CN103606182A - 图像渲染方法及装置 - Google Patents

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CN103606182A CN201310585395.1A CN201310585395A CN103606182A CN 103606182 A CN103606182 A CN 103606182A CN 201310585395 A CN201310585395 A CN 201310585395A CN 103606182 A CN103606182 A CN 103606182A
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Abstract

本发明实施例公开了图像渲染方法及装置。所述方法包括：从待渲染图像中识别出目标区域；为所述目标区域设置虚拟光源；使用所述虚拟光源对所述目标区域进行渲染。所述装置包括：识别单元，设置单元，渲染单元。采用本发明实施例对待渲染图像进行渲染时，对待渲染图像的渲染通过虚拟光源渲染实现，虚拟光源只对与其对应的目标区域起渲染作用，而不会对待渲染图像的其他部分产生影响，从而可以使待渲染图像的图像效果较好。

Description

图像渲染方法及装置
技术领域
本发明涉及图像处理领域，尤其涉及图像渲染方法及装置。
背景技术
视频会议系统是把语音、图像、数据等信息综合在一起进行远距离传输的多媒体系统。视频会议系统一般由视频会议服务器及安装在各个会议室的终端设备构成，其中，终端设备可以包括摄像设备、显示设备等。本地会议室的终端设备可以从本地会议室捕捉本地图像、本地声音等本地信息，并将本地信息发送到视频会议服务器；视频会议服务器对本地信息进行相应的处理后，再将本地信息发送到各个远端会议室的终端设备；然后由远端会议室的终端设备将接收到的本地信息展示在远端会议室。位于两个或多个不同地点的参会人，通过视频会议系统进行异地交流时，既可以听到对方的声音，又可以看到对方的图像，从而使异地交流具有真实感、亲切感和临场感。
随着视频会议技术的发展，参会人对本地图像的图像效果要求越来越高。例如，参会人通常希望本地图像中参会人的图像呈现出一定的立体等效果，从而增加交流时的真实感。现有技术中，增强本地图像的图像效果，主要通过增强本地会议室的照明效果实现。通常做法是根据参会人在本地会议室中的位置，在不同的角度摆设不同类型的光源。使用多个光源相互配合为会议室内的参会人提供照明。通过照明效果在本地图像中突出显示参会人，从而使本地图像有较好的图像效果。例如，在会议室中使用三基色柔光灯等软光源作为基本照明，并使用聚光灯等硬光源对参会人进行逆光或主光照明，使本地图像中参会人的图像能脱离背景区域呈现出一定的立体感，从而使本地图像呈现出较好的立体感效果。
采用现有技术增强本地图像效果，如果参会人数为多人，在设置光源时需要考虑每一个参会人的位置，光源设置非常复杂。复杂的光源设置易导致不同的光源相互干扰，从而影响本地会议室的照明效果，造成本地图像效果不好。
发明内容
本发明实施例提供了图像渲染方法及装置，以解决采用现有技术提高本地图像的效果时本地会议室光源设置复杂，容易造成本地图像效果不好的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种图像渲染方法，该方法包括：从待渲染图像中识别出目标区域；为所述目标区域设置虚拟光源；使用所述虚拟光源对所述目标区域进行渲染。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述为所述目标区域设置虚拟光源包括：获取所述目标区域的深度信息；根据所述深度信息为所述目标区域设置虚拟光源。
结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，在所述从待渲染图像中识别出目标区域之前，还包括：获取包含深度信息的所述待渲染图像。
结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述获取包含深度信息的所述待渲染图像包括：使用深度摄像机与彩色摄像协作获取包含深度信息的所述待渲染图像。
结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述获取所述目标区域的深度信息包括：根据所述待渲染图像的色彩计算出所述目标区域的深度信息。
结合第一方面第一种可能的实现方式，第一方面第二种可能的实现方式，第一方面第三种可能的实现方式，第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述根据所述深度信息为所述目标区域设置虚拟光源包括：对于每一目标区域，从与所述目标区域的深度信息对应的预设位置范围内选取一个位置作为虚拟光源位置；对于每一目标区域，从与所述目标区域的深度信息对应的预设比值范围内选取一个照度比作为虚拟光源照度比。
结合第一方面第五种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述使用所述虚拟光源对所述目标区域进行渲染包括：为所述目标区域的目标像素生成虚拟光源作用下的增益因子；使用所述增益因子对所述目标像素的初始色彩进行渲染，得到所述目标像素的渲染色彩；将所述目标像素的初始色彩替换为所述渲染色彩。
