CN101697235A - 一种透视图生成方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透视图生成方法和装置，涉及多媒体技术。一种透视图生成方法，包括：获得所需透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度；对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)；将原始图中坐标(x，y)上的像素点复制到所述透视图中坐标(x’，y’)对应的位置上。本发明实施例的透视图生成方法利用了透视图的面积小于原始图的原理，采用了逆变换的形式，从而使得计算的像素点数减少，相对于正向运算来讲，运算量大大的减少，提高了透视图生成的速度，节省了CPU资源。

Description

一种透视图生成方法和装置
技术领域
本发明涉及多媒体技术，尤其涉及一种透视图生成方法和装置。
背景技术
目前，随着移动终端配置的提高，移动终端中的各种动画效果也给用户带来了很好的体验，其中，旋转翻页和立方体旋转等立体动画效果更是有着非常好的视觉感受，而透视图的生成是进行立体动画效果的关键。
如图1所示，只要将原始图片分别进行向左和向右的透视变换，再进行拼接，即可得到一个立方体的视觉效果，而立方体旋转特效即是通过依次改变左右两边的透视图的透视角度，得到多个立体图，再进行多帧组合并快速连续显示实现的。一般情况下，为了达到比较流畅的视觉感受，帧率要求在15帧/秒以上，这样就必须在66毫秒内完成左右两幅透视图的生成和显示。在一个实际系统中，还会有其它任务的CPU占用，那么实际可用的生成透视图的时间少于66毫秒。
目前的透视图生成方法是，根据函数组将原始图片的每一个像素点从由x轴、y轴形成的坐标空间复制到由x’轴、y’轴形成的坐标空间中，在F(x，y)和G(x，y)函数中，包含着浮点运算和三角函数运算，对CPU的性能要求很高。
生成一帧组合透视图的时间通常受CPU性能、图片尺寸等因素制约。在通常的CDMA中低端手机系统中，例如使用240×400的显示屏，192MHz的ARM9CPU，那么，除去显示和其它任务的CPU占用，实际能用于生成一帧组合透视图的时间只有40毫秒，平均一个透视图生成的时间只有20毫秒，如果使用上述的透视变换方法，是无法实现的。
发明内容
本发明实施例提供一种透视图生成方法和装置，以提高透视图生成的速度，节省CPU资源。
一种透视图生成方法，包括：
获得所需透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度；
根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)；
将原始图中坐标(x，y)上的像素点复制到所述透视图中坐标(x’，y’)对应的位置上。
进一步，所述根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)具体为：
根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，透视图中的像素点坐标(x’，y’)以及预先设定的函数组
Figure G2009102055879D0000021
确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)。
更进一步，所述函数组
Figure G2009102055879D0000022
具体为：
x＝x′+n×x′2，y＝a(x′)×y′+b(x′)，其中，
Figure G2009102055879D0000023
Figure G2009102055879D0000024
H为所述原始图的高度，H’为所述透视图高度，p为所述透视图的灭点的横坐标，W为所述原始图的长度，W’为所述透视图的长度。
较佳的，在使用所述函数组进行计算前，还包括：
根据各参数所需的精度，分别将各参数中的分子进行相应位数的左移位；
使用左移位后的参数进行整数运算；
在整数运算后再对得到的计算结果进行与所述左移位同样位数的右移位，得到符合精度要求的计算结果。
进一步，所述根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)具体包括：
对于透视图中在[0，W’]中的每个x’值，确定x’在原始图中对应的横坐标x，并对[H’x’/2p，H’-H’x’/2p]中的每个y’值，确定y’在原始图中对应的纵坐标y，所述W’为所述透视图的长度，所述H’为所述透视图的高度，所述p为所述透视图的灭点的横坐标。
更进一步，所述根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)具体包括：
对于透视图中在[0，W’]中的每个x’值，根据所述公式x＝x′+n×x′2确定x’在原始图中对应的横坐标x，并根据所述公式
Figure G2009102055879D0000031
Figure G2009102055879D0000032
确定a值和b值；对[H’x’/2p，H’-H’x’/2p]中的每个y’值，根据所述公式y＝a(x′)×y′+b(x′)以及确定的a值和b值，确定y’在原始图中对应的纵坐标y。
较佳的，所述根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)具体包括：
