一种三维场景的视觉上的空间分辨率增强方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种三维场景的视觉上的空间分辨率增强方法及系统。该方法包括：对特定的三维场景进行渲染，获取所述三维场景的不同视角的元图，所述不同视角的元图形成光场平面；获取所述光场平面的投射光线的高频部分的渲染信息，获取高分辨率的渲染帧；将所述高分辨率的渲染帧分解为低分辨率的子序列帧；以高刷新频率显示所述低分辨率的子序列帧。本发明专利技术提供的三维场景视觉上的空间分辨率的增强方法及系统，通过获取三维场景的高分辨率的渲染帧分解为低分辨率的子序列帧，并以高刷新频率显示所述低分辨率的子序列帧，利用人眼的积分特性实现子序列帧的融合，在不增加硬件开销的条件下，增强了三维场景的视觉上的空间分辨率，提供拟真的3D效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3D显示
，尤其涉及一种三维场景的视觉上的空间分辨率增强方法及系统。
技术介绍
人眼在自然界中看到的物体都是3D的表现形式，然而当前广泛使用的显示器只能提供平面图像，不能提供真实的视觉体验。随着3D视觉技术的不断发展，立体显示越来越成为未来显示技术发展的关键。人眼能从二维空间平面的视网膜影像感知到三维空间从而产生深度直觉，依赖于深度线索的暗示。目前普遍使用的三维场景显示方法包括基于双目视差的立体成像技术、全息成像技术以及集成成像技术等。基于双目视差的立体显示系统的技术实现与硬件要求简单，利用分屏显示器和透镜实现，是目前能够广泛使用的3D显示技术。其原理在于通过有色过滤器、偏振片以及电子开关通道为观测者左右眼分别提供对应的视差图像，使用各种通道分别将左眼和右眼的图像呈现给双眼，例如VR眼镜OculusRift等。然而这种立体显示技术只能满足基于双目视差的深度线索，不能提供具有物理真实感的3D视觉体验。全息成像技术具有记录和再现两个过程。首先利用干涉原理将光波的振幅和相位信息记录在介质中，根据衍射原理当光波照射介质可重现三维场景。由于保留了原有物光波的全部振幅和相位信息，故再现场景与原场景具有完全相同的三维特性，能够提供完整的深度线索。但由于激光全息图的记录过程要求采用相干光源，往往在暗室条件下操作，同时还要求设备具有高度的稳定性，这些都大大限制了它的应用范围。目前激光全息技术仅限于记录静止的物体，而且显示的颜色范围有限，因而全息3D显示不适用于更高要求的视频通信以及需要实时处理的显示系统。集成成像技术同样具有记录和再现两个过程。首先利用微透镜阵列对空间场景成像记录，CCD位于透镜阵列焦平面处获得光场，每个小透镜生成对应不同视角三维场景的成像即元图。然后利用具有同样参数微透镜阵列，根据光路可逆原理，微透镜阵列把元图透射出来的光线聚集还原，从而在透镜阵列的前方重建出场景。集成成像技术可以满足大部分深度线索，通过对三维场景进行渲染得到光场，可以直接利用微透镜阵列实现三维场景的再现过程。但在同一屏幕上同时呈现不同视角的元图会导致视觉上的空间分辨率受到严重限制，呈现出不清晰的三维效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：现有的三维场景显示方法视觉上的空间分辨率低、对硬件条件要求高的问题。为解决上述技术问题，本专利技术一方面提出了一种三维场景的分辨率增强方法，该方法包括：对特定的三维场景进行渲染，获取所述三维场景的不同视角的元图，所述不同视角的元图形成光场平面；获取所述光场平面的投射光线的高频部分的渲染信息，获取高分辨率的渲染帧；将所述高分辨率的渲染帧分解为低分辨率的子序列帧；以高刷新频率显示所述低分辨率的子序列帧。可选地，所述对特定的三维场景进行渲染包括：以微透镜阵列中每一个微透镜的光心位置为光线起点，对特定的三维场景进行光线追踪渲染。可选地，所述获取所述光场平面的投射光线的高频部分的渲染信息包括：对所述光场平面的投射光线进行过采样，获取所述光场平面的投射光线的高频部分的渲染信息。可选地，所述将所述高分辨率的渲染帧分解为低分辨率的子序列帧，包括：建立人眼视觉响应模型，根据所述人眼视觉响应模型将所述高分辨率的渲染帧分解为低分辨率的子序列帧。可选地，所述高刷新频率大于人眼临界闪烁频率。本专利技术另一方面提出了一种三维场景分辨率的增强系统，该系统包括：三维场景渲染单元，用于对特定的三维场景进行渲染，获取所述三维场景的不同视角的元图，所述不同视角的元图形成光场平面；高分辨率渲染帧获取单元，获取所述光场平面的投射光线的高频部分的渲染信息，获取高分辨率的渲染帧；子序列帧获取单元，将所述高分辨率的渲染帧分解为低分辨率的子序列帧；子序列帧显示单元，用于以高刷新频率显示所述低分辨率的子序列帧。