结合第一方面第六种可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述为所述目标区域的目标像素生成虚拟光源作用下的增益因子包括：当所述虚拟光源为一个时，为所述目标像素生成增益因子
Figure BDA0000417779020000021
其中，K为所述虚拟光源照度比，d为所述目标像素的深度信息，k'为目标区域的光比，θ为入射角。
结合第一方面第六种可能的实现方式，在第一方面第八种可能的实现方式中，，所述为所述目标区域的目标像素生成虚拟光源作用下的增益因子包括：当所述虚拟光源为多个时，使用公式生成目标像素在每一个虚拟光源作用下的子增益因子，其中，K为所述虚拟光源照度比，d为所述目标像素的深度信息，k'为目标区域的光比，θ为入射角；将所述子增益因子的乘积作为所述目标像素的增益因子。
结合第一方面第六种可能的实现方式，第一方面第七种可能的实现方式，第一方面第八种可能的实现方式，在第一方面第九种可能的实现方式中，所述使用所述增益因子对所述目标像素的初始色彩进行渲染，得到所述目标像素的渲染色彩包括：对于每一目标像素，获取所述目标像素的初始色彩；生成所述初始色彩对应的颜色分量；使用所述增益因子对所述目标像素的颜色分量进行渲染，得到所述目标像素的渲染分量；使用所述目标像素的渲染分量生成所述目标像素的渲染色彩。
第二方面，本发明实施例还提供了一种图像渲染装置，该图像渲染装置包括：识别单元，用于从本地图像中识别出目标区域；设置单元，用于为所述识别单元识别出的所述目标区域设置虚拟光源；渲染单元，用于使用所述设置单元设置的所述虚拟光源对所述目标区域进行渲染。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述设置单元包括：深度获取子单元，用于获取所述目标区域的深度信息；光源设置子单元，用于根据所述深度获取子单元获取到的所述深度信息为所述目标区域设置虚拟光源。
结合第二方面第一种可能的实现方式，在第二方面第二种可能的实现方式中，所述装置还包括：获取单元，用于获取包含深度信息的所述本地图像。
结合第二方面第二种可能的实现方式，在第二方面第三种可能的实现方式中，所述获取单元，用于使用深度摄像机与彩色摄像协作获取包含深度信息的所述待渲染图像。
结合第二方面第一种可能的实现方式，在第二方面第四种可能的实现方式中，所述深度获取子单元，用于根据所述本地图像的色彩计算出所述目标区域的深度信息。
结合第二方面第一种可能的实现方式，第二方面第二种可能的实现方式，第二方面第三种可能的实现方式，第二方面第四种可能的实现方式，在第二方面第五种可能的实现方式中，所述光源设置子单元包括：位置设置子单元，用于从与所述深度信息对应的预设位置范围内选取一个位置作为虚拟光源位置；照度比设置子单元，用于从与所述深度信息对应的预设比值范围内选取一个照度比作为虚拟光源照度比。
结合第二方面第五种可能的实现方式，在第二方面第六种可能的实现方式中，所述渲染单元包括：增益因子生成子单元，用于为所述目标区域的目标像素生成虚拟光源作用下的增益因子；色彩生成子单元，用于使用所述增益因子生成子单元生成的所述增益因子对所述目标像素的初始色彩进行渲染，得到所述目标像素的渲染色彩；色彩替换子单元，用于将所述目标像素的初始色彩替换为所述色彩生成子单元生成的所述渲染色彩。
结合第二方面第六种可能的实现方式，在第二方面第七种可能的实现方式中，所述增益因子生成子单元，用于当所述虚拟光源为一个时，为所述目标像素生成增益因子
Figure BDA0000417779020000041
其中，K为所述虚拟光源照度比，d为所述目标像素的深度信息，k'为目标区域的光比，θ为入射角。
结合第二方面第六种可能的实现方式，在第二方面第八种可能的实现方式中，所述增益因子生成子单元包括：子增益因子生成子单元，用于当所述虚拟光源为多个时，使用公式
Figure BDA0000417779020000042
生成目标像素在每一个虚拟光源作用下的子增益因子，其中，K为所述虚拟光源照度比，d为所述目标像素的深度信息，k'为目标区域的光比，θ为入射角；增益因子计算子单元，用于将所述子增益因子生成子单元生成的子增益因子的乘积作为所述目标像素的增益因子。
结合第二方面第六种可能的实现方式，第二方面第七种可能的实现方式，第二方面第八种可能的实现方式，在第二方面第九种可能的实现方式中，所述色彩生成子单元包括：初始色彩获取子单元，用于获取所述目标像素的初始色彩；颜色分量生成子单元，用于生成所述初始色彩获取子单元获取到的所述初始色彩对应的颜色分量；渲染分量生成子单元，用于使用所述增益因子对所述颜色分量生成子单元生成的所述颜色分量进行渲染，得到所述目标像素的渲染分量；渲染色彩生成子单元，用于使用所述渲染分量生成子单元生成的所述目标像素的渲染分量，生成所述目标像素的渲染色彩。
本发明实施例中，从本地图像中识别出目标区域；为所述目标区域设置虚拟光源；使用所述虚拟光源对所述目标区域进行渲染。由于对待渲染图像的增强通过虚拟光源渲染实现，虚拟光源只对与其对应的目标区域起渲染作用，而不会对待渲染图像的其他部分产生影响，为不同的目标区域设置的虚拟光源之间不会发生相互干扰，从而可以使待渲染图像的图像效果较好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明图像渲染方法一个实施例的流程图；
