CN105913478A - 360度全景显示方法、显示模块及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像显示技术领域，公开了360度全景显示方法、显示模块及移动终端。本发明中，360度全景显示方法包含以下步骤：获取当前视点；根据所述当前视点建立所述当前视角范围内的球体模型；对所述视角范围内的球体模型进行渲染，以产生视角范围内的三维图像；显示所述视角范围内的三维图像。本发明提供的360度全景显示方法、显示模块及移动终端，使得移动终端在360度全景显示的过程中，能够减少程序计算量、提高渲染效率。

Description

360度全景显示方法、显示模块及移动终端

技术领域

本发明涉及图像显示技术领域，特别涉及一种360度全景显示方法、显示模块及移动终端。

背景技术

360度全景是一种基于静态图像在微机平台上能够实现虚拟现实技术。让人们能在电脑上进行360度全景观察，而且通过交互操作，可以实现自由浏览，从而体验三维的虚拟现实视觉世界。

目前，在基于手机的虚拟现实方案中，开发者通常是通过构建球体模型来显示360度全景视频或者图像，通过屏幕显示，用户能够看到基于自己所在方位的视角范围内的三维图像；当用户变换方位时，能够看到方位变换后的视角范围内的三维图像。即，用户始终只能在屏幕上看到自己所在方位的视角范围内的三维图像。而实质上的，在计算机内部，该视角范围外的其余图像始终在进行渲染绘制(而用户看不到)，这就造成了造成不必要的资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种360度全景显示方法、显示模块及移动终端，使得移动终端在360度全景显示的过程中，能够减少程序计算量、提高渲染效率。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种360度全景显示方法，包含以下步骤：获取当前视点；根据所述当前视点建立所述当前视角范围内的球体模型；对所述视角范围内的球体模型进行渲染，以产生视角范围内的三维图像；显示所述视角范围内的三维图像。

本发明的实施方式还提供了一种360度全景显示模块，包含：视点获取单元、建模单元、渲染单元以及显示单元；所述视点获取单元用于获取当前视点；所述建模单元用于根据所述当前视点建立当前视角范围内的球体模型；所述渲染单元用于对所述视角范围内的球体模型进行渲染，以产生视角范围内的三维图像；所述显示单元用于显示所述视角范围内的三维图像。

本发明的实施方式还提供了一种移动终端，包含所述的360度全景显示模块。

本发明实施方式相对于现有技术而言，根据获取的当前视点建立当前视角范围内的球体模型，并对视角范围内的球体模型进行渲染，以产生视角范围内的三维图像。即，本发明在实现360度全景显示的方法中，仅对当前视角内的图像进行渲染绘制，减少了绘制模型的顶点数量；从而减少了程序计算量，提高了渲染效率。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的一种360度全景显示方法的流程图；

图2是根据本发明第二实施方式的一种360度全景显示模块的方框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种360度全景显示方法，应用于移动终端；本实施方式中的。具体流程如图1所示。

步骤10：获取当前视点。其中，步骤10包含以下子步骤。

子步骤101：检测移动终端的当前姿态。

具体而言，用户在使用移动终端时，可能会变换移动终端的空间朝向；当前姿态即反映移动终端的空间朝向。本实施方式中的当前姿态由移动终端的角速度表征。其中，移动终端的角速度包含移动终端在X、Y、Z轴方向上的三个角速度。然而，本实施方式中对表征当前姿态的具体参数不作任何限制，只要能够反映移动终端的空间朝向即可。

子步骤102：根据当前姿态计算当前视点。

具体而言，首先，根据移动终端在X、Y、Z轴方向上的三个角速度计算欧拉角的三个角度，三个角度分别为：yaw，表示视点绕Y轴旋转的角度；pitch，表示视点绕X轴旋转的角度，roll，表示视点绕Z轴旋转的角度。其次，根据欧拉角的三个角度，计算三个旋转矩阵matrix_yaw＝matrix::rotateY(yaw)；matrix_pitch＝matrix::rotateX(pitch)；matrix_roll＝matrix::rotateZ(roll)。即，当前视点实质由三个旋转矩阵表示。

需要说明的是，本实施方式对当前视点的获取方式不作任何限制；于其他实施方式中，当前视点也可以为预存在移动终端内的推荐视点(表示较佳的观看角度)、或者预存在移动终端内的多个连续变化的视点。

