RU2742814C9 - Способ восстановления подземного изображения на основе технологии обратной трассировки лучей - Google Patents

Способ восстановления подземного изображения на основе технологии обратной трассировки лучей Download PDF

Info

Publication number
RU2742814C9
RU2742814C9 RU2020115096A RU2020115096A RU2742814C9 RU 2742814 C9 RU2742814 C9 RU 2742814C9 RU 2020115096 A RU2020115096 A RU 2020115096A RU 2020115096 A RU2020115096 A RU 2020115096A RU 2742814 C9 RU2742814 C9 RU 2742814C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rays
image
light intensity
intersection point
camera
Prior art date
Application number
RU2020115096A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2742814C1 (ru
Inventor
Чжунбинь ВАН
Юэ У
Чао ТАНЬ
Лэй СЫ
Сюйлян ЛЮ
Пэн ЛЮ
Хуня ЧЖОУ
Бовэнь ЛЮ
Хунлинь У
Сяоюй ЛИ
Original Assignee
Чайна Юниверсити Оф Майнинг Энд Текнолоджи
Сюйчжоу Голдфлуид Хайдролик Текнолоджи Дивелопмент Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чайна Юниверсити Оф Майнинг Энд Текнолоджи, Сюйчжоу Голдфлуид Хайдролик Текнолоджи Дивелопмент Ко., Лтд. filed Critical Чайна Юниверсити Оф Майнинг Энд Текнолоджи
Application granted granted Critical
Publication of RU2742814C1 publication Critical patent/RU2742814C1/ru
Publication of RU2742814C9 publication Critical patent/RU2742814C9/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
    • H04N23/81—Camera processing pipelines; Components thereof for suppressing or minimising disturbance in the image signal generation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Image Generation (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам и устройствам захвата и обработки изображений, а именно к восстановлению изображения на основе технологии обратной трассировки лучей. Техническим результатом является повышение качества захватываемого изображения в условиях низкой освещенности и неравномерного распределения освещения. Результат достигается тем, что устанавливают подземную камеру в качестве точки излучения источника света и излучают лучи в подземную зону, отображаемую камерой; записывают все точки пересечения всех лучей и подземных объектов и вычисляют одну точку пересечения, ближайшую к точке обзора, в точках пересечения; вычисляют направление лучей, вновь сгенерированных после того, как лучи отражены и преломлены объектами в положении точки пересечения; соответственно, выполняют трассировку лучей, сгенерированных вновь; записывают лучи, излученные на плоскость обзора, после того, как источник сильного света, излучаемый от положения камеры, трехкратно отражен или преломлен, и вычисляют интенсивность света лучей; преобразуют интенсивность света в значение пикселя посредством фоточувствительного элемента с полупроводниковым приемником света камеры; и устраняют значение пикселя сильного света, излученного от камеры, на изображении, в конечном итоге показанном на плоскости обзора, с получением изображения после устранения влияния источника сильного света. Таким образом, можно эффективно устранить влияние источника сильного света, восстановить подземное изображение и обеспечить бесперебойное выполнение подземных работ и безопасность жизни операторов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к области восстановления подземного изображения и, в частности, относится к способу восстановления подземного изображения на основе технологии обратной трассировки лучей.
ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ
[0002] Технология трассировки лучей представляет собой способ отображения трехмерного (3D) изображения на двумерном (2D) экране, который в настоящее время широко применяется в играх и компьютерной графике и дает людям более реалистичный эффект. Источником света считается точечный источник света, способный случайным образом излучать десятки тысяч лучей в окружающую среду, и эти лучи отражаются, преломляются или поглощаются (ослабляются) или генерируют флуоресценцию после соприкосновения с различными объектами. Трассировка лучей представляет собой общую технологию геометрической оптики, а модель пути прохождения лучей получается путем трассировки лучей, генерирующих эффекты взаимодействия с оптической поверхностью. Однако существуют десятки тысяч лучей, и лучи после отражения, преломления, поглощения и флуоресценции не поддаются исчислению, так что расчетная величина прямой трассировки лучей велика. Таким образом, способ обратной трассировки лучей постепенно попадает в поле зрения людей. Расчетная величина значительно уменьшается, если в качестве точки излучения источника света используется объектив камеры и рассчитывается только часть лучей, попадающих в плоскость обзора.
[0003] В связи с тем, что большинство взрывозащищенных камер, используемых в настоящее время под землей, представляют собой черно-белые камеры, из-за особой подземной среды угольной шахты, всепогодного искусственного освещения и влияния таких факторов, как пыль и сырость, подземное видео имеет характеристики низкой освещенности изображения и неравномерного распределения освещения, и эти особые условия обуславливают низкое качество собранного видео и низкое разрешение видео. Когда источник сильного света, такой как безопасная шахтная лампа, встречается в поле зрения шахтной камеры, собранное изображение будет иметь явление ослепительного света, так что качество видеоизображения будет значительно снижено, и может быть вызвано возникновение аварийных ситуаций. Таким образом, применение технологии обратной трассировки лучей для восстановления подземного изображения имеет большое значение.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая задача