图2A为本发明图像渲染方法另一个实施例的流程图；
图2B为本发明图像渲染方法另一个实施例本地会议室布置方式的一个示意图；
图2C为本发明图像渲染方法另一个实施例中三维坐标系的一个示意图；
图2D为本发明图像渲染方法另一个实施例中三维坐标系的另一个示意图；
图2E为本发明图像渲染方法另一个实施例中虚拟光源位置的一个示意图；
图2F为本发明图像渲染方法另一个实施例中虚拟光源位置的另一个示意图；
图3A为本发明图像渲染装置一个实施例的框图；
图3B为本发明图像渲染装置设置单元一个实施例的框图；
图3C为本发明图像渲染装置光源设置子单元一个实施例的框图；
图3D为本发明图像渲染装置一个实施例的另一个框图；
图3E为本发明图像渲染装置渲染单元一个实施例的框图；
图3F所示为本发明图像渲染装置增益因子生成子单元一个实施例的框图；
图3G为本发明图像渲染装置色彩生成子单元一个实施例的框图；
图4为本发明服务器一个实施例的结构组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中，将需要进行渲染处理的图像称为待渲染图像。本发明实施例图像渲染方法可以应用于对图片或者视频进行渲染的场景下。当对图片进行渲染时，所述待渲染图像为所述图片；当对视频进行渲染时，所述待渲染图像可以为所述视频的每一帧图像。通过对视频的每一帧图像进行图像渲染，实现对所述视频的渲染。
其中，本发明实施例图像渲染方法可以应用于所述视频会议系统，也可以应用于其他需要对图像进行渲染处理的场景下。当本发明实施例图像渲染方法应用于视频会议系统时，所述待渲染图像可以为所述本地图像，所述本地图像可以是终端设备从本地会议室捕捉的图片，也可以是终端设备从本地会议室捕捉的视频的任一帧图像；此时，本发明实施例图像渲染方法具体可以应用于本地会议室的终端设备、视频会议服务器、或者远端会议室的终端设备。
其中，本发明实施例图像渲染方法中的所述待渲染图像为像素图，当需要进行渲染的图片或者视频中的每一帧图像不是像素图时，可以先将需要进行渲染的图片或者视频中的每一帧图像转换为像素图，再采用本发明实施例图像渲染方法进行渲染处理。
参见图1，为本发明图像渲染方法一个实施例的流程图，该方法包括如下步骤：
步骤101，从待渲染图像中识别出目标区域。
由于待渲染图像通常是对目标物体进行拍摄得到的图像，因此待渲染图像通常可以包括目标区域和背景区域。其中，目标区域是指待渲染图像中目标物体的图像，通常是待渲染图像需要突出展示的内容；背景区域是指待渲染图像中除目标区域外其他部分的图像。目标区域的图像效果对待渲染图像的图像效果影响较大，而背景区域的图像效果对待渲染图像的图像效果影响较小，对待渲染图像进行增强主要是对目标区域进行增强。因此，在获取到待渲染图像后，需要首先确定待渲染图像中的目标区域。
从待渲染图像中识别出目标区域的方法可以有多种。在实际使用中，可以结合应用环境，采用图像识别算法从待渲染图像中识别出目标区域。例如，可以采用人脸识别算法从输入图中识别出人脸图像，然后将人脸图像作为目标区域。或者，也可以直接根据预设的条件，从待渲染图像中识别出目标区域。例如，将待渲染图像中图像色彩为指定色彩的部分确定为目标区域。
一幅待渲染图像中可以包含一个或多个目标物体的图像，因此，本步骤中从待渲染图像中识别出的目标区域可以为一个或多个。当从待渲染图像中识别多个目标区域时，每一个目标区域都可以采用上述识别出目标区域的方法进行识别。
步骤102，为所述目标区域设置虚拟光源。
目标区域的图像效果由目标区域的色彩决定，对待渲染图像进行渲染，可以通过为目标区域设置虚拟光源，然后使用虚拟光源对目标区域的色彩进行渲染实现。
在为所述目标区域设置虚拟光源时，主要需要确定的是虚拟光源位置及虚拟光源照度比。虚拟光源位置是指虚拟光源与目标区域之间的相对位置，虚拟光源照度比是指虚拟光源的照度与目标区域的照度之间的比值。
在一种可能的实现方式中，为所述目标区域设置虚拟光源可以包括：获取目标区域的深度信息，根据所述深度信息为所述目标区域设置虚拟光源。选取空间某点为参考点，在以参考点建立的坐标系（X，Y，Z）中，若目标区域所在平面平行于（X，Y）平面，则目标区域的深度信息为所述目标区域的空间坐标Z。例如，可以选摄像机拍摄点为参考点，在摄像机坐标系中，以垂直成像平面并穿过镜面中心的直线为Z轴，若物体在摄像机坐标系的坐标为(X,Y,Z)，那么其中的Z值即为物体在该摄像机成像平面的深度信息。根据所述深度信息为所述目标区域设置虚拟光源的具体方法有多种。例如，可以从该深度信息对应的预设位置范围内选择一个位置作为虚拟光源位置，并从该深度信息对应的预设比值范围内选择一个照度比作为虚拟光源照度比。
目标区域的深度信息由构成该目标区域的每一个目标像素的深度信息组成。目标区域的深度信息可以根据所述待渲染图像的色彩计算得出，具体计算过程在此就不再赘述。为加快处理速度，在获取待渲染图像时，可以直接获取包含像素深度信息的待渲染图像。例如，可以使用彩色相机和深度相机协作获取包含像素深度信息的待渲染图像。当待渲染图像包含像素深度信息时，目标区域的深度信息可以直接从待渲染图像中获取。