可选地，所述三维场景渲染单元，进一步用于：以微透镜阵列中每一个微透镜的光心位置为光线起点，对特定的三维场景进行光线追踪渲染，获取所述三维场景的不同视角的元图，所述不同视角的元图形成光场平面。可选地，所述高分辨率渲染帧获取单元，进一步用于：对所述光场平面的投射光线进行过采样，获取所述光场平面的投射光线的高频部分的渲染信息，获取高分辨率的渲染帧。可选地，所述子序列帧获取单元，进一步用于：建立人眼视觉响应模型，根据所述人眼视觉响应模型将所述高分辨率的渲染帧分解为低分辨率的子序列帧。可选地，所述高刷新频率大于人眼临界闪烁频率。本专利技术提供的三维场景视觉上的空间分辨率的增强方法及系统，通过获取三维场景的高分辨率的渲染帧分解为低分辨率的子序列帧，并以高刷新频率显示所述低分辨率的子序列帧，利用人眼的积分特性实现子序列帧的融合，在不增加硬件开销的条件下，增强了三维场景的视觉上的空间分辨率，提供拟真的3D效果。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1示出了本专利技术一个实施例的三维场景的视觉上的空间分辨率增强方法的流程示意图；图2a示出了本专利技术一个实施例的光线追踪渲染光场的光线投射方法的示意图；图2b示出了本专利技术一个实施例的渲染得到的光场平面的示意图；图3示出了本专利技术一个实施例的获取投射光线的高频部分的渲染信息的示意图；图4示出了本专利技术一个实施例的三维场景的视觉上的空间分辨率的增强系统的流程示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的实施例进行详细描述。图1示出了本专利技术一个实施例的三维场景的视觉上的空间分辨率增强方法的流程示意图。如图1所示，该实施例的三维场景的视觉上的空间分辨率增强方法，包括：S11：对特定的三维场景进行渲染，获取所述三维场景的不同视角的元图，所述不同视角的元图形成光场平面；S12：获取所述光场平面的投射光线的高频部分的渲染信息，获取高分辨率的渲染帧；S13：将所述高分辨率的渲染帧分解为低分辨率的子序列帧；S14：以高刷新频率显示所述低分辨率的子序列帧。本实施例的三维场景视觉上的空间分辨率的增强方法，通过获取三维场景的高分辨率的渲染帧分解为低分辨率的子序列帧，并以高刷新频率显示所述低分辨率的子序列帧，利用人眼的积分特性实现子序列帧的融合，在不增加硬件开销的条件下，增强了三维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维场景的视觉上的空间分辨率增强方法，其特征在于，包括：对特定的三维场景进行渲染，获取所述三维场景的不同视角的元图，所述不同视角的元图形成光场平面；获取所述光场平面的投射光线的高频部分的渲染信息，获取高分辨率的渲染帧；将所述高分辨率的渲染帧分解为低分辨率的子序列帧；以高刷新频率显示所述低分辨率的子序列帧。

【技术特征摘要】
1.一种三维场景的视觉上的空间分辨率增强方法，其特征在于，
包括：
对特定的三维场景进行渲染，获取所述三维场景的不同视角的元
图，所述不同视角的元图形成光场平面；
获取所述光场平面的投射光线的高频部分的渲染信息，获取高分
辨率的渲染帧；
将所述高分辨率的渲染帧分解为低分辨率的子序列帧；
以高刷新频率显示所述低分辨率的子序列帧。
2.根据权利要求1所述的三维场景的视觉上的空间分辨率增强方
法，其特征在于，所述对特定的三维场景进行渲染包括：
以微透镜阵列中每一个微透镜的光心位置为光线起点，对特定的
三维场景进行光线追踪渲染。
3.根据权利要求1所述的三维场景的视觉上的空间分辨率增强方
法，其特征在于，所述获取所述光场平面的投射光线的高频部分的渲
染信息包括：
对所述光场平面的投射光线进行过采样，获取所述光场平面的投
射光线的高频部分的渲染信息。
4.根据权利要求1所述的三维场景的视觉上的空间分辨率增强方
法，其特征在于，所述将所述高分辨率的渲染帧分解为低分辨率的子
序列帧，包括：
建立人眼视觉响应模型，根据所述人眼视觉响应模型将所述高分
辨率的渲染帧分解为低分辨率的子序列帧。
5.根据权利要求1所述的三维场景的视觉上的空间分辨率增强方
法，其特征在于，所述高刷新频率大于人眼临界闪烁频率。
6.一种三维场景的视觉上的空间分辨率增强系统，其特征在于，
包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓仰东，王旭阳，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11