用来对光进行建模的方法与系统技术方案

提供了一种用来对时间与空间中的光建模的方法和系统。本发明专利技术的方法和系统收集例如电影布景上不同位置与时间上的光读数（３０２，３０４，３０６），以构造用于视觉效果（ＶＦＸ）合成的光模型（３０８）。该光模型表示对于预定物理空间的跨越空间和／或时间的光分布。然后利用该光模型，可以预测或者内插在未为其获得特定光读数的中间或者其他位置和／或时间上的照明（３１４）。可以使用光模型来绘制场景中的对象（例如自然或者ＣＧ元素），就好像其在该空间中一样。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一般地，本专利技术涉及计算机图形处理与显示系统，更具体地，涉及用来在时间与空间中对光进行建模的方法与系统。
技术介绍
对于电影(motion picture)的制作，经常希望结合数字绘制的图像与例如可由传统胶片相机或者更现代的数字相机捕获的实际场景的图像。例如，可能希望在所拍摄的场景内以数字方式创建利用传统特效工具来制作会更费钱甚或不可能的视觉效果(VFX)。但是，人们还希望视觉效果看起来完全真实，以保持现实的幻觉。现有技术中已知有用来绘制数字对象以插入到摄影图像中的方法，包括有时被称为“基于图像的照明”的方法。简单地说，基于图像的照明指以下活动收集关于在所拍照或者所捕获的场景中的特定点处的照明的现实世界信息，然后利用该信息来绘制数字对象。由此，所绘制的对象被以与仿佛其为位于该场景中的真实对象相同的方式照射，并且可以将所绘制的对象插入到场景的照片图像(或者视频帧序列)中，而不会显得与周围环境不合适。 当前存在几种用来捕获空间中点的全局照明的方法。当前的技术方案包括拍摄球形镜球(spherical mirror ball)的几幅高动态范围的画面，或者利用专用相机拍摄高动态范围的全景画面等等。最简单的方法为使用常规相机来拍摄位于场景中的镜射球(mirrored ball)的照片。镜射球实际反射了其周围的整个世界，而不仅仅是朝向相机的半球。从该球外圆周反射的光线从环境的后半部分扫向相机。利用常规相机来获得全方向图像的另一种方法为拍摄朝向不同方向的许多画面的拼图，并且利用现有技术公知的图像拼接程序来组合它们。一种在每次拍摄时都覆盖特别大的区域的好方法是使用鱼眼镜头，其使用户能够以少至两个的图像覆盖全部视野。最后一种技术为使用特殊的扫描全景相机，例如可从德国的SpheronVR AG购得的PanoCamTM相机，其利用在旋转相机头上的垂直行的图像传感器来扫描通过360度的视野。但是，为了进行光测量，需要正确检定和校准专门相机与球形镜球。另外，这些系统用来仅仅捕获空间中的一个点以及时间上的一个时刻的照明是足够的。但是VFX应用一般要求有空间中整个区域的照明信息，例如电影布景，并且有时在照明环境变化时要求有对于一段时间的照明信息。 其他方法使用相机阵列来捕获光信息。因为在相机阵列中将相机均匀地放置在平坦平面上，所以相机阵列的视野限于特定角度以及特定空间位置。在VFX应用中，一般需要大得多的视野与(几乎在每个位置处的)光信息，因此当前的相机阵列技术方案对于VFX应用有限制。 另外，现有的系统不收集来自多个位置和/或多个时间上的照明信息。现有系统没有系统地构造允许其预测或者内插其他位置和/或各个时间上的照明的照明模型。因此，现有用于VFX合成(compositing)的系统的功能限于其中捕获简单全局照明以及对其建模就足够了的情况。
技术实现思路
提供了一种用来对电影布景上的在布景的不同位置上以及不同时间上的照明建模的方法与系统。本专利技术的方法与系统按照需要收集不同位置与时间上的照明读数，以构造用于视觉效果(VFX)合成的光模型。然后利用该光模型，可以预测或者内插在未为其获得特定照明读数的其他位置和/或时间上的照明。 本专利技术的方法与系统收集某个预定物理空间中多个位置和/或多个时间上的光信息(例如多个位置上的光读数，从其可以获得光信息的多个点处的画面或者图像等等)，并且为该预定物理空间构造表示跨越空间和/或时间的光分布的光模型。该光分布模型可以表征或者近似时间与空间中的辐射亮度(radiance)函数，其中该辐射亮度为在给定位置与方向上的光强度。可以在计算场景中特定点的辐射亮度值时构造光分布模型。