由于目标区域的深度信息不但可以体现目标物体的形状特征，而且能够反映待渲染图像成像时目标物体与成像平面之间的距离与角度，根据目标区域的深度信息设置虚拟光源可以更好的增强待渲染图像的效果。
在另一种可能的实现方式中，所述为所述目标区域设置虚拟光源可以包括：获取技术人员手动设定的虚拟光源位置及虚拟光源照度比。技术人员在手动设定虚拟光源的位置及虚拟光源的照度比时，也可以参考目标区域的深度信息。
在实际应用中，可以根据需要为目标区域设置一个或多个虚拟光源。其中，所述虚拟光源可以是虚拟点光源，也可以是虚拟平行光等。当设置多个虚拟光源时，每一个虚拟光源的位置和照度比都可以按前述方法设置。当待渲染图像中有多个目标区域时，可以独立的为每一个目标区域设置虚拟光源，也可以为各个目标区域设置统一的虚拟光源。独立为每一个目标区域设置虚拟光源可以较好的增加每一个目标区域的立体感，为多个目标区域设置统一的虚拟光源可以增加整幅待渲染图像的真实感。
步骤103，使用所述虚拟光源对所述目标区域进行渲染。
目标区域由目标像素组成，所以目标区域的图像效果由各个目标像素的色彩决定。改变各个目标像素的色彩可以改变目标区域的图像效果，从而改变待渲染图像的图像效果。目标像素的色彩改变可以通过使用虚拟光源进行渲染实现。使用虚拟光源对构成目标区域的每一个目标像素的色彩进行渲染，使待渲染图像各个像素的色彩发生不同程度的改变，产生为目标物体增加光源的效果，改变目标区域的图像效果。
对目标区域进行渲染，可以使用虚拟光源对目标像素逐一进行渲染。使用所述虚拟光源对所述目标像素进行渲染可以包括如下步骤：为组成所述目标区域的目标像素生成虚拟光源作用下的增益因子；使用所述增益因子对对应目标像素的初始色彩进行渲染，得到所述目标像素的渲染色彩；将所述目像素的初始色彩替换为与之对应的渲染色彩，从而得到增强图像。通过渲染使目标像素的色彩发生不同程度的改变，改变目标区域的图像效果，从而达到增强待渲染图像效果的目的。
其中，在为目标像素生成增益因子时，如果虚拟光源为多个，可以首先生成目标像素在每一个虚拟光源作用下的子增益因子，然后将所述子增益因子的乘积作为所述目标像素的增益因子；如果所述虚拟光源为一个，目标像素在虚拟光源作用下的子增益因子，即为所述目标像素生成增益因子。
从上述实施例可以看出，从待渲染图像中识别出目标区域；为所述目标区域设置虚拟光源；使用所述虚拟光源对所述目标区域进行渲染。由于对待渲染图像的增强通过虚拟光源渲染实现，虚拟光源只对与其对应的目标区域起渲染作用，而不会对待渲染图像的其他部分产生影响。为不同的目标区域设置的虚拟光源之间不会发生相互干扰，从而可以使待渲染图像的效果较好。
而且，采用本实施例提高待渲染图像的效果，不必须如现有技术般在本地会议室的不同的角度摆设不同类型的光源，可以只使用漫射光源为本地会议室提供基本照明，从而使得本地会议室光源设置要求简单。只使用漫射光源为本地会议室提供基本照明，还可以减少会议室中聚光灯等硬光源的使用，降低因为光源的亮度高、发热量大造成参会人不适的可能性。
下面以本发明实施例应用于视频会议系统，所述待渲染图像为本地图像为例对本发明实施例图像渲染方法进行进一步说明。本发明实施例图像渲染方法可以应用于本地会议室的终端设备、视频会议服务器、或者远端会议室的终端设备。
参见图2A，为本发明图像渲染方法另一个实施例的流程图，该实施例详细说明了采用虚拟光源增强本地图像的过程。
本发明实施例图像渲染方法可以适用于采用如下方式对本地会议室进行布光的场景中。如图2B所示，本地会议室可以分为三个区域：设备区、会议区，背景区。其中，设备区为终端设备安装区域，在此区域内安装有包括摄像设备在内的终端设备，其中摄像设备可以包括深度信息摄像机与彩色摄像机；会议区为参会人座位区域；背景区为参会人背后的空间直至背景墙之间的区域。可以按照如下方式在本地会议室中进行环境布光：设备区不进行布光；在会议区的天花板安装在漫反射光源，使会议区的照度在300～500LUX之间，为会议区提供基本照明，营造均匀的光照环境；根据实际的会议室大小，在背景区营造照度是会议区70～80％照度的漫射区。
步骤201，获取包含深度信息的所述本地图像。
在视频会议中，可以使用彩色摄像机及深度信息摄像机构成的摄像机组协作获取包含深度信息的本地图像。其中，所述深度信息摄像机与所述彩色摄像机像素分辨率相同且视角一致，彩色摄像机输出彩色图像，彩色图像包含每一个像素的色彩，深度信息摄像机输出深度图像（Depth Map），深度信息图像包含每一个像素的深度信息。包含深度信息的本地图像由彩色摄像输出的彩色图像与深度信息摄像机输出的深度图像构成，包含深度信息的本地图像中的每一个像素都具有三维坐标，分别是像素在所述彩色图像中的横坐标、纵坐标，以及像素的深度信息，因此可以认为每一个像素都对应三维空间内一个空间点。由于本地图像每一个像素都具有深度信息，因此可以根据深度信息确定每一个像素所对应的空间点与本地图像之间的相对位置。
步骤202，从所述本地图像中识别出目标区域。
在视频会议中，对本地图像进行渲染，通常是为了增强本地图像中人脸图像的立体感。因此，可以根据人脸识别算法，从本地图像中识别出人脸图像，将识别出来的人脸图像作为目标区域。本地图像中包含多幅人脸图像时，每一幅人脸图像都可以作为一个目标区域。在实际应用中，可以将每一幅人脸图像都识别为一个目标区域，也可以将其中至少一个人脸图像识别为目标区域，这里不限定。如果需要增强其他物体的立体感等，也可以采用相应的识别算法从本地图像中识别出目标区域，具体过程在此就不再赘述。