对于透视图中y’≤H’/2的点，根据根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，透视图中的像素点坐标(x’，y’)以及预先设定的函数组
Figure G2009102055879D0000033
确定所述像素点在原始图中所对应的像素点坐标(x，y)；
对于透视图中其它点，直接根据y’≤H’/2的像素点的坐标(x’，y’)及其在原始图中对应像素点的坐标(x，y)，确定所述像素点(x’，H’-y’)在原始图中所对应的像素点坐标为(x，H-y)。
一种透视图生成装置，包括：
用于获得所需透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度的单元；
用于根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)的单元；
用于将原始图中坐标(x，y)上的像素点复制到所述透视图中坐标(x’，y’)对应的位置上的单元。
进一步，所述用于根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)的单元具体为：
用于根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，透视图中的像素点坐标(x’，y’)以及预先设定的函数组
Figure G2009102055879D0000041
确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)的单元。
更进一步，所述用于根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)的单元具体包括：
用于对于透视图中y’≤H’/2的点，根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，透视图中的像素点坐标(x’，y’)以及预先设定的函数组
Figure G2009102055879D0000042
确定所述像素点在原始图中所对应的像素点坐标(x，y)的子单元；
用于对于透视图中其它点，直接根据y’≤H’/2的像素点的坐标(x’，y’)及其在原始图中对应像素点的坐标(x，y)，确定所述像素点(x’，H’-y’)在原始图中所对应的像素点坐标为(x，H-y)的子单元。
本发明实施例提供一种透视图生成方法和装置，利用了透视图的面积小于原始图的原理，采用了逆变换的形式，从而使得计算的像素点数减少，相对于正向运算来讲，运算量大大的减少，提高了透视图生成的速度，节省了CPU资源。
附图说明
图1为现有技术中立体动画效果生成原理示意图；
图2为本发明实施例中透视图生成方法的流程图；
图3为本发明实施例中所需生成的透视图的示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种透视图生成方法和装置，根据所需透视图的长度、高度和灭点，采用逆变换的形式，获得透视图中各点在原始图中的对应坐标，并将原始图中对应坐标上的点复制到透视图的相应位置上，实现透视图的生成。由于透视图的面积小于原始图，因此也减小了计算量，提高了透视图的生成速度，节省了CPU资源。
如图2所示，本发明实施例提供的透视图生成方法包括如下步骤：
步骤S201、获得所需透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度；
透视图的长度是指透视图中横坐标最大的点与横坐标最小的点的横坐标的差值，透视图的高度是指透视图中纵坐标最大的点与纵坐标最小的点的纵坐标的差值，灭点为原始图中所有的水平线在透视图中对应的直线的交点，同样，原始图的长度是指原始图中横坐标最大的点与横坐标最小的点的横坐标的差值，原始图的高度是指原始图中纵坐标最大的点与纵坐标最小的点的纵坐标的差值。
步骤S202、根据透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)；
步骤S203、将原始图中坐标(x，y)上的像素点复制到透视图中坐标(x’，y’)对应的位置上。
这样，就生成了具有原始图图案的透视图了，将两个原始图分别向左和向右进行透视后拼接在一起，即形成了一个具有立体感的图案，形成动画效果中的一帧。
一个完整的动画效果一般需要十几帧到几十帧，每个帧都根据预先的设计确定了透视图的参数，如灭点、长度、高度等，因此在生成每帧所需的透视图时，只要根据预先确定的参数进行计算即可。
由于透视图的面积要小于原始图，所以通过透视图中的像素点坐标来获得原始图中对应点的坐标，再进行复制的话，计算量要比通过原始图中的像素点获得透视图中对应点的坐标少很多，一般情况下，由于视角的不同，透视图的高度H’等于或略大于原始图的高度H，为取得较好的视觉效果，在取H’略大于H时，通常H’也不超过H的1.2倍，在实际应用中，大多数情况取H’＝H，由于透视图的平均长度为原始图的1/2，所以当H’＝H时，取梯形高度W’为W/2，短边为0～H’，根据梯形面积的公式可知，透视图的面积为原始图的1/4～1/2，这样，通过透视图中的像素点坐标来获得原始图中对应点的坐标就可以使得运算量减少到1/4～1/2。
在步骤S202中，确定透视图中像素点在原始图中所对应的像素点坐标(x，y)可以通过预先设定的函数组
Figure G2009102055879D0000061
来进行计算得出。
该函数组可以使用现有技术中
Figure G2009102055879D0000062
的反函数直接得到，也可以进行进一步的简化。
