影策略。

2.根据权利要求1所述的一种基于贝塞尔曲线的多视图投影方法，其特征在于，

工作区是用户和协作者共同工作的区域；

用户区是离用户最近的部分，该区域包括协作者的虚拟化身；

过渡区域是连接工作区和用户区的区域。

3.根据权利要求1所述的一种基于贝塞尔曲线的多视图投影方法，其特征在于，所述步骤(3)、对输入顶点使用交换相机进行投影，对于每一个输入的顶点Q，需要判断该顶点所属的区域，根据不同的区域采取不同的投影策略，具体包括：

对于用户区的顶点，不需要做任何变化，以用户的摄像机参数，以V₁位视点按透视投影的方式直接投影得到投影点Q_p；

对于工作区的顶点，不需要做任何变化，以协作者的摄像机的参数，以V₂为投影视点按传统的方式投影得到投影点Q_p；

对于过渡区的顶点，为了在工作区和用户区之间产生连续的变化，需要依赖贝塞尔曲线来投影；记输入的顶点为Q，首先基于贝塞尔曲线的参数t通过二分查找法从贝塞尔曲线上找到一个包含点Q的垂直平面，计算出一个满足条件的值t计算出垂直平面π_t，同时计算出贝塞尔曲线上的对应的点P_t和法线n_t；然后计算Q在平面π_t上的以P_t为坐标系原点的坐标(x_t,y_t)，然后把(x_t,y_t)按比例缩小得到Q₁在π₁上以P₁为坐标系原点的坐标(x₁,y₁)；其中比例因子f的计算公式为：

f＝V₁P₁/(V₂P₂+(V₁P₁-V₂P₂)t)；

在平面π₁内以P₁为坐标系原点，根据Q₁的坐标(x₁,y₁)计算出Q₁的坐标，最后投影点Q_p结合用户摄像机的投影参数按传统的投影方式计算得到；

所有三种类型的顶点Q的投影点Q_p的深度z以用户视图下的顶点Q的深度作为反投影点Q′的深度，最后以用户摄像机的投影参数将Q_p反投影得到顶点变换的结果Q′。