CN110610454A - 透视投影矩阵的计算方法及装置、终端设备、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透视投影矩阵的计算方法及装置、终端设备、存储介质，涉及投影领域，该方法包括以下步骤：当目标位置发生移动时，获取移动信息；计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比；根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵。本发明的离轴透视投影矩阵会随目标位置的移动而适应性变化，会根据包含的移动量适应性地修改轴对称透视投影矩阵的元素数据，不影响被观察物体在投影屏幕中的位置，但会随着不同的离轴透视投影矩阵观察到不同被观察物体的不同角度，提高体验者的观看体验。

Description

透视投影矩阵的计算方法及装置、终端设备、存储介质

技术领域

本发明涉及投影领域，尤其涉及一种透视投影矩阵的计算方法及装置、终端设备、存储介质。

背景技术

目前国内的沉浸式体验多为没有透视变化的平面体验，就是在一个立方体(Cube)形状的体验环境中，体验四个面(或由投影机投影，或由LCD屏拼接)带来的沉浸式体验。

相当于将显示设备放到足够大，当画面中的人物或物体和体验者大小1:1的时候，就会有种和普通显示器感受不同的代入感。这种体验从物理角度上能很完美地将操作者包裹在一个四面甚至五面都是显示画面的正方体空间中，从而给操作者一种沉浸在其画面中的假象。

但从直观上分析，其本质还是显示器的模式，换句话说，就是观察视角并不会追踪体验者的位置而变化。这种变化并非单纯的转动虚拟摄像机，因为转动虚拟摄像机，会导致整个场景的位置都发生变化。

假设前面有一个4米长的观察物，视点为正视视角时看到的画面为采用轴对称透视投影矩阵得到的，其可占满整个前方投影屏；但是，一旦用户相对于投影屏横向(左右)、纵向(上下)移动，若仅转动摄像机、仍采用轴对称透视投影矩阵，则势必会把其他多余(例如：更左边或者更右边)的景物转入前方投影屏内，无法将投影画面随体验者的位置变化而变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种透视投影矩阵的计算方法及装置、终端设备、存储介质，此透视投影矩阵能在回馈透视的同时，又不影响到前方被观察的物体在屏幕中的位置，将其应用于投影时，可提高体验者的观看体验。

本发明提供的技术方案如下：

一种透视投影矩阵的计算方法，包括以下步骤：当目标位置发生移动时，获取移动信息；计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比；根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵。

在上述技术方案中，离轴透视投影矩阵会随目标位置的移动而适应性变化，不影响被观察物体在投影屏幕中的位置，但不同的离轴透视投影矩阵可投影出被观察物体的不同角度，提高体验者的观看体验。

进一步，所述移动信息包括：横向移动量；所述的计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比包括以下步骤：计算所述横向移动量在横向总量上的横向占比，所述横向总量为投影屏幕的横向长度。

在上述技术方案中，公开了计算横向占比的方式，为后续计算离轴透视投影矩阵打下基础。

进一步，所述的根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵包括以下步骤：当存在横向占比时，将所述横向占比乘以所述轴对称透视投影矩阵的第一行第一列元素，得到横向结果；将所述横向结果与所述轴对称透视投影矩阵的第一行第三列元素相加，得到所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵中的第一行第三列元素。

在上述技术方案中，针对横向偏移(或者说，横向移动)的情况，计算离轴透视投影矩阵中与横向偏移密切相关的元素的数值。

进一步，所述移动信息包括：纵向移动量；所述的计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比包括以下步骤：计算所述纵向移动量在纵向总量上的纵向占比，所述纵向总量为投影屏幕的纵向长度。

在上述技术方案中，公开了计算纵向占比的方式，为后续计算离轴透视投影矩阵打下基础。

进一步，所述的根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵包括以下步骤：当存在纵向占比时，将所述纵向占比乘以所述轴对称透视投影矩阵的第二行第二列元素，得到纵向结果；将所述纵向结果与所述轴对称透视投影矩阵的第二行第三列元素相加，得到所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵中的第二行第三列元素。