步骤11：根据获取的当前视点建立当前视角范围内的球体模型。其中，步骤11包含以下子步骤。

子步骤111：根据预设的参考视点与参考视角建立参考视角范围内的球体模型。

其中，移动终端内部预先储存有参考视点与参考视角；一般而言，参考视点默认的观察点是正向朝前；参考视角例如可以设定为120度(可任意设定，覆盖屏幕即可)；本实施方式对参考视点与参考视角不做任何限制。

另外，移动终端内实质还预设有建立球体模型的基本参数，基本参数包含球面在垂直方向的网格数量(vertiacl)、球面在水平方向的网格数量(horizontal)以及球的半径(radius)。这些基本参数的具体数值由设计人员根据对三维图像的质量要求而设定；网格数量越多，则三维图像的清晰度越高；球的半径只需满足大于视点到投影平面(即近平面)的距离即可。

即，根据基本参数建立的球体模型是一个完整的球体模型，参考视点与参考视角可以确定完整的球体模型在参考视角范围内的部分。

于本实施方式中，建立参考视角范围内的球体模型的具体方式如下：

第一步：设定基本参数、参考视点与参考视角；其设定依据如上所述。于本实施方式中，球面在垂直方向的网格数量vertiacl＝64；球面在水平方向的网格数量horizontal＝64；球的半径radius＝100；参考视角fov＝120°；参考视点为正向朝前。

第二步：计算垂直方向每一格占据的分量；即：yf＝y/vertical，y的取值为[0,vertiacl]。

第三步：将第二步中的分量yf映射至[-0.5,0.5]的区间内，并计算参考视角在yf上的分量；即：lat_vertical＝(yf–0.5)*fov。

第四步：计算垂直方向上的lat的余弦值coslat＝cosf(lat)。

同理，计算网格水平方向上每一格占据的分量xf＝x/horizontal，x的取值为[0,horizontal]；计算参考视角在xf上的分量，lat_horizontal＝(xf–0.5)*fov；计算水平方向上的lat的余弦值coslat＝cosf(lat)。

第五步：根据上述数据，计算得网格上每个点的顶点坐标(x,y,z)，具体公式如下：

x＝radius*cosf(lat_horizontal)*coslat

y＝radius*sinf(lat_horizontal)*coslat

z＝radius*sinf(lat_vertical)

子步骤112：利用当前视点更新参考视角范围内的球体模型，以产生当前视角范围内的球体模型。

具体而言，将子步骤102中计算出来的三个旋转矩阵matrix_yaw、matrix_pitch、matrix_roll(即当前视点)与子步骤111中计算出来的顶点坐标(x,y,z)的X、Y、Z轴的坐标值对应相乘，计算出来的新的顶点坐标即为当前视角范围内的球体模型的顶点坐标。上述计算过程，即为利用当前视点更新参考视角范围内的球体模型，以产生当前视角范围内的球体模型。

步骤12：对当前视角范围内的球体模型进行渲染，以生成当前视角范围内的三维图像。其中，步骤12包含以下子步骤。

子步骤121：根据当前视角范围内的球体模型计算当前视角范围对应的纹理坐标。

即，根据子步骤112中计算出的当前视角范围内的球体模型的顶点坐标，计算当前视角范围对应的纹理坐标(s,t)；具体计算公式如下：

s＝xf–0.5

t＝(1.0–yf)–0.5

子步骤122：根据当前视角范围对应的纹理坐标对当前视角范围内的球体模型进行纹理贴图，以生成当前视角范围内的三维图像。

具体而言，首先，获取移动终端内预先储存的二维全景图像；其次，根据当前视角范围对应的纹理坐标，从二维全景图像中获取该当前视角范围对应的二维图像；然后，将该二维图像纹理贴图至当前视角范围内的球体模型；从而，生成当前视角范围内的三维图像。

较佳的，纹理贴图后，还可以对生成的三维图像进行光线、透明度等方面的修饰，使得最后呈现的三维图像更加真实。

步骤13：显示当前视角范围内的三维图像。

即，将子步骤122中生成当前视角范围内的三维图像渲染到帧缓存中，从而由显示器显示出来。

本实施方式提供的360度全景显示方法，能够根据检测到的当前视点，仅仅构建当前视角范围内的球体模型，并仅仅对当前视角范围内的球体模型进行绘制和渲染；即无需对当前视角范围外的球体模型进行绘制和渲染；从而减少了程序计算量，提高了渲染效率。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第二实施方式涉及一种360度全景显示模块，如图2所示，包含：视点获取单元10、建模单元11、渲染单元12以及显示单元13。

