【摘要】 一种计算机图形学技术领域的基于图像的真实光源获取及重光照的方法，步骤一，利用投影仪采用光线扫描的方法投射出基本光源，建立基本光源的光线与物体表面出射的光线的对应关系；步骤二，利用单应性矩阵建立照相机视角和投影仪视角图像的点点对应关系，在基本光源和真实光源照射下，由照相机分别采集材质均匀的漫反射平面的照片，建立真实光源和基本光源之间的对应关系；步骤三，将步骤一中得到的每根光线对应的基图像与步骤二得到的真实光源与基本光源的对应关系相乘，并把所有图像叠加起来获得重光照的结果。本发明利用投影仪-照相机系统实现了对真实光源的重光照，简化了对真实光源的采集。 【专利类型】发明授权 【申请人】上海交通大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】200240 上海市闵行区东川路800号 【申请人地区】中国 【申请人城市】上海市 【申请人区县】闵行区 【申请号】CN200810041933.X 【申请日】2008-08-21 【申请年份】2008 【公开公告号】CN101354784B 【公开公告日】2010-10-13 【公开公告年份】2010 【授权公告号】CN101354784B 【授权公告日】2010-10-13 【授权公告年份】2010.0 【IPC分类号】G06T5/50; G06T15/50; G06T1/00 【发明人】杨旭波; 肖双九; 陈一帆; 丁晓东 【主权项内容】1.一种基于图像的真实光源获取及重光照的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一，投影仪采用光线扫描的方法投射出基本光源，基本光源投射到到物体上，由照相机捕捉物体的反射光并采集基图像，建立基本光源的入射光线与物体表面的出射光线的对应关系； 所述建立基本光源的入射光线与物体表面的出射光线的对应关系，具体如下：根据照相机采集基图像和投影仪依次投射的白色象素点集合块，建立入射光线和出射光线的一一对应关系，以及入射光线和出射光线光强、色彩上的对应反射比例关系，具体如下： Le-p-o(xc，yc)＝Li-p(xp，yp)fr-o(xp，yp，xc，yc)， 其中，R＝fr-o(xp，yp，xc，yc)为物体的反射函数，(xp，yp)记录的是在投影仪上控制出射光线的白色象素点集合块的坐标，(xc，yc)记录的是出射光线在基图像中的成像坐标，其中，Li-p(xp，yp)记录了投影仪投出的入射光线投向物体表面的的光强、色彩和对应的投影仪坐标，Le-p-o(xc，yc)记录了照相机捕捉到的从物体表面反射出的出射光线的光强、色彩和对应的相机坐标； 步骤二，利用单应性矩阵建立照相机视角和投影仪视角图像的点点对应关系，在基本光源和真实光源照射下，由照相机分别采集材质均匀的漫反射平面的照片，建立真实光源和基本光源之间的对应关系，其中，基本光源与步骤一的基本光源是同一个光源，真实光源是需要模拟的光源； 所述利用单应性矩阵建立照相机视角和投影仪视角图像的点点对应关系，具体为： 首先，用投影仪投出一个棋盘格图像，由照相机捕捉棋盘格在采集平面上的成像，然后，使用OpenCV来查找到原始棋盘格和棋盘格在采集平面上成像的对应角点，对于每一对互相匹配的四边形面片，确定这两个面片间的单应性矩阵，根据所有匹配面片间的单应性矩阵，建立投影仪和照相机平面之间的几何映射，并利用所得这些单应性矩阵，建立从采集平面反射出来的光线和投影仪投出的光线的一一对应关系(xp，yp)--(xc，yc)； 所述在基本光源和真实光源照射下，由照相机分别采集材质均匀的漫反射平面的照片，建立真实光源和基本光源之间的对应关系，包括如下具体步骤： 首先，分别采集基本光源和真实光源照射采集平面的成像，具体为：先用投影仪投出全屏的白色光，由照相机捕捉采集平面上的图像，然后移除投影仪，在同样的位置投射出需模拟的真实光源，由相机捕捉此时采集平面上的图像； 然后，利用单应性矩阵将基本光源与真实光源的成像映射回投影仪视角，即将照相机捕捉到的出射光线的的坐标对应回投影仪对应入射光线的坐标； 最后，采集完图像后，对采投影仪在采集平面上的成像以及采集真实光源在采集平面上的成像，利用步骤一得到的光源入射光线和平面出射光线的一一对应关系，建立采集平面对投影仪光源的反射方程，具体如下：Le-p-s(xc，yc)＝Li-p(xp，yp)fr-s(xp，yp，xc，yc)，建立采集平面对真实光源的反射方程，具体如下：Le-r-s(xc，yc)＝Li-r(xp，yp)fr-s(xp，yp，xc，yc)，其中，-p表示投影仪，-r表示真实光源，-s表示采集平面，Li-p(xp，yp)表示投影仪投出的入射光线投向物体表面的的光强、色彩和对应的投影仪坐标，Li-r(xp，yp)表示真实光源投向物体表面的的光强、色彩和对应的投影仪坐标，上述两式中fr-s(xp，yp，xc，yc)这一项是相同的，均为采集平面的反射函数，由上述两式获得真实光源与基本光源的对应光强关系，具体如下： 步骤三，将步骤一中得到的每根光线对应的基图像与步骤二得到的真实光源与基本光源的对应关系相乘，并把所有图像叠加起来获得重光照的结果； 所述将每根光线对应的基图像乘上真实光源与基本光源的对应关系，并把所有图像叠加起来获得重光照的结果，具体如下： 首先，真实光源的每根入射光线在物体上的光照效果利用如下反射方程来表示：Le-r-o(xc，yc)＝Li-r(xp，yp)fr-o(xp，yp，xc，yc)，其中，fr-o(xp，yp，xc，yc)表示用于重光照物体的反射函数，并对此方程能做如下转化： Le-r-o(xc，yc)＝Li-r(xp，yp)fr-o(xp，yp，xc，yc) ＝ρ(xp，yp)Li-p(xp，yp)fr-o(xp，yp，xc，yc) ＝ρ(xp，yp)Le-p-o(xc，yc) 其中Le-p(xc，yc)与ρ(xp，yp)已知； 然后，当每根入射光线都作了上述处理后，将每根光线产生的图像进行叠加，具体如下： 此公式即为重光照的计算方程。 【当前权利人】上海交通大学 【当前专利权人地址】上海市闵行区东川路800号 【统一社会信用代码】1210000042500615X0 【引证次数】3.0 【他引次数】3.0 【家族引证次数】3.0 【家族被引证次数】21
