CN113283543A - 一种基于WebGL的图像投影融合方法、装置、存储介质和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于WebGL的图像投影融合方法，包括获取投影相机对加载完成后的场景进行渲染所得到的深度贴图；利用所述深度贴图，对所述场景中所有需要投影的物体进行绘制投影。本发明实现了将投影图像如视频，图片等，投影到虚拟的3D场景中的对应物体表面，并渲染出正确结果，并提升了渲染效率，提高了所得到的投影图像的质量。这种渲染方式可以被广泛应用在可视域分析，监控3D可视化等领域。本发明还涉及一种基于WebGL的图像投影融合装置、存储介质和设备。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种基于WebGL的图像投影融合方法、装置、存储介质和设备。
背景技术
当前，获取场景中的投影图像时，通常都需要将每一帧进行重复渲染，导致渲染效率极低。此外，最终得到的投影图像中的投影内容区与非内容区界限明显，图像质量不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于WebGL的图像投影融合方法、装置、存储介质和设备。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种基于WebGL的图像投影融合方法，所述方法包括：
获取投影相机对加载完成后的场景进行渲染所得到的深度贴图；
利用所述深度贴图，对所述场景中所有需要投影的物体进行绘制投影。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述利用所述深度贴图，对所述场景中需要投影的物体绘制投影，具体包括：
利用顶点着色器，将当前待绘制点的坐标转换成标准设备坐标系中对应的第一坐标；
在片元着色器中获取所述第一坐标，并将所述第一坐标进行插值后，根据预设的坐标系范围转换，得第二坐标；
根据所述第二坐标、所述深度贴图和预设坐标系范围，判断所述当前待绘制点是否需要投影，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果为是，则判断所述当前待绘制点是否被其他物体遮盖，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果为否，则绘制所述当前待绘制点的投影。
进一步地，所述绘制所述当前待绘制点的投影之前，还包括：
对所述待绘制点的坐标进行抗锯齿和畸变矫正。
进一步地，所述根据所述第二坐标、所述深度贴图和预设坐标系范围，判断所述当前待绘制点是否需要投影，具体包括：
若所述第二坐标中的x分量和y分量均在所述预设坐标系范围内，则所述第一判断结果为否；
若所述第二坐标中的x分量和y分量均不在所述预设坐标系范围内，且所述第二坐标中的z分量在所述预设坐标系范围内，则所述第一判断结果为否；
计算所述第二坐标与所述标准设备坐标系的原点的第一距离；
分别将所述第一距离、所述投影相机到近截面中心点的第二距离和所述投影相机到远截面中心点的第三距离进行比较；
若比较结果是所述第一距离大于所述第二距离，且所述第一距离小于所述第三距离时，所述第一判断结果为是；
否则，所述第一判断结果为否。
进一步地，所述判断所述当前待绘制点是否被其他物体遮盖，得到第二判断结果，具体包括：
根据所述第二坐标中的x分量和y分量，得到所述深度贴图中的深度值；
若所述第二坐标中的z分量和预设误差修正值之和大于所述深度值，则所述第二判断结果为否；
否则，所述第二判断结果为是。
进一步地，所述对所述待绘制点的坐标进行抗锯齿，具体包括：
当所述第二坐标中的x分量或y分量与所述预设坐标系范围的上限范围值的差小于预设阈值；
或，
当所述第二坐标中的x分量或y分量与所述预设坐标系范围的下限范围值的差小于预设阈值；
调节所述投影相机的alpha值。
进一步地，所述对所述待绘制点的坐标进行畸变矫正，具体包括：
将所述第二坐标中的x分量和y分量输入至预定义畸变矫正函数f，得到矫正后的所述第二坐标。
本发明的有益效果是：提出了一种基于WebGL的图像投影融合方法，包括获取投影相机对加载完成后的场景进行渲染所得到的深度贴图；利用所述深度贴图，对所述场景中所有需要投影的物体进行绘制投影。本发明实现了将投影图像如视频，图片等，投影到虚拟的3D场景中的对应物体表面，并渲染出正确结果，并提升了渲染效率，提高了所得到的投影图像的质量。这种渲染方式可以被广泛应用在可视域分析，监控3D可视化等领域。
本发明还解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