在上述技术方案中，针对纵向偏移(或者说，纵向移动)的情况，计算离轴透视投影矩阵中与纵向偏移密切相关的元素的数值。

本发明还提供一种透视投影矩阵的计算装置，包括：信息获取模块，用于当目标位置发生移动时，获取移动信息；占比计算模块，用于计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比；矩阵计算模块，用于根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵。

进一步，所述移动信息包括：横向移动量；所述占比计算模块，用于计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比包括：所述占比计算模块，计算所述横向移动量在横向总量上的横向占比，所述横向总量为投影屏幕的横向长度。

进一步，所述矩阵计算模块，用于根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵包括：所述矩阵计算模块，当存在横向占比时，将所述横向占比乘以所述轴对称透视投影矩阵的第一行第一列元素，得到横向结果；以及，将所述横向结果与所述轴对称透视投影矩阵的第一行第三列元素相加，得到所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵中的第一行第三列元素。

本发明还提供一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时实现如上述任一所述透视投影矩阵的计算方法的步骤。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一所述透视投影矩阵的计算方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的透视投影矩阵的计算方法及装置、终端设备、存储介质有益效果在于：

本发明的离轴透视投影矩阵会随目标位置的移动而适应性变化，会根据包含的移动量适应性地修改轴对称透视投影矩阵的元素数据，保证取景范围不变，但会随着不同的离轴透视投影矩阵观察到不同被观察物体的不同角度，提高体验者的观看体验。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种透视投影矩阵的计算方法及装置、终端设备、存储介质的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明透视投影矩阵的计算方法一个实施例的流程图；

图2是本发明当视点位于中心点位置时的轴对称透视投影矩阵体现在三维空间中一个实施例的结构示意图；

图3是图2中视点向右移动后轴对称透视投影矩阵在三维空间中相应移动后的结构示意图；

图4是图3中视点向右移动后采用离轴透视投影矩阵后体现在三维空间中的结构示意图；

图5为本发明视锥体的结构示意图；

图6是图2中采用轴对称透视投影矩阵在视点位置时看到的投影画面；

图7是图3中采用轴对称透视投影矩阵在视点位置时看到的投影画面；

图8是图4中采用离轴透视投影矩阵在视点位置时看到的投影画面；

图9是本发明视点位于中心点所看到的投影画面一个实施例的示意图；

图10是图9视点右移后所看到的投影画面的示意图；

图11是图9视点左移后所看到的投影画面的示意图；

图12是本发明智能终端一个实施例的结构示意图；

图13是本发明透视投影矩阵的计算装置一个实施例的结构示意图；

图14是本发明透视投影矩阵的计算方法另一个实施例的流程图。

附图标号说明：

5.终端设备，51.存储器，52.计算机程序，53.处理器。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

具体实现中，本申请实施例中描述的终端设备包括但不限于诸如具有触摸敏感表面(例如，触摸屏显示器和/或触摸板)的移动电话、膝上型计算机或平板计算机之类的其他便携式设备。还应当理解的是，在某些实施例中，所述终端设备并非便携式通信设备，而是具有触摸敏感表面(例如：触摸屏显示器和/或触摸板)的台式计算机。

在接下来的讨论中，描述了包括显示器和触摸敏感表面的终端设备。然而，应当理解的是，终端设备可以包括诸如物理键盘、鼠标和/或控制杆的一个或多个其他物理用户接口设备。

终端设备支持各种应用程序，例如以下中的一个或多个：绘图应用程序、演示应用程序、网络创建应用程序、文字处理应用程序、盘刻录应用程序、电子表格应用程序、游戏应用程序、电话应用程序、视频会议应用程序、电子邮件应用程序、即时消息收发应用程序、锻炼支持应用程序、照片管理应用程序、数码相机应用程序、数字摄像机应用程序、Web浏览应用程序、数字音乐播放器应用程序和/或数字视频播放器应用程序。