步骤203，获取所述目标区域的深度信息。
目标区域的深度信息由目标像素的深度信息构成。由于目标像素都为本地图像的像素，因此可以从本地图像获取每一个目标像素的深度信息，从而确定每一个目标区域的深度信息。
步骤204，对于每一目标区域，从与所述目标区域的深度信息对应的预设位置范围内选取一个位置作为虚拟光源位置。
为达到增强本地图像效果的目的，虚拟光源位置通常需要根据目标物体的形状、角度等特征进行设置。通常情况下，为某一特定目标区域设置虚拟光源时，虚拟光源位置并不唯一，在实际使用中，只要虚拟光源位置位于特定的位置范围内，就可以达到增强本地图像效果的目的。目标物体的形状、角度等特征在本地图像中表现为目标区域的深度信息。如果目标区域具有相同或类似的深度信息，那么目标物体也具有相同或类似的形状、角度等特征，所述位置范围通常也相同或类似。如果将相同或类似的深度信息划归同一深度类型，那么可以有一个预设位置范围与该深度类型相对应，当目标区域的深度信息属于该深度类型时，从该深度对应的该预设位置范围内选取一个位置作为虚拟光源位置，可以达到增强本地图像效果的目的。深度类型及特定深度类型所对应的预设位置范围，可以根据现有技术或者有限次实验确定。
在此需要说明的是，在实际使用中，也可以获取技术人员设定的预设位置范围，然后从预设位置范围内选择一个位置作为虚拟光源位置，或者，也可以直接获取技术人员设定的虚拟光源位置。
例如，如果可以确定目标区域的深度信息属于人脸正视图像这一类型，则可以从人脸正视图像所对应的预设位置范围内选择一个点作为虚拟点光源位置。具体来说，如果目标区域为人脸正视图像，可以选定人脸正视图像中鼻尖图像上某个点作为三维直角坐标系原点o建立一个坐标系；如图2C及图2D所示，以该坐标系以目标区域中平行于人脸正视图像两眼间连线并经过坐标系原点的直线为X轴；以目标区域中垂直于X轴并过坐标系原点的直线为Y轴；以垂直于目标区域并经过坐标原点的直线为Z轴。在此坐标系下，目标像素可以用坐标M（xn,yn,0）表示，目标像素所代表的空间点可以用坐标N（xn,yn,zn）表示，其中zn为该目标像素的深度信息。虚拟光源的坐标可以用坐标D（xd，yd，zd）表示。xd、yd及zd的取值范围构成了人脸正视图像对应的预设位置范围。根据实验可知，人脸正视图对应的预设位置范围如下：如图2E所示，人脸正视图像在Y轴上做坐标范围为（y1,y2），则yd的取值范围可以为（y1+1/3h，y1+4/3h），其中h=y2-y1；如图2F所示，D与o的连线与y轴z轴构成的平面之间的夹角为30～45度；虚拟光源与目标区域之间距离，即zd的值与h成正比例，其比值为一个常数。
步骤205，对于每一目标区域，从与所述目标区域的深度信息对应的预设比值范围内选取一个照度比作为虚拟光源照度比。
为达到增强本地图像效果的目的，虚拟光源照度比通常也需要根据目标物体的形状、角度等特征进行设置。与虚拟光源位置相类似，如果将相同或类似的深度信息划归同一深度类型，那么可以有一个预设位置范围与该深度类型相对应。当目标区域的深度信息属于该深度类型时，从该深度对应的该预设比值范围内选取一个照度比作为虚拟光源比。深度类型及特定深度类型所对应的预设位置范围，可以根据现有技术或者有限次实验确定。
例如，如果可以确定目标区域的深度信息属于人脸正视图像这一类型，则可以从人脸正视图像所对应的预设比值范围内选择一个点作为虚拟点光源照度比。具体来说，人脸正视图所对应的预设比值范围通常为1～1.25。当虚拟点光源照度比在此预设比值范围内取值时，可以使人脸正视图像质感增强，并且具有立体感，但不会有明显的阴阳脸。
在此需要说明的是，在实际使用中，也可以获取技术人员设定的预设比值范围，然后从预设比值范围内选择一个照度比作为虚拟光源照度比，或者，也可以直接获取技术人员设定的虚拟光源照度比。
在此需要说明的是，本实施例不对步骤204与步骤205之间的执行顺序进行限定，根据需要可以先执行其中任意一个。
步骤206，为所述目标区域的目标像素生成虚拟光源作用下的增益因子。
每一个目标像素对应的增益因子由一个或多个子增益因子构成。子增益因子的个数由虚拟光源的数量决定，每一个子增益因子对应一个虚拟光源。当虚拟光源只有一个时，增益因子由一个子增益因子构成。
目标像素的子增益因子可以用Y=K*R1*R2来表示。其中，K为虚拟光源照度比；R1为深度衰减因子；
Figure BDA0000417779020000111
d为该目标像素的深度信息。像素深度信息d越大，则R1的数值越小，表示距离虚拟光源越远图像越暗。R2为角度衰减因子，R2=k'(1-cosθ)，k'为光比，光比是指目标区域中目标物体暗面与亮面的受光比例值；θ为入射角，入射角是指入射线与本地图像所在平面的夹角。当虚拟光源为虚拟点光源时，入射线是指目标像素所代表的空间点与虚拟光源之间的连线；当虚拟光源为虚拟平行光时，入射线是指目标像素所对应的空间点与虚拟子光源的连线，其中虚拟子光源是指虚拟平行光中与该目标像素相对应的部分。因此目标像素的子增益因子Y=K*R1*R2又可以表示为 Y = K * 1 d 2 * k ′ ( 1 - cos θ ) .