视点获取单元10用于获取当前视点。具体而言，视点获取单元10包含姿态检测子单元与视点计算子单元；姿态检测子单元用于检测移动终端的当前姿态，视点计算子单元用于根据当前姿态计算当前视点。其中，姿态检测子单元例如包含陀螺仪。

建模单元11用于根据获取的当前视点建立当前视角范围内的球体模型。

渲染单元12用于对当前视角范围内的球体模型进行渲染，以生成当前视角范围内的三维图像。具体而言，渲染单元12包含纹理计算子单元与纹理贴图子单元；纹理计算子单元用于根据当前视角范围内的球体模型计算当前视角范围对应的纹理坐标；纹理贴图子单元用于根据当前视角范围对应的纹理坐标对当前视角范围内的球体模型进行纹理贴图，以生成当前视角范围内的三维图像。

显示单元13用于显示当前视角范围内的三维图像。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本发明第三实施方式涉及一种移动终端，包含第二实施方式所述的360度全景显示模块。本实施方式中的移动终端为智能手机，然并不限于此。

其中，第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在第二实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种360度全景显示方法，其特征在于，包含以下步骤：

获取当前视点；

根据所述当前视点建立当前视角范围内的球体模型；

对所述当前视角范围内的球体模型进行渲染，以生成当前视角范围内的三维图像；

显示所述当前视角范围内的三维图像。

2.根据权利要求1所述的360度全景显示方法，其特征在于，根据所述当前视点建立当前视角范围内的球体模型的步骤，包含以下子步骤：

根据预设的参考视点与参考视角建立参考视角范围内的球体模型；

利用所述当前视点更新所述参考视角范围内的球体模型，以产生所述当前视角范围内的球体模型。

3.根据权利要求1所述的360度全景显示方法，其特征在于，所述获取当前视点的步骤，包含以下子步骤：

检测移动终端的当前姿态；

根据所述当前姿态计算所述当前视点。

4.根据权利要求3所述的360度全景显示方法，其特征在于，所述当前姿态至少由所述移动终端的当前角速度表征。

5.根据权利要求1所述的360度全景显示方法，其特征在于，对所述当前视角范围内的球体模型进行渲染，以生成当前视角范围内的三维图像的步骤，包含以下子步骤：

根据所述当前视角范围内的球体模型计算当前视角范围对应的纹理坐标；

根据所述当前视角范围对应的纹理坐标对所述当前视角范围内的球体模型进行纹理贴图，以生成所述当前视角范围内的三维图像。

6.一种360度全景显示模块，其特征在于，应用于权利要求1或2所述的360度全景显示方法，所述360度全景显示模块包含：视点获取单元、建模单元、渲染单元以及显示单元；

所述视点获取单元用于获取当前视点；

所述建模单元用于根据所述当前视点建立当前视角范围内的球体模型；

所述渲染单元用于对所述当前视角范围内的球体模型进行渲染，以生成当前视角范围内的三维图像；

所述显示单元用于显示所述当前视角范围内的三维图像。

7.根据权利要求6所述的360度全景显示模块，其特征在于，所述视点获取单元包含：姿态检测子单元与视点计算子单元；

所述姿态检测子单元用于检测所述移动终端的当前姿态；

所述视点计算子单元用于根据所述当前姿态计算所述当前视点。

8.根据权利要求7所述的360度全景显示模块，其特征在于，所述姿态检测子单元包含陀螺仪。

9.根据权利要求6所述的360度全景显示模块，其特征在于，所述渲染单元包含：纹理计算子单元与纹理贴图子单元；

所述纹理计算子单元用于根据所述当前视角范围内的球体模型计算当前视角范围对应的纹理坐标；

所述纹理贴图子单元用于根据当前视角范围对应的纹理坐标对当前视角范围内的球体模型进行纹理贴图，以生成当前视角范围内的三维图像。

10.一种移动终端，其特征在于，包含权利要求6至9中任意一项所述的360度全景显示模块。