可以在终端设备上执行的各种应用程序可以使用诸如触摸敏感表面的至少一个公共物理用户接口设备。可以在应用程序之间和/或相应应用程序内调整和/或改变触摸敏感表面的一个或多个功能以及终端上显示的相应信息。这样，终端的公共物理架构(例如，触摸敏感表面)可以支持具有对用户而言直观且透明的用户界面的各种应用程序。

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。

为方便说明本发明的发明内容，以一个假想的场景进行说明。如图2所示，在投影面上，左右两边各有一个柱子，投影面正中有一张桌子。当你在投影面前方左右移动的时候，在柱子位置不发生变化的情况下(但站在不同的位置，会看到柱子不同的表面)，桌子的透视跟随体验者的视角而变化，这就能给体验者带来一种前方是个真实空间的感觉。技术实现上，需要通过改变透视投影矩阵来实现这样的效果。

若一直采用不变的透视投影矩阵，随着视点发生移动，因视锥的形状不改变，看到的画面仅会整体进行平移。如从图2中视点A的位置移动至图3中视点A的位置，正三角形视锥所覆盖的区域就是在各视点采用轴对称透视投影矩阵时看到的画面，图2和图3对应的实际渲染图可参见图6和图7。

但视点A这样移动之后，右边将投影到柱子以外的部分，这并不是期望的，因为前方的投影屏幕并不是一面可以左右无限延伸的屏幕。本发明所提到的算法(即透视投影矩阵的计算)计算不同视点A对应的透视投影矩阵，以改变视锥的形状，无论视点A在哪里，使视锥能将投影线始终卡住两个柱子，如图4中所示的三角形ABC，其对应的实际渲染图可参见图8。

图1示出了本发明的一个透视投影矩阵的计算方法的实现流程图，该计算方法可以应用于终端设备(例如：计算机，本实施例中为方便理解，都以计算机作为主语解释，但本领域的技术人员均明白该计算方法也可应用于其他终端设备，只要能实现相应功能即可)，所述计算方法包括以下步骤：

S101当目标位置发生移动时，获取移动信息。

具体的，目标位置即体验者所在的位置。

目标位置的变化情况可采用现有的技术实现，并不作限制。

作为一种实施方式，使用Kinect动作捕捉技术实施，例如：体验者携带一移动终端设备(手机、平板电脑、穿戴式设备、可移动的交互式设备等)，根据移动终端设备的坐标变化情况，判断目标位置是否发生移动。

作为另一种实施方式，沉浸式投影场地中布设定位装置，使用UWB红外三角定位实施，例如：红外测距传感器，以一定频率监测体验者的位置情况。

移动信息的获取方式有多种，一种实施方式为：目标位置的坐标以一定频率发送给计算机，计算机自行与之前的坐标进行比对，计算移动信息。另一种实施方式为：监测体验者位置情况的设备自行判断目标位置是否发生移动，若发生移动，则将移动信息上报至计算机。

优选地，移动信息的模式采用坐标格式，例如：(x,y,z)，便于计算机快速识别和计算。

可选地，为了便于识别出体验者移动的方向，例如：向左移动、向右移动、变高或变矮，可定义各方式的正负情况。

例如：以投影屏长宽度的中心点作为原点坐标，x坐标表示用户的横向移动情况，向左为负，向右为正；y坐标表示用户的纵向移动情况，向上为正，向下为负，z坐标表示用户的俯视角度变化。

当然，正负的定义可根据实际编程情况决定，在此不作限制。

需要注意的是，移动信息指的是体验者相对于坐标原点在横向和纵向的移动量。

例如：投影屏长4米，宽2.5米，中心点为坐标原点(0,0)，即横向(-200，200)、纵向(-125，125)的实际长度，以厘米为单位形成坐标。若体验者从轴对称(左右、上下对称)的中心点位置向左移动了20cm，则移动信息为(-20，0)，若体验者从(-20，0)向右移动到15cm，则移动信息为(-5，0)，此例子不考虑纵向变化情况。

