Основанные на изображениях способ представления и визуализации трехмерного объекта и способ представления и визуализации анимированного объекта

 

Изобретение относится к представлению трехмерных объектов, полученному с использованием фотографий реальных объектов. Его применение при визуализации трехмерного изображения позволяет получить технический результат в виде обеспечения компактности хранения информации об изображении, быстрой визуализации с высоким качеством выходного изображения. Этот результат достигается благодаря тому, что способ включает в себя преобразование исходных данных трехмерного объекта в промежуточное представление, преобразование данных промежуточного представления в представление для визуализации в виде описывающего куба, с каждой гранью которого сопоставлено многослойное изображение с глубиной, и визуализацию полученного представления, при этом определяют видимые грани описывающего куба с учетом положения наблюдателя, для каждой из видимых граней выполняют преобразование многослойного изображения с глубиной в текстуру и видимые грани с текстурой визуализируют. 2 с. и 7 з. п. ф-лы, 9 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть)е

Формула изобретения

1. Способ представления и визуализации трехмерного объекта, включающий преобразование исходных данных трехмерного объекта в промежуточное представление, преобразование данных промежуточного представления в представление для визуализации в виде описывающего куба, с каждой гранью которого сопоставлено многослойное изображение с глубиной, и визуализацию полученного представления, при этом определяют видимые грани описывающего куба с учетом положения наблюдателя, для каждой из видимых граней выполняют преобразование многослойного изображения с глубиной в текстуру и видимые грани с текстурой визуализируют.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при преобразовании исходных данных трехмерного объекта в промежуточное представление трехмерную модель помещают в описывающий куб, ортогонально проецируют модель на все грани описывающего куба, в результате чего для каждой грани получают изображение модели с заданным пиксельным разрешением, для каждого пикселя в полученных изображениях вычисляют соответствующее значение глубины, представляющее собой расстояние от точки на поверхности модели до соответствующей грани описывающего куба, в результате чего для каждой грани получают полутоновое изображение, яркость каждой точки которого соответствует глубине в данной точке, запоминают данные полученных 12 изображений в виде 6 пар карт, причем каждая пара карт состоит из цветного изображения и полутонового изображения, соответствующих грани описывающего куба, и из полученных 6 пар карт строят многослойное изображение с глубиной для каждой грани описывающего куба.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при преобразовании исходных данных трехмерного объекта в промежуточное представление получают многослойное изображение с глубиной и формируют из него соответствующие многослойные изображения с глубиной для каждой грани описывающего куба.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при формировании многослойных изображений с глубиной для каждой грани описывающего куба исключают точки промежуточного изображения, если угол между нормалью в точке и нормалью к грани куба меньше предварительно определенного значения.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что при преобразовании для каждой из видимых граней многослойного изображения с глубиной в текстуру определяют размеры текстуры в зависимости от положения наблюдателя относительно грани, разбивают грань на квадранты осями координат, начало координат которых совпадает с точкой, являющейся ортогональной проекцией точки наблюдения на плоскость грани, для каждого квадранта определяют направление обхода многослойного изображения с глубиной по строкам в направлении упомянутого начала координат и по глубине от наиболее удаленных от плоскости грани точек к наиболее близким, и в процессе обхода изображения для каждой его точки выполняют проверки на попадание точки в результирующую текстуру, при отрицательном результате проверки соответствующую точку изображения пропускают и переходят к следующей точке, а при положительном результате проверки осуществляют функциональное преобразование координат и глубины точки изображения в координаты точки результирующей текстуры, и в точке текстуры с полученными координатами формируют сплат.

6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что данные промежуточного представления используют для хранения информации о модели трехмерного объекта.

7. Способ представления и визуализации анимированного трехмерного объекта, включающий преобразование исходных данных трехмерного объекта в промежуточное представление, преобразование данных для кадров промежуточного представления в представление для визуализации в виде описывающего куба, с каждой гранью которого сопоставлено многослойное изображение с глубиной, и визуализацию последовательности полученного представления, при этом для каждого кадра определяют видимые грани описывающего куба с учетом положения наблюдателя, для каждой из видимых граней выполняют преобразование многослойного изображения с глубиной в текстуру, и видимые грани с текстурой визуализируют.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что при преобразовании исходных данных трехмерного объекта в промежуточное представление трехмерную модель помещают в описывающий куб, для каждого кадра анимации ортогонально проецируют модель на все грани описывающего куба, в результате чего для каждой грани получают изображение модели с заданным пиксельным разрешением, для каждого пикселя в полученных изображениях вычисляют соответствующее значение глубины, представляющее собой расстояние от точки на поверхности модели до соответствующей грани описывающего куба, в результате чего для каждой грани получают полутоновое изображение, яркость каждой точки которого соответствует глубине в данной точке, запоминают данные полученных 12 изображений в виде 6 пар карт, причем каждая пара карт состоит из цветного изображения и полутонового изображения, соответствующих грани описывающего куба, и из полученных 6 пар карт строят многослойное изображение с глубиной для каждой грани описывающего куба.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что полученные промежуточные представления в виде шести потоков видеоданных сжимают с использованием формата сжатия группы стандартов MPEG 4, причем для хранения информации о цвете используют цветовые каналы, а для хранения карт глубины используют альфа-канал.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24