一种基于WebGL的图像投影融合装置，所述装置包括：
预渲染模块，用于获取投影相机对加载完成后的场景进行渲染所得到的深度贴图；
绘制模块，用于利用所述深度贴图，对所述场景中所有需要投影的物体进行绘制投影。
此外，本发明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一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上述技术方案中任意一项所述的基于WebGL的图像投影融合方法中的步骤。
本发明还提供一种基于WebGL的图像投影融合设备，包括：处理器和存储器；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上述技术方案中任意一项所述的基于WebGL的图像投影融合方法中的步骤。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述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。
图1为本发明实施例所述的一种基于WebGL的图像投影融合方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例所述的一种基于WebGL的图像投影融合装置的模块示意图；
图3为本发明另一实施例所述的采用一种基于WebGL的图像投影融合方法后得到的投影图像效果图；
图4为本发明另一实施例所述的采用一种基于WebGL的图像投影融合方法后得到的配合相机矫正后的图像投影效果图；
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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种基于WebGL的图像投影融合方法包括以下步骤：
110、获取投影相机对加载完成后的场景进行渲染所得到的深度贴图。
120、利用所述深度贴图，对所述场景中所有需要投影的物体进行绘制投影。
应理解，在实际应用场景中，投影相机与场景可能大部分时间都是静止的，即它们之间的空间位置和参数没有发生变化。但是在现有技术中，每帧都需要重复渲染投影相机或主相机的深度图，导致渲染效率低下。上述实施例中所提供的图像投影融合方法，将深度图进行缓存，后续需要进行渲染时，可以利用已缓存的深度图，极大的提升了渲染效率。此外，投影内容是以印花的形式存在于场景中的，整个场景可以一次渲染完成而无需任何后处理。
基于上述实施例，进一步地，步骤120中具体包括：
121、利用顶点着色器，将当前待绘制点的坐标转换成标准设备坐标系中对应的第一坐标。
122、在片元着色器中获取所述第一坐标，并将所述第一坐标进行插值后，根据预设的坐标系范围转换，得第二坐标。
123、根据所述第二坐标、所述深度贴图和预设坐标系范围，判断所述当前待绘制点是否需要投影，得到第一判断结果。
124、若所述第一判断结果为是，则判断所述当前待绘制点是否被其他物体遮盖，得到第二判断结果。
125、若所述第二判断结果为否，则绘制所述当前待绘制点的投影。
进一步地，步骤125之前还包括对所述待绘制点的坐标进行抗锯齿和畸变矫正。
进一步地，步骤123中具体包括：
若所述第二坐标中的x分量和y分量均在所述预设坐标系范围内，则所述第一判断结果为否。
若所述第二坐标中的x分量和y分量均不在所述预设坐标系范围内，且所述第二坐标中的z分量在所述预设坐标系范围内，则所述第一判断结果为否。
计算所述第二坐标与所述标准设备坐标系的原点的第一距离。
分别将所述第一距离、所述投影相机到近截面中心点的第二距离和所述投影相机到远截面中心点的第三距离进行比较。
若比较结果是所述第一距离大于所述第二距离，且所述第一距离小于所述第三距离时，所述第一判断结果为是。
否则，所述第一判断结果为否。
进一步地，步骤124中，具体包括：
根据所述第二坐标中的x分量和y分量，得到深度贴图中的深度值。
若所述第二坐标中的z分量和预设误差修正值之和大于所述深度值，则所述第二判断结果为否。
否则，所述第二判断结果为是。
应理解，当场景加载完成后，投影相机首先执行一次预渲染，渲染所有可以遮挡投影的物体的深度到深度贴图中。缓存此深度贴图，如果下一帧投影相机与场景的空间位置和相关参数都没有发生变化，则无需再次渲染。
当完成投影相机的深度预渲染后，主相机即可以渲染物体印花的方式来渲染投影。这次渲染则无需依赖主相机渲染深度信息，只需要根据投影相机缓存的深度信息，利用本身渲染流程的深度剔除功能，即可渲染出投影。在主场景中，对于所有需要接受投影的物体，增加一次专门用于投影的绘制， 通过在顶点着色器中，将当前绘制的点坐标转换到投影相机的屏幕NDC坐标系，可以通过将点坐标左乘投影相机的投影视图矩阵得到。