纵向坐标代表的是体验者的高度变化，例如：不同体验者的身高不同，或者其蹲下、踮脚、站在物体上观看时，俯视角度会产生变化。

例如：投影屏长4米，宽2.5米，中心点为坐标原点(0,0)，即横向(-200，200)、纵向(-125，125)的实际长度，以厘米为单位形成坐标。若身高1.6的体验者进入观看场地，一开始正常站着看，其y轴坐标应该都是35，当其蹲下时，测量出来其向下移动了60，则移动信息中的y轴坐标为35-60＝-25。若有横向变化情况，则根据上述横向变化的例子进行计算移动信息。

S102计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比。

具体的，移动占比是根据移动信息中具体的移动量对应的总量计算出来的。

可选地，移动信息包括：横向移动量。

S102计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比包括以下步骤：计算所述横向移动量在横向总量上的横向占比，所述横向总量为投影屏幕的横向长度。

例如：移动信息为(20，0)，投影屏幕的长度为400，即为横向总量，20即为横向移动量；横向占比为20/400＝0.05。

可选地，移动信息包括：纵向移动量。

S102计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比包括以下步骤：计算所述纵向移动量在纵向总量上的纵向占比，所述纵向总量为投影屏幕的纵向长度。

例如：移动信息为(20，-20)，投影屏幕的宽度为250，即为纵向总量，-20即为纵向移动量；纵向占比为-20/250＝-0.08。

不同方向的移动量，分别计算其移动占比，可保证后续计算出来的透视投影矩阵的准确性。

S103根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵。

具体的，透视投影矩阵为：

从摄像机(Camera)的位置看到的视锥体的形状如图5，上述透视投影矩阵中各字母的定义如下：

r：视锥体右边边界；

l：视锥体左边边界；

t:视锥体上边边界；

b:视锥体下边边界；

n:摄像机到近剪裁平面的距离；

f:摄像机到远剪裁平面的距离。

当视锥体在投影坐标系内按中心轴左右且上下对称，数学上可以表达为：

将其代入上述的透视投影矩阵，得到轴对称透视投影矩阵为：

从上述公式矩阵中可以看出，轴对称透视投影矩阵的第三列第一，二行的元素为0，也就是Mproj2[0][2]＝0和Mproj2[1][2]＝0。

如果需要横向偏移轴，就调整Mproj2[0][2]的值为非0，如果需要纵向偏移轴，就调整Mproj2[1][2]的值为非0，而调整的量就需要与各方向的移动占比有关。也就是说，其他位置的元素与轴对称透视投影矩阵一样，仅根据横向占比和/或纵向占比，调整Mproj2[0][2]和/或Mproj2[1][2]的值，得到目标位置移动后的透视投影矩阵。

可选地，S103根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵包括：

当存在横向占比时，将所述横向占比乘以所述轴对称透视投影矩阵的第一行第一列元素，得到横向结果；

将所述横向结果与所述轴对称透视投影矩阵的第一行第三列元素相加，得到所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵中的第一行第三列元素。

例如：横向移动量为40，横向总量为400，横向占比为40/400＝0.1，横向结果为目标位置移动后的透视投影矩阵中的第一行第三列元素为

可选地，S103根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵包括：

当存在纵向占比时，将所述纵向占比乘以所述轴对称透视投影矩阵的第二行第二列元素，得到纵向结果；

将所述纵向结果与所述轴对称透视投影矩阵的第二行第三列元素相加，得到所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵中的第二行第三列元素。

例如：纵向移动量为-20，纵向总量为280，纵向占比为-20/280＝-1/14，纵向结果为目标位置移动后的透视投影矩阵中的第二行第三列元素为

在实际应用时，可能仅会存在横向或者纵向一个方向的移动量，若是，则仅改变轴对称透视投影矩阵中对应位置的元素的数据即可得到目标位置移动后的离轴透视投影矩阵，保证视锥的正确性，使后续投影出来的画面采用正确的离轴透视投影矩阵计算，符合目标位置观看时的实际视角情况。