由于视觉上的远近关系，原始图上x坐标的线性增加时，对应的x’坐标是进行增幅减小的非线性增加的；在透视图中x’坐标进行线性增加时，对应的原始图上x的坐标是进行增幅增大的非线性增加的。这样，在简化公式时，只要使得简化后的公式满足这种变化规律即可，那么就要求x＝f(x’)这个函数的一阶导数大于1，二阶导数大于0，在利用符合要求的简化公式进行变换后，即可使得得到的透视图与经过常规方法变换后得到的透视图神似。
例如，一个比较简单又符合规律的公式为：x＝f(x′)＝x′+n×x′2，其中
Figure G2009102055879D0000071
该函数的一阶导数为1+2nx，在x＞0时，一阶导数大于1，该函数的二阶导数为2n＞0，满足上述条件，因此可以使用该函数来进行x坐标的变换，再在透视图中根据三角形相似的原理，可以得到
Figure G2009102055879D0000072
整理后可以得出
Figure G2009102055879D0000073
那么函数组
Figure G2009102055879D0000074
具体为：x＝f(x′)＝x′+n×x′2，其中，H为原始图的高度，H’为透视图高度，p为透视图的灭点的横坐标，如图3所示，灭点为原始图中的所有水平线在透视图中相交的点，
Figure G2009102055879D0000076
W为原始图的长度，W’为透视图的长度。
可将记为y＝a(x′)×y′+b(x′)，其中，
Figure G2009102055879D0000078
Figure G2009102055879D0000079
在计算的过程中，对各个参数的精度要求比较高，一般都需要保持2-8以上的精度，有些参数则需要2-16的精度。由于ARM CPU不具有浮点数计算的能力，所以在涉及浮点数运算时，只能通过相关的软件来模拟浮点运算，影响了运算的速度，如果在计算前，根据各参数所需的精度，将参数进行相应位数的左移位，再进行整数运算，在整数运算后再对各参数进行同样位数的右移位，即可在避免浮点数运算的同时保持各个参数相应的精度，进一步提高了运算的速度。例如：若需要n保持2-16的精度，则在计算n值前，将
Figure G2009102055879D00000710
的分子W-W’左移16位，再除以W’2，在涉及n的乘法和除法运算都结束后，再将计算结果右移16位，即得到了精度为2-16的计算结果，如果在同一个计算过程中，有两个或两个以上的参数需要进行移位，那么移位的位数以要求的精度较大的参数为准，例如，若在一个计算过程中，同时用到了a、b两个参数，但是a的精度设置为2-8，而b的精度为2-10，在计算时，则以2-10精度来计算，在计算前将所需参数左移10位，进行整数运算后，再右移10位。
在计算n和x时，可以通过下面两个公式来计算：
Figure G2009102055879D0000081
x＝x′+((n×x′2)＞＞16)，这样即得到了所需精度的n值和x值。
进一步，由于计算时是分别对透视图中的每一个像素点进行计算，在实现的过程中，由于x值、a值和b值都是只与x’有关，与y’无关，只有在计算y值时，才需要引入y’，所以本发明实施例在进行(x，y)坐标的计算时，选择x’作为循环嵌套的外层，以减少运算量。
在进行计算时，首先在透视图中，对于在[0，W’]中的每个x’值，确定x’在原始图中对应的横坐标x，以及a值和b值，再对于该x’值中每个y’值，即对
Figure G2009102055879D0000082
中的每个y’值，确定y’在原始图中对应的纵坐标y，即可通过比较少的运算获得透视图中每个像素点在原始图中对应的坐标。
其中，由图3可以明显看出，对于每一个x’值，仅在y’在区间
Figure G2009102055879D0000083
中时，有像素点存在，因此，在获得y’值时，仅考虑y’在区间
Figure G2009102055879D0000084
中的情况即可。
进一步，由于透视变换后得到的透视图是等腰梯形，具有对称性，即透视图以y’＝H’/2为对称轴上下对称，所以在计算透视图中每个像素点在原始图中对应的坐标时，可以仅通过公式计算y’＞H’/2的部分，或者仅通过公式计算y’＜H’/2的部分，然后直接通过对称性得到另一部分中每个像素点在原始图中对应的坐标。
例如，如果确定了透视图中的像素点坐标(x’，y’)在原始图中所对应的像素点坐标为(x，y)，那么即可直接确定像素点(x’，H’-y’)在原始图中所对应的像素点坐标为(x，H-y)，利用对称性确定一部分像素点在原始图中对应的坐标，无疑又大大减少了计算量，提高了计算速度。
本发明实施例提供一种透视图生成方法和装置，利用了透视图的面积小于原始图的原理，采用了逆变换的形式，从而使得计算的像素点数减少，相对于正向运算来讲，运算量大大的减少，提高了透视图生成的速度，节省了CPU资源。
通过简化运算函数、进行移位避免浮点运算、将x’作为循环嵌套的外层以及利用对称性原理直接获得像素点在原始图中对应的坐标，都大大减少了计算量，提高了计算精度，经过实践，当取W＝240，H＝H’＝400，W’＝120，p＝1200时，使用192M的ARM9CPU生成一幅透视图的时间不足10毫秒，完全满足实际的需要。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种透视图生成方法，其特征在于，包括：
获得所需透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度；
根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)；