在片元着色器中，获取被插值后的坐标，将坐标系范围从（-1，1）转换为（0，1）。然后根据该坐标结合投影相机缓存的深度贴图，判断是否需要渲染投影。
当x分量和y分量均在（0，1）范围内，说明在投影视锥的内部，此时忽略远近截面的限制，否则，坐标点在投影视锥外部，不绘制投影。
当z分量在（0，1）范围内，说明该点处于投影相机远近截面之间，绘制投影；否则说明该点处于投影视锥远近截面以外，放弃绘制投影。
若是需要扇形剪裁，则通过计算实现扇形剪裁。通过计算当前顶点在投影相机视图空间下到原点的距离，如果该值大于相机到近截面中心点的距离并且小于相机到远截面中心点的距离，则说明该点处于扇形区域内，绘制投影；否则说明该点处于扇形区域外，不绘制投影。
若满足上述要求，只能说明该点位于投影相机的视锥中，还需要判断是否被其它物体遮挡。根据对应x坐标值和y坐标值，获取缓存的深度图片的值，即为投影相机可以观察到的缓存深度。如果坐标z大于该缓存深度，说明该点被其它物体遮挡，放弃绘制投影；如果坐标z小于等于缓存深度，说明该点未被遮挡，绘制投影。但是在实际实施中，缓存深度往往不足够精确，需要引入一个误差修正值cullingBias，若 z + cullingBias > 缓存深度，那么放弃绘制投影，否则，绘制投影。
上述要求均满足，说明需要绘制投影像素。x分量和y分量即可直接作为投影纹理采样的坐标，采样取得投影像素的颜色值，得到如图3所示的投影图像效果图。
现有技术中基于透视投影相机，实现平头锥形状的图像投影。本实施例中，通过在shader中的剔除计算，实现了扇形区域投影。
进一步地，对所述待绘制点的坐标进行抗锯齿，具体包括：
当所述第二坐标中的x分量或y分量与所述预设坐标系范围的上限范围值的差小于预设阈值。
或，
当所述第二坐标中的x分量或y分量与所述预设坐标系范围的下限范围值的差小于预设阈值。
调节投影相机的alpha值。
应理解，现有方案中，投影内容区与非内容区界限明显，会产生明显的锯齿，如图4所示，上述实施例中通过调节投影相机的alpha值，实现了图像边缘的透明渐变，改善了锯齿的情况。
现有技术中，并没有提供相机桶形或枕形相机畸变的矫正方法，或是根据相机参数对视频进行预处理。但实际情况中，可能需要实时调节相机畸变的矫正参数。本实施例中提供了实时调节相机畸变参数的方法。
进一步地，所述对所述待绘制点的坐标进行畸变矫正，具体包括：
将所述第二坐标中的x分量和y分量输入至预定义畸变矫正函数f，得到矫正后的所述第二坐标。
基于上述实施例所提出的一种基于WebGL的图像投影融合方法，包括获取投影相机对加载完成后的场景进行渲染所得到的深度贴图；利用所述深度贴图，对所述场景中所有需要投影的物体进行绘制投影。本发明实现了将投影图像如视频，图片等，投影到虚拟的3D场景中的对应物体表面，并渲染出正确结果，并提升了渲染效率，提高了所得到的投影图像的质量。这种渲染方式可以被广泛应用在可视域分析，监控3D可视化等领域。
如图2所示，一种基于WebGL的图像投影融合装置包括：
预渲染模块，用于获取投影相机对加载完成后的场景进行渲染所得到的深度贴图。
绘制模块，用于利用所述深度贴图，对所述场景中所有需要投影的物体进行绘制投影。
此外，本发明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一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上述技术方案中任意一项所述的基于WebGL的图像投影融合方法中的步骤。
本发明还提供一种基于WebGL的图像投影融合设备，包括：处理器和存储器；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上述技术方案中任意一项所述的基于WebGL的图像投影融合方法中的步骤。
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述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
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方式来执行，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发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。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，机械或其它的形式。