在计算目标像素的增益因子时，可以利用公式
Figure BDA0000417779020000113
计算每一个目标像素的子增益因子，将各个子增益因子的乘积作为该目标像素的增益因子。其中，k'的值可以从本地图像中获取，或者根据本地图像计算取得，具体取得方式在此就不再赘述。θ的值可以根据目标像素对应的空间点、虚拟光源位置及目标区域所在平面三者之间的关系求出。例如，如果目标像素用坐标M（xn,yn,0）表示，目标像素所代表的空间点用坐标N（xn,yn,zn）表示，虚拟点光源的坐标用坐标D（xd，yd，zd）表示，则可以根据上述坐标可以计算出θ的大小。具体计算过程在此就不再赘述。
当虚拟光源有多个时，目标像素的增益因子可以为多个子增益因子的乘积；当虚拟光源只有一个时，目标像素的增益因子可以直接通过公式
Figure BDA0000417779020000121
计算得到。
步骤207，使用所述增益因子对所述目标像素的初始色彩进行渲染，得到所述目标像素的渲染色彩。
对目标像素的初始色彩进行渲染，可以通过对初始色彩的颜色分量进行渲染实现。对每一个目标像素的初始色彩进行渲染具体可以包括如下步骤：获取所述目标像素的初始色彩；生成所述初始色彩对应的颜色分量；使用所述增益因子对对应目标像素的所述颜色分量进行渲染得到所述目标像素的渲染分量；使用所述目标像素的渲染分量生成所述目标像素的渲染色彩。
例如，在生成目标像素A的渲染色彩时，可以首先生成目标像素A对应的增益因子Ya；然后获取目标像素A的初始色彩RGB；将目标像素的色彩拆分为红色分量R、绿色分量G与蓝色分量B，然后将R、G、B的值分别与增益因子相乘，得到渲染后的色彩分量R'，G'，B'，即，R'=R*Ya，G'=G*Ya，B'=B*Ya；然后再使用R'，G'，B'生成目标像素A的渲染色彩RGB'。
步骤208，将所述目标像素的初始色彩替换为所述渲染色彩。
在所述目标像素的渲染色彩生成后，将目标区域中每个目标像素的色彩替换为与之对应的渲染色彩，从而得到渲染图像。在实际使用中，可以每生产一个目标像素的渲染色彩就将该目标像素的初始色彩替换为渲染色彩，也可以在所有的目标像素的渲染色彩都生成后统一将所有目标像素的初始色彩替换为渲染色彩。
从上述实施例可以看出，从待渲染图像中识别出目标区域；为所述目标区域设置虚拟光源；使用所述虚拟光源对所述目标区域进行渲染。由于对待渲染图像的增强通过虚拟光源渲染实现，虚拟光源只对与其对应的目标区域起渲染作用，而不会对待渲染图像的其他部分产生影响。为不同的目标区域设置的虚拟光源之间不会发生相互干扰，从而可以使待渲染图像的图像效果较好。
而且，采用本实施例提高待渲染图像的效果，不必须如现有技术般在本地会议室的不同的角度摆设不同类型的光源，可以只使用漫射光源为本地会议室提供基本照明，从而使得本地会议室光源设置要求简单。只使用漫射光源为本地会议室提供基本照明，还可以减少会议室中聚光灯等硬光源的使用，降低因为光源的亮度高、发热量大造成参会人不适的可能性。
与本发明图像渲染方法相对应，本发明还提供了图像渲染装置。
参见图3A，为本发明图像渲染装置一个实施例框图。
该装置包括：识别单元301，设置单元302，渲染单元303。
其中，所述识别单元301，用于从本地图像中识别出目标区域。
在实际使用中，识别单元301可以结合应用环境，采用图像识别算法从本地图像中识别出目标区域；或者，也可以根据预设的条件，识别出目标区域。
所述设置单元302，用于为所述识别单元301识别出的所述目标区域设置虚拟光源。
设置单元302在为所述目标区域设置虚拟光源时，主要需要设置的是虚拟光源位置及虚拟光源照度比。因此，如图3B所示，设置单元302可以由深度获取子单元3021与光源设置子单元3022构成。
在为所述目标区域设置虚拟光源时，由深度获取子单元3021获取目标区域的深度信息，由光源设置子单元3022根据所述深度获取子单元3021获取到的所述深度信息为所述目标区域设置虚拟光源。在根据所述深度获取子单元3021获取到的所述深度信息为所述目标区域设置虚拟光源时，光源设置子单元3022可以从该深度信息对应的预设位置范围内选择一个位置作为虚拟光源位置，并从该深度信息对应的预设比值范围内选择一个照度比作为虚拟光源照度比。因此，如图3C所示，光源设置子单元3022可以包括用于根据所述深度信息选择预设位置范围内的一个位置作为虚拟光源位置的位置设置子单元30221与用于根据所述深度信息选择预设比值范围内的一个照度比作为虚拟光源照度比的照度比设置子单元30222。
为加快处理速度，如图3D所示，所述装置还可以包括获取单元304。获取单元304用于获取包含深度信息的所述本地图像。当本地图像包含像素深度信息时深度获取子单元3021可以直接从本地图像中获取所述目标区域的深度信息。当本地图像不包括深度信息时，深度获取子单元3021可以根据所述本地图像的色彩计算出所述目标区域的深度信息。
渲染单元303，用于使用所述设置单元303设置的所述虚拟光源对所述目标区域进行渲染。
对目标区域进行渲染，可以使用虚拟光源对目标像素逐一进行渲染。相应的，如图3E所示，渲染单元303可以包括：增益因子生成子单元3031，色彩生成子单元3032，色彩替换子单元3033。
其中，增益因子生成子单元3031，用于为组成所述目标区域的目标像素生成虚拟光源作用下的增益因子。
当虚拟光源只有一个时，所述增益因子生成子单元3031可以利用公式
Figure BDA0000417779020000141
为每一个目标像素生成增益因子，其中，K为所述虚拟光源照度比，d为所述目标像素的深度信息，k'为目标区域的光比，θ为入射角。