将原始图中坐标(x，y)上的像素点复制到所述透视图中坐标(x’，y’)对应的位置上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)具体为：
根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，透视图中的像素点坐标(x’，y’)以及预先设定的函数组
Figure F2009102055879C0000011
确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述函数组
Figure F2009102055879C0000012
具体为：
x＝x′+n×x′2，y＝a(x′)×y′+b(x′)，其中，
Figure F2009102055879C0000013
Figure F2009102055879C0000014
Figure F2009102055879C0000015
H为所述原始图的高度，H’为所述透视图高度，p为所述透视图的灭点的横坐标，W为所述原始图的长度，W’为所述透视图的长度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在使用所述函数组进行计算前，还包括：
根据各参数所需的精度，分别将各参数中的分子进行相应位数的左移位；
使用左移位后的参数进行整数运算；
在整数运算后再对得到的计算结果进行与所述左移位同样位数的右移位，得到符合精度要求的计算结果。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)具体包括：
对于透视图中在[0，W’]中的每个x’值，确定x’在原始图中对应的横坐标x，并对[H’x’/2p，H’-H’x’/2p]中的每个y’值，确定y’在原始图中对应的纵坐标y，所述W’为所述透视图的长度，所述H’为所述透视图的高度，所述p为所述透视图的灭点的横坐标。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)具体包括：
对于透视图中在[0，W’]中的每个x’值，根据所述公式x＝x′+n×x′2确定x’在原始图中对应的横坐标x，并根据所述公式
Figure F2009102055879C0000021
Figure F2009102055879C0000022
确定a值和b值；对[H’x’/2p，H’-H’x’/2p]中的每个y’值，根据所述公式y＝a(x′)×y′+b(x′)以及确定的a值和b值，确定y’在原始图中对应的纵坐标y。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)具体包括：
对于透视图中y’≤H’/2的点，根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，透视图中的像素点坐标(x’，y’)以及预先设定的函数组
Figure F2009102055879C0000023
确定所述像素点在原始图中所对应的像素点坐标(x，y)；
对于透视图中其它点，直接根据y’≤H’/2的像素点的坐标(x’，y’)及其在原始图中对应像素点的坐标(x，y)，确定所述像素点(x’，H’-y’)在原始图中所对应的像素点坐标为(x，H-y)。
8.一种透视图生成装置，其特征在于，包括：
用于获得所需透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度的单元；
用于根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)的单元；
用于将原始图中坐标(x，y)上的像素点复制到所述透视图中坐标(x’，y’)对应的位置上的单元。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述用于根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)的单元具体为：
用于根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，透视图中的像素点坐标(x’，y’)以及预先设定的函数组
Figure F2009102055879C0000031
确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)的单元。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述用于根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，对透视图中的每一个像素点(x’，y’)，确定所述像素点在原始图中所对应的像素点的坐标(x，y)的单元具体包括：
用于对于透视图中y’≤H’/2的点，根据所述透视图的长度、高度、灭点以及原始图的长度和高度，透视图中的像素点坐标(x’，y’)以及预先设定的函数组
Figure F2009102055879C0000032
确定所述像素点在原始图中所对应的像素点坐标(x，y)的子单元；
用于对于透视图中其它点，直接根据y’≤H’/2的像素点的坐标(x’，y’)及其在原始图中对应像素点的坐标(x，y)，确定所述像素点(x’，H’-y’)在原始图中所对应的像素点坐标为(x，H-y)的子单元。
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