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，在本发明各个实施例中的各功能单元可以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取存储介质中。
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来指令相关的硬件来完成，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是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于WebGL的图像投影融合方法，其特征在于，所述方法包括：
获取投影相机对加载完成后的场景进行渲染所得到的深度贴图；
利用所述深度贴图，对所述场景中所有需要投影的物体进行绘制投影。
2.根据权利要求1所述的基于WebGL的图像投影融合方法，其特征在于，所述利用所述深度贴图，对所述场景中需要投影的物体绘制投影，具体包括：
利用顶点着色器，将当前待绘制点的坐标转换成标准设备坐标系中对应的第一坐标；
在片元着色器中获取所述第一坐标，并将所述第一坐标进行插值后，根据预设的坐标系范围转换，得第二坐标；
根据所述第二坐标、所述深度贴图和预设坐标系范围，判断所述当前待绘制点是否需要投影，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果为是，则判断所述当前待绘制点是否被其他物体遮盖，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果为否，则绘制所述当前待绘制点的投影。
3.根据权利要求2所述的基于WebGL的图像投影融合方法，其特征在于，所述绘制所述当前待绘制点的投影之前，还包括：
对所述待绘制点的坐标进行抗锯齿和畸变矫正。
4.根据权利要求2所述的基于WebGL的图像投影融合方法，其特征在于，所述根据所述第二坐标、所述深度贴图和预设坐标系范围，判断所述当前待绘制点是否需要投影，具体包括：
若所述第二坐标中的x分量和y分量均在所述预设坐标系范围内，则所述第一判断结果为否；
若所述第二坐标中的x分量和y分量均不在所述预设坐标系范围内，且所述第二坐标中的z分量在所述预设坐标系范围内，则所述第一判断结果为否；
计算所述第二坐标与所述标准设备坐标系的原点的第一距离；
分别将所述第一距离、所述投影相机到近截面中心点的第二距离和所述投影相机到远截面中心点的第三距离进行比较；
若比较结果是所述第一距离大于所述第二距离，且所述第一距离小于所述第三距离时，所述第一判断结果为是；
否则，所述第一判断结果为否。
5.根据权利要求2所述的基于WebGL的图像投影融合方法，其特征在于，所述判断所述当前待绘制点是否被其他物体遮盖，得到第二判断结果，具体包括：
根据所述第二坐标中的x分量和y分量，得到所述深度贴图中的深度值；
若所述第二坐标中的z分量和预设误差修正值之和大于所述深度值，则所述第二判断结果为否；
否则，所述第二判断结果为是。
6.根据权利要求2所述的基于WebGL的图像投影融合方法，其特征在于，所述对所述待绘制点的坐标进行抗锯齿，具体包括：
当所述第二坐标中的x分量或y分量与所述预设坐标系范围的上限范围值的差小于预设阈值；
或，
当所述第二坐标中的x分量或y分量与所述预设坐标系范围的下限范围值的差小于预设阈值；
调节所述投影相机的alpha值。
7.根据权利要求2所述的基于WebGL的图像投影融合方法，其特征在于，所述对所述待绘制点的坐标进行畸变矫正，具体包括：
将所述第二坐标中的x分量和y分量输入至预定义畸变矫正函数f，得到矫正后的所述第二坐标。
8.一种基于WebGL的图像投影融合装置，其特征在于，所述装置包括：
预渲染模块，用于获取投影相机对加载完成后的场景进行渲染所得到的深度贴图；
绘制模块，用于利用所述深度贴图，对所述场景中所有需要投影的物体进行绘制投影。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-7中任意一项所述的基于WebGL的图像投影融合方法中的步骤。
10.一种基于WebGL的图像投影融合设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如权利要求1-7中任意一项所述的基于WebGL的图像投影融合方法中的步骤。
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