在本实施例中，离轴透视投影矩阵会随目标位置的移动而适应性变化，不影响被观察物体在投影屏幕中的位置，但会随着不同的离轴透视投影矩阵观察到不被观察物体的不同角度，提高体验者的观看体验。

图14示出了本发明的一个透视投影矩阵的计算方法的实现流程图，该计算方法可以应用于终端设备(例如：计算机，本实施例中为方便理解，都以计算机作为主语解释，但本领域的技术人员均明白该计算方法也可应用于其他终端设备，只要能实现相应功能即可)，所述计算方法包括以下步骤：

S201当目标位置发生移动时，获取移动信息，移动信息包括：横向移动量和纵向移动量；

S202计算所述横向移动量在横向总量上的横向占比，所述横向总量为投影屏幕的横向长度；

S203计算所述纵向移动量在纵向总量上的纵向占比，所述纵向总量为投影屏幕的纵向长度；

S204将所述横向占比乘以所述轴对称透视投影矩阵的第一行第一列元素，得到横向结果，将所述横向结果与所述轴对称透视投影矩阵的第一行第三列元素相加，得到所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵中的第一行第三列元素；

S205将所述纵向占比乘以所述轴对称透视投影矩阵的第二行第二列元素，得到纵向结果，将所述纵向结果与所述轴对称透视投影矩阵的第二行第三列元素相加，得到所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵中的第二行第三列元素，离轴透视投影矩阵中的其他位置的元素与轴对称透视投影矩阵相应位置的元素相同。

具体的，当移动信息中同时存在横向移动量和纵向移动量时，需要同时考虑，以得到相应的离轴透视投影矩阵。

例如：移动信息为(20，-40)，横向总量为400，纵向总量为250，则离轴透视投影矩阵中的第一行第三列元素为离轴透视投影矩阵中的第二行第三列元素为对应的整个离轴透视投影矩阵为：

在其他实施例中，若移动信息仅含有横向移动量，纵向移动量为0，则只要更改轴对称透视投影矩阵的第一行第三列的元素即可。

例如：移动信息为(20，0)，横向总量为400，纵向总量为250，则离轴透视投影矩阵中的第一行第三列元素为对应的整个离轴透视投影矩阵为：

同理，在其他实施例中，若移动信息仅含有纵向移动量，横向移动量为0，则只要更改轴对称透视投影矩阵的第二行第三列的元素即可。

在实际应用离轴透视投影矩阵时，不同视点看到同一个画面可看到不同的角度，如图9所示，视点位于中心点所看到的投影画面；图10所示，若视点相对于中心点右移，则会看到右移对应角度的投影画面；图11所示，若视点相对于中心点左移，则会看到左移对应角度的投影画面。

移动信息可包含横向移动量和/或纵向移动量，会根据包含的移动量适应性地修改轴对称透视投影矩阵的元素数据，得到离轴透视投影矩阵，应用时，让观察者在不同的目标位置看到不同角度的投影画面，提高其观看体验。

应理解，在上述实施例中，各步骤序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

图13是本发明提供的透视投影矩阵的计算装置1的示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该计算装置可以是内置于终端设备内的软件单元、硬件单元或者软硬结合的单元，也可以作为独立的挂件集成到终端设备中。

该透视投影矩阵的计算装置1包括：

信息获取模块11，用于当目标位置发生移动时，获取移动信息。

具体的，目标位置即体验者所在的位置。

目标位置的变化情况可采用现有的技术实现，并不作限制。

作为一种实施方式，使用Kinect动作捕捉技术实施，例如：体验者携带一移动终端设备(手机、平板电脑、穿戴式设备、可移动的交互式设备等)，根据移动终端设备的坐标变化情况，判断目标位置是否发生移动。

作为另一种实施方式，沉浸式投影场地中布设定位装置，使用UWB红外三角定位实施，例如：红外测距传感器，以一定频率监测体验者的位置情况。

移动信息的获取方式有多种，一种实施方式为：目标位置的坐标以一定频率发送给计算机，计算机自行与之前的坐标进行比对，计算移动信息。另一种实施方式为：监测体验者位置情况的设备自行判断目标位置是否发生移动，若发生移动，则将移动信息上报至计算机。