光分布模型可以包括如何内插在未捕获光信息的位置与时间处的光。然后可以使用光模型来绘制对象(例如自然或者CG元素)，就仿佛其在该空间中一样。对于绘制处理，在空间的(多个)预定位置与时间的(多个)时刻处进行光内插/预测。然后可以将所绘制的对象合成到某场景中，例如从其收集光信息的场景或者背景板中。 根据本专利技术的一个方面，提供了一种用来对预定物理空间中的光建模的方法。该方法包括获取在第一空间位置处的至少一个第一光读数以及在第二空间位置处的至少一个第二光读数；以及根据所述至少一个第一光读数以及至少一个第二光读数，构造所述预定物理空间中的光分布模型。所述方法还包括根据所述光分布模型，预测一空间位置处的光强度。 在另一个方面，所述方法还包括获取至少一个第一时刻以及至少一个第二时刻处的所述至少一个第一光读数；以及根据所述光分布模型，预测不同于所述至少一个第一时刻以及至少一个第二时刻的另一时刻处的所述第一空间位置处的光强度。 根据本专利技术的另一个方面，一种用来创建场景的新图像的方法包括获取预定时间处的场景的图像；确定该场景的三维坐标；根据所述预定时间与三维坐标，预测在该场景的选定空间位置处的光信息；以及利用所预测的光信息，绘制该场景选定空间位置处的对象。 在另一个方面，提供了一种用来对预定物理空间中的光建模的系统。该系统包括至少两个传感器，其被配置来获取在第一空间位置处的至少一个第一光读数以及在第二空间位置处的至少一个第二光读数；以及后处理设备，其被配置来创建至少一个光模型；该后处理设备包括光模型构造器，其被配置来从所述至少一个第一光读数以及至少一个第二光读数，确定所述预定物理空间的至少一个第三空间位置的辐射亮度，以创建所述预定物理空间中的光分布模型。 在另一个方面，提供了一种可由机器读取的程序存储设备，其以有形方式包含可由该机器执行的指令程序，以执行用来对预定物理空间中的光建模的方法步骤，该方法包括获取在第一空间位置处的至少一个第一光读数以及在第二空间位置处的至少一个第二光读数；以及根据所述至少一个第一光读数以及至少一个第二光读数，构造所述预定物理空间中的光分布模型，其中所述构造光分布模型包括从所述至少一个第一光读数以及至少一个第二光读数，确定所述预定物理空间的至少一个第三空间位置的辐射亮度；以及根据所述光分布模型，预测第四空间位置处的光强度。 附图说明 从以下结合附图的对优选实施例的详细描述，将描述或者可以看出本专利技术的这些与其他方面、特征、以及优点。 在附图中，类似的附图标记表示类似的元件 图1为根据本专利技术一个方面的用来对时间与空间中光建模以及使用光模型进行视觉效果(VFX)合成的系统的示范性图示； 图2为根据本专利技术一个方面的一个可能的布景中用来对光建模以及使用光模型进行视觉效果(VFX)合成的示范性系统设置； 图3为根据本专利技术一个方面的用来对时间与空间中光建模以及使用光模型预测光的示范性方法的流程图； 图4显示根据本专利技术一个方面的用来将一个图像的像素强度转换为光与方向强度的技术； 图5显示根据本专利技术一个方面的用来匹配像素以及使用至少两个图像之间的三角测量来识别三维(3D)空间中的场景点的技术； 图6显示根据本专利技术一个方面的用来内插场景中新位置处的光的强度和方向的技术；以及 图7为根据本专利技术一个方面的用于VFX合成的示范性方法的流程图。 应该理解，附图完全是用来说明本专利技术的思路，而不一定是显示本专利技术唯一可能配置。 具体实施例方式 应该理解附图中所示的元件可以各种形式的硬件、软件、或者其组合来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来对预定物理空间中的光建模的方法，该方法包括：　获取在第一空间位置处的至少一个第一光读数以及在第二空间位置处的至少一个第二光读数（３０２，３０４，３０６）；以及　根据所述至少一个第一光读数以及至少一个第二光读数，构造所述预 定物理空间中的光分布模型（３０８）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：阿纳B贝尼特斯，张冬青，吉姆A范彻，
申请(专利权)人：汤姆森特许公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]