当虚拟光源为多个时，可以利用公式
Figure BDA0000417779020000142
计算与每一个虚拟光源对应的子增益因子，然后将子增益因子的乘积作为增益因子。如图3F所示，增益因子生成子单元3031可以包括：子增益因子生成子单元30311，增益因子计算子单元30312。子增益因子生成子单元30311，用于当所述虚拟光源为多个时，使用公式生成目标像素在每一个虚拟光源作用下的子增益因子，其中，K为所述虚拟光源照度比，d为所述目标像素的深度信息，k'为目标区域的光比，θ为入射角；增益因子计算子单元30312，用于将所述子增益因子生成子单元生成的子增益因子的乘积作为所述目标像素的增益因子。
色彩生成子单元3032，用于分别使用所述增益因子生成子单元3031生成的所述增益因子对对应目标像素的初始色彩进行渲染，得到所述目标像素的渲染色彩。如图3G所示，色彩生成子单元3032可以包括：初始色彩获取子单元30321，颜色分量生成子单元30322，渲染分量生成子单元30323，渲染色彩生成子单元30324。其中初始色彩获取子单元30321，用于获取所述目标像素的初始色彩；颜色分量生成子单元30322，用于生成所述初始色彩获取子单元获取到的所述初始色彩对应的颜色分量；渲染分量生成子单元30323，用于使用所述增益因子对对应目标像素的所述颜色分量进行渲染得到所述目标像素的渲染分量，所述颜色分量由所述颜色分量生成子单元生成；渲染色彩生成子单元30324，用于使用所述目标像素的渲染分量生成所述目标像素的渲染色彩，所述渲染分量由所述渲染分量生成子单元生成。
色彩替换子单元3033，用于将所述目标像素的初始色彩替换为与之对应的渲染色彩，所述渲染色彩由所述色彩生成子单元3032生成。
从上述实施例可以看出，由于对待渲染图像的增强通过虚拟光源渲染实现，虚拟光源只对与其对应的目标区域起渲染作用，而不会对待渲染图像的其他部分产生影响，从而可以使待渲染图像的图像效果较好。
而且，采用本实施例提高待渲染图像的效果，不必须如现有技术般在本地会议室的不同的角度摆设不同类型的光源，可以只使用漫射光源为本地会议室提供基本照明，从而使得本地会议室光源设置要求简单。只使用漫射光源为本地会议室提供基本照明，还可以减少会议室中聚光灯等硬光源的使用，降低因为光源的亮度高、发热量大造成参会人不适的可能性。
参见图4，为本发明服务器一个实施例的结构组成示意图。
如图4可知，具体实现中，本发明实施例的服务器可以由处理器401、存储器402、总线403和通信接口404等物理模块构成。所述存储器402用于存储计算机执行指令，所述处理器401与所述存储器402及通信接口404通过所述总线403连接，当所述服务器运行时，所述处理器401执行所述存储器402存储的所述计算机执行指令，并通过所述通信接口404与所述终端设备进行通信，以使所述服务器执行本发明各实施例所述的图像渲染方法。其中，所述处理器401可以是中央处理器（CENTRAL PROCESSING UNIT,CPU）、专用集成电路（APPLICATION-SPECIFIC INTEGRATED CIRCUIT,ASIC）等；所述存储器402可以包括随机存取存储器（RANDOM ACCESS MEMORY,RAM）、只读存储器（READ-ONLYMEMORY,ROM）、磁盘等具有存储功能的实体。
具体实现中，本发明实施还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的基于虚拟组网的交换机配置方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（READ-ONLYMEMORY，ROM）或随机存储记忆体（RANDOM ACCESS MEMORY，RAM）等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种图像渲染方法，其特征在于，所述方法包括：
从待渲染图像中识别出目标区域；
为所述目标区域设置虚拟光源；
使用所述虚拟光源对所述目标区域进行渲染。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为所述目标区域设置虚拟光源包括：
获取所述目标区域的深度信息；
根据所述深度信息为所述目标区域设置虚拟光源。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述从待渲染图像中识别出目标区域之前，还包括：
获取包含深度信息的所述待渲染图像。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取包含深度信息的所述待渲染图像包括：
使用深度摄像机与彩色摄像协作获取包含深度信息的所述待渲染图像。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述目标区域的深度信息包括：
根据所述待渲染图像的色彩计算出所述目标区域的深度信息。
6.如权利要求2至5任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述根据所述深度信息为所述目标区域设置虚拟光源包括：
对于每一目标区域，从与所述目标区域的深度信息对应的预设位置范围内选取一个位置作为虚拟光源位置；
对于每一目标区域，从与所述目标区域的深度信息对应的预设比值范围内选取一个照度比作为虚拟光源照度比。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述使用所述虚拟光源对所述目标区域进行渲染包括：