优选地，移动信息的模式采用坐标格式，例如：(x,y,z)，便于计算机快速识别和计算。

可选地，为了便于识别出体验者移动的方向，例如：向左移动、向右移动、变高或变矮，可定义各方式的正负情况。

例如：以投影屏长宽度的中心点作为原点坐标，x坐标表示用户的横向移动情况，向左为负，向右为正；y坐标表示用户的纵向移动情况，向上为正，向下为负，z坐标表示用户的俯视角度变化。

当然，正负的定义可根据实际编程情况决定，在此不作限制。

需要注意的是，移动信息指的是体验者相对于坐标原点在横向和纵向的移动量。

例如：投影屏长4米，宽2.5米，中心点为坐标原点(0,0)，即横向(-200，200)、纵向(-125，125)的实际长度，以厘米为单位形成坐标。若体验者从轴对称(左右、上下对称)的中心点位置向左移动了20cm，则移动信息为(-20，0)，若体验者从(-20，0)向右移动到15cm，则移动信息为(-5，0)，此例子不考虑纵向变化情况。

纵向坐标代表的是体验者的高度变化，例如：不同体验者的身高不同，或者其蹲下、踮脚、站在物体上观看时，俯视角度会产生变化。

例如：投影屏长4米，宽2.5米，中心点为坐标原点(0,0)，即横向200、纵向125的实际长度，以厘米为单位形成坐标。若身高1.6的体验者进入观看场地，一开始正常站着看，其y轴坐标应该都是35，当其蹲下时，测量出来其向下移动了60，则移动信息中的y轴坐标为35-60＝-25。若有横向变化情况，则根据上述横向变化的例子进行计算移动信息。

占比计算模块12，用于计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比。

具体的，移动占比是根据移动信息中具体的移动量对应的总量计算出来的。

可选地，移动信息包括：横向移动量。占比计算模块12，用于计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比包括：占比计算模块12，计算所述横向移动量在横向总量上的横向占比，所述横向总量为投影屏幕的横向长度。

例如：移动信息为(20，0)，投影屏幕的长度为400，即为横向总量，20即为横向移动量；横向占比为20/400＝0.05。

可选地，移动信息包括：纵向移动量。占比计算模块12，用于计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比包括：占比计算模块12，计算所述纵向移动量在纵向总量上的纵向占比，所述纵向总量为投影屏幕的纵向长度。

例如：移动信息为(20，-20)，投影屏幕的宽度为250，即为纵向总量，-20即为纵向移动量；纵向占比为-20/250＝-0.08。

不同方向的移动量，分别计算其移动占比，可保证后续计算出来的透视投影矩阵的准确性。

矩阵计算模块13，用于根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵。

具体的，透视投影矩阵为：

从摄像机(Camera)的位置看到的视锥体的形状如图5，上述透视投影矩阵中各字母的定义如下：

r：视锥体右边边界；

l：视锥体左边边界；

t:视锥体上边边界；

b:视锥体下边边界；

n:摄像机到近剪裁平面的距离；

f:摄像机到远剪裁平面的距离。

当视锥体在投影坐标系内按中心轴左右且上下对称，数学上可以表达为：

将其代入上述的透视投影矩阵，得到轴对称透视投影矩阵为：

从上述公式矩阵中可以看出，轴对称透视投影矩阵的第三列第一，二行的元素为0，也就是Mproj2[0][2]＝0和Mproj2[1][2]＝0。

如果需要横向偏移轴，就调整Mproj2[0][2]的值为非0，如果需要纵向偏移轴，就调整Mproj2[1][2]的值为非0，而调整的量就需要与各方向的移动占比有关。也就是说，其他位置的元素与轴对称透视投影矩阵一样，仅根据横向占比和/或纵向占比，调整Mproj2[0][2]和/或Mproj2[1][2]的值，得到目标位置移动后的偏移修正过后的透视投影矩阵。

可选地，矩阵计算模块13，用于根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵包括：矩阵计算模块13，当存在横向占比时，将所述横向占比乘以所述轴对称透视投影矩阵的第一行第一列元素，得到横向结果；以及，将所述横向结果与所述轴对称透视投影矩阵的第一行第三列元素相加，得到所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵中的第一行第三列元素。

例如：横向移动量为40，横向总量为400，横向占比为40/400＝0.1，横向结果为目标位置移动后的透视投影矩阵中的第一行第三列元素为

可选地，矩阵计算模块13，用于根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵包括：矩阵计算模块13，当存在纵向占比时，将所述纵向占比乘以所述轴对称透视投影矩阵的第二行第二列元素，得到纵向结果；以及，将所述纵向结果与所述轴对称透视投影矩阵的第二行第三列元素相加，得到所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵中的第二行第三列元素。

例如：纵向移动量为-20，纵向总量为280，纵向占比为-20/280＝-1/14，纵向结果为目标位置移动后的透视投影矩阵中的第二行第三列元素为

在实际应用时，可能仅会存在横向或者纵向一个方向的移动量，若是，则仅改变轴对称透视投影矩阵中对应位置的元素的数据即可得到目标位置移动后的离轴透视投影矩阵，保证视锥的正确性，使后续投影出来的画面采用正确的离轴透视投影矩阵计算，符合目标位置观看时的实际视角情况。

在本实施例中，离轴透视投影矩阵会随目标位置的移动而适应性变化，不影响被观察物体在投影屏幕中的位置，但会随着不同的离轴透视投影矩阵观察到不被观察物体的不同角度，提高体验者的观看体验。

在本发明的另一个透视投影矩阵的计算装置1的实施例中，包括：

信息获取模块11，用于当目标位置发生移动时，获取移动信息，移动信息包括：横向移动量和纵向移动量；

占比计算模块12，计算所述横向移动量在横向总量上的横向占比，所述横向总量为投影屏幕的横向长度；以及，计算所述纵向移动量在纵向总量上的纵向占比，所述纵向总量为投影屏幕的纵向长度；

矩阵计算模块13，将所述横向占比乘以所述轴对称透视投影矩阵的第一行第一列元素，得到横向结果(即横向偏移)，将所述横向结果与所述轴对称透视投影矩阵的第一行第三列元素相加，得到所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵中的第一行第三列元素；

以及，将所述纵向占比乘以所述轴对称透视投影矩阵的第二行第二列元素，得到纵向结果(即纵向偏移)，将所述纵向结果与所述轴对称透视投影矩阵的第二行第三列元素相加，得到所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵中的第二行第三列元素，离轴透视投影矩阵中的其他位置的元素与轴对称透视投影矩阵相应位置的元素相同。

具体的，当移动信息中同时存在横向移动量和纵向移动量时，需要同时考虑，以得到相应的离轴透视投影矩阵。

例如：移动信息为(20，-40)，横向总长为400，纵向总长为250，则离轴透视投影矩阵中的第一行第三列元素为离轴透视投影矩阵中的第二行第三列元素为对应的整个离轴透视投影矩阵为：

在其他实施例中，若移动信息仅含有横向移动量，纵向移动量为0，则只要更改轴对称透视投影矩阵的第一行第三列的元素即可。

例如：移动信息为(20，0)，横向总量为400，纵向总量为250，则离轴透视投影矩阵中的第一行第三列元素为对应的整个离轴透视投影矩阵为：

同理，在其他实施例中，若移动信息仅含有纵向移动量，横向移动量为0，则只要更改轴对称透视投影矩阵的第二行第三列的元素即可。

在实际应用离轴透视投影矩阵时，不同视点看到同一个画面可看到不同的角度，如图9所示，视点位于中心点所看到的投影画面；图10所示，若视点相对于中心点右移，则会看到右移对应角度的投影画面；图11所示，若视点相对于中心点左移，则会看到左移对应角度的投影画面。