为所述目标区域的目标像素生成虚拟光源作用下的增益因子；
使用所述增益因子对所述目标像素的初始色彩进行渲染，得到所述目标像素的渲染色彩；
将所述目标像素的初始色彩替换为所述渲染色彩。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述为所述目标区域的目标像素生成虚拟光源作用下的增益因子包括：
当所述虚拟光源为一个时，为所述目标像素生成增益因子
Figure FDA0000417779010000021
其中，K为所述虚拟光源照度比，d为所述目标像素的深度信息，k'为目标区域的光比，θ为入射角。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述为所述目标区域的目标像素生成虚拟光源作用下的增益因子包括：
当所述虚拟光源为多个时，使用公式
Figure FDA0000417779010000022
生成目标像素在每一个虚拟光源作用下的子增益因子，其中，K为所述虚拟光源照度比，d为所述目标像素的深度信息，k'为目标区域的光比，θ为入射角；
将所述子增益因子的乘积作为所述目标像素的增益因子。
10.如权利要求7至9任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述使用所述增益因子对所述目标像素的初始色彩进行渲染，得到所述目标像素的渲染色彩包括：
对于每一目标像素，获取所述目标像素的初始色彩；
生成所述初始色彩对应的颜色分量；
使用所述增益因子对所述目标像素的颜色分量进行渲染，得到所述目标像素的渲染分量；
使用所述目标像素的渲染分量生成所述目标像素的渲染色彩。
11.一种图像渲染装置，其特征在于，所述装置包括：
识别单元，用于从本地图像中识别出目标区域；
设置单元，用于为所述识别单元识别出的所述目标区域设置虚拟光源；
渲染单元，用于使用所述设置单元设置的所述虚拟光源对所述目标区域进行渲染。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述设置单元包括：
深度获取子单元，用于获取所述目标区域的深度信息；
光源设置子单元，用于根据所述深度获取子单元获取到的所述深度信息为所述目标区域设置虚拟光源。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
获取单元，用于获取包含深度信息的所述本地图像。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，
所述获取单元，用于使用深度摄像机与彩色摄像协作获取包含深度信息的所述待渲染图像。
15.如权利要求12所述的装置，其特征在于，
所述深度获取子单元，用于根据所述本地图像的色彩计算出所述目标区域的深度信息。
16.如权利要求12至15任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述光源设置子单元包括：
位置设置子单元，用于从与所述深度信息对应的预设位置范围内选取一个位置作为虚拟光源位置；
照度比设置子单元，用于从与所述深度信息对应的预设比值范围内选取一个照度比作为虚拟光源照度比。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述渲染单元包括：
增益因子生成子单元，用于为所述目标区域的目标像素生成虚拟光源作用下的增益因子；
色彩生成子单元，用于使用所述增益因子生成子单元生成的所述增益因子对所述目标像素的初始色彩进行渲染，得到所述目标像素的渲染色彩；
色彩替换子单元，用于将所述目标像素的初始色彩替换为所述色彩生成子单元生成的所述渲染色彩。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，
所述增益因子生成子单元，用于当所述虚拟光源为一个时，为所述目标像素生成增益因子
Figure FDA0000417779010000031
其中，K为所述虚拟光源照度比，d为所述目标像素的深度信息，k'为目标区域的光比，θ为入射角。
19.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述增益因子生成子单元包括：
子增益因子生成子单元，用于当所述虚拟光源为多个时，使用公式
Figure FDA0000417779010000032
生成目标像素在每一个虚拟光源作用下的子增益因子，其中，K为所述虚拟光源照度比，d为所述目标像素的深度信息，k'为目标区域的光比，θ为入射角；
增益因子计算子单元，用于将所述子增益因子生成子单元生成的子增益因子的乘积作为所述目标像素的增益因子。
20.如权利要求17至19任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述色彩生成子单元包括：
初始色彩获取子单元，用于获取所述目标像素的初始色彩；
颜色分量生成子单元，用于生成所述初始色彩获取子单元获取到的所述初始色彩对应的颜色分量；
渲染分量生成子单元，用于使用所述增益因子对所述颜色分量生成子单元生成的所述颜色分量进行渲染，得到所述目标像素的渲染分量；
渲染色彩生成子单元，用于使用所述渲染分量生成子单元生成的所述目标像素的渲染分量，生成所述目标像素的渲染色彩。
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