移动信息可包含横向移动量和/或纵向移动量，会根据包含的移动量适应性地修改轴对称透视投影矩阵的元素数据，得到离轴透视投影矩阵，应用时，让观察者在不同的目标位置看到不同角度的投影画面，提高其观看体验。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的程序模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的程序单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模块可以集成在一个处理单元中，也可是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个处理单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序单元的形式实现。另外，各程序模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。

图12是本发明一个实施例中提供的终端设备5的结构示意图。如图12所示，本实施例的终端设备5包括：处理器53、存储器51以及存储在所述存储器51中并可在所述处理器53上运行的计算机程序52，例如：透视投影矩阵的计算程序。所述处理器53执行所述计算机程序52时实现上述各个透视投影矩阵的计算方法实施例中的步骤，或者，所述处理器53执行所述计算机程序52时实现上述各透视投影矩阵的计算装置实施例中各模块的功能。

所述终端设备5可以为桌上型计算机、笔记本、掌上电脑、平板型计算机、手机等设备。所述终端设备5可包括，但不仅限于，处理器53、存储器51。本领域技术人员可以理解，图12仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备5的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如：终端设备还可以包括输入输出设备、显示设备、网络接入设备、总线等。

所述处理器53可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器51可以是所述终端设备5的内部存储单元，例如：终端设备的硬盘或内存。所述存储器也可以是所述终端设备的外部存储设备，例如：所述终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器51还可以既包括所述终端设备5的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器51用于存储所述计算机程序52以及所述终端设备5所需要的其他程序和数据。所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序发送指令给相关的硬件完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括：计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如：在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种透视投影矩阵的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

当目标位置发生移动时，获取移动信息；

计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比；

根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵。

2.如权利要求1所述的透视投影矩阵的计算方法，其特征在于，所述移动信息包括：横向移动量；

所述的计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比包括以下步骤：

计算所述横向移动量在横向总量上的横向占比，所述横向总量为投影屏幕的横向长度。

3.如权利要求2所述的透视投影矩阵的计算方法，其特征在于，所述的根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵包括以下步骤：

当存在横向占比时，将所述横向占比乘以所述轴对称透视投影矩阵的第一行第一列元素，得到横向结果；

将所述横向结果与所述轴对称透视投影矩阵的第一行第三列元素相加，得到所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵中的第一行第三列元素。

4.如权利要求1所述的透视投影矩阵的计算方法，其特征在于，所述移动信息包括：纵向移动量；

所述的计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比包括以下步骤：

计算所述纵向移动量在纵向总量上的纵向占比，所述纵向总量为投影屏幕的纵向长度。

5.如权利要求4所述的透视投影矩阵的计算方法，其特征在于，所述的根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵包括以下步骤：

当存在纵向占比时，将所述纵向占比乘以所述轴对称透视投影矩阵的第二行第二列元素，得到纵向结果；

将所述纵向结果与所述轴对称透视投影矩阵的第二行第三列元素相加，得到所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵中的第二行第三列元素。

6.一种透视投影矩阵的计算装置，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于当目标位置发生移动时，获取移动信息；

占比计算模块，用于计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比；

矩阵计算模块，用于根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵。

7.如权利要求6所述的透视投影矩阵的计算装置，其特征在于，所述移动信息包括：横向移动量；

所述占比计算模块，用于计算所述移动信息中各移动量对应的移动占比包括：

所述占比计算模块，计算所述横向移动量在横向总量上的横向占比，所述横向总量为投影屏幕的横向长度。

8.如权利要求7所述的透视投影矩阵的计算装置，其特征在于，所述矩阵计算模块，用于根据轴对称透视投影矩阵和计算的各移动占比，计算所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵包括：

所述矩阵计算模块，当存在横向占比时，将所述横向占比乘以所述轴对称透视投影矩阵的第一行第一列元素，得到横向结果；以及，将所述横向结果与所述轴对称透视投影矩阵的第一行第三列元素相加，得到所述目标位置移动后的离轴透视投影矩阵中的第一行第三列元素。

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时实现如权利要求1-5中任一项所述透视投影矩阵的计算方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述透视投影矩阵的计算方法的步骤。