[0004] С целью решения вышеуказанных проблем настоящее изобретение предусматривает способ восстановления подземного изображения на основе технологии обратной трассировки лучей. Нацеливаясь на явление, при котором в условиях низкой освещенности и большого количества пыли в угольной шахте внезапно возникающий источник сильного света может создавать помехи исходному видеоизображению, так что контрастность черно-белого изображения на мониторе слишком велика и информация в видеоизображении не может быть распознана, используется способ обратной трассировки лучей, и значение пикселя источника сильного света в плоскости обзора устраняется, так что устраняется влияние источника сильного света на исходное видеоизображение.
Техническое решение
[0005] Для достижения цели настоящего изобретения настоящее изобретение предусматривает техническое решение, заключающееся в том, что способ восстановления подземного изображения на основе технологии обратной трассировки лучей включает следующие этапы:
[0006] этап 1: предполагают, что подземная камера является точкой излучения источника света, то есть точкой обзора, и излучают лучи в подземную зону, отображаемую камерой;
[0007] этап 2: записывают все точки пересечения всех лучей и подземных объектов, и вычисляют одну точку пересечения, ближайшую к точке обзора, в точках пересечения;
[0008] этап 3: в соответствии с освещением, материалами объекта и направлением нормали вычисляют интенсивность света отраженных лучей или преломленных лучей в ближайшей точке пересечения, определенной на этапе 2;
[0009] этап 4: вычисляют направление лучей, вновь сгенерированных после того, как лучи отражены и преломлены объектами в положении точки пересечения;
[0010] этап 5: выполняют трассировку лучей, вновь сгенерированных на этапе 4, и определяют, излучают ли трехкратно отраженные или преломленные лучи на плоскость обзора прямо перед безопасной шахтной лампой или нет; если да, вычисляют трехкратно отраженную интенсивность света и/или преломленную интенсивность света; и в ином случае возвращаются на этап 2 с повторным определением точки пересечения и повторяют этап 3-этап 5;
[0011] этап 6: преобразуют интенсивность света, вычисленную на этапе 5, в значение пикселя посредством фоточувствительного элемента с полупроводниковым приемником света камеры, излучают лучи, полученные после трехкратного отражения и/или преломления лучей, излученных от камеры на плоскость обзора, и выполняют визуализацию на плоскости обзора; и
[0012] этап 7: устраняют значение пикселя сильного света, излучаемого от камеры, на изображении, в конечном итоге показанном на плоскости обзора, с получением изображения после устранения влияния источника сильного света.
[0013] На этапе 3 интенсивность света отраженных лучей или преломленных лучей в ближайшей точке пересечения, определенной на этапе 2, вычисляют в соответствии со следующим способом:
[0014] вычисляют интенсивность света отраженных лучей в положении точки пересечения по формуле (1):
Figure 00000001
[0015] при этом Ir представляет интенсивность света отраженных лучей; IaKa представляет значение влияния света окружающей среды в положении точки пересечения; Ii представляет интенсивность света падающего света; Kd представляет коэффициент зеркального отражения; Ks представляет коэффициент диффузного отражения; Rd представляет зеркальное отражение; Rs представляет диффузное отражение; и N, L и
Figure 00000002
соответственно представляют вектор нормали к поверхности объекта, единичный вектор направления луча и телесный угол;
[0016] или вычисляют интенсивность света преломленных лучей в положении точки пересечения по формуле (2):
Figure 00000003
[0017] при этом It представляет интенсивность света преломленных лучей, а θ1 и θ2 представляют собой угол падения и угол преломления.
[0018] На этапе 5 лучи, сгенерированные вновь на этапе 4, трассируют в соответствии со следующими способами:
[0019] (1) если лучи не пересекаются с каким-либо из объектов, от трассировки отказываются; если точка пересечения находится на непрозрачном объекте, вычисляют только интенсивность света отраженных лучей; если точка пересечения находится на прозрачном объекте, вычисляют интенсивность света отраженных лучей и интенсивность света преломленных лучей и выполняют трассировку лучей, полученных трехкратным отражением или преломлением начальных лучей; если лучи, полученные трехкратным отражением или преломлением начальных лучей, излучают на плоскость обзора прямо перед безопасной шахтной лампой, вычисляют интенсивность света лучей; и, если нет, от трассировки отказываются и переходят на этап (2); и
[0020] (2) если все отображенные и преломленные лучи, сгенерированные начальными лучами, не излучают на плоскость обзора прямо перед безопасной шахтной лампой, определяют точку пересечения, вторую ближайшую к точке обзора, в точках пересечения начальных лучей и объектов; повторяют этап (1); если вторая ближайшая точка пересечения не удовлетворяет условиям, последовательно вычисляют следующую ближайшую точку пересечения до тех пор, пока найденная точка пересечения не будет удовлетворять условиям.
[0021] На этапе 7 значение пикселя сильного света, излучаемого от камеры, устраняют на изображении, в конечном итоге показанном на плоскости обзора, с получением изображения после устранения влияния источника сильного света в соответствии со следующими способами:
[0022] помимо света безопасной шахтной лампы, имитируемой светом, излучаемым от подземной камеры, то есть источника A света, также существует другой искусственный свет лампы, то есть источник B света, и в то же время также существует свет окружающей среды, то есть источник C искусственного света.
[0023] Когда трехкратно отраженные лучи и/или преломленные лучи излучают на плоскость обзора, изображение на плоскости обзора показывают как следующую формулу:
Figure 00000004
[0024] при этом P(x,y) представляет изображение, в конечном итоге показанное на плоскости обзора; R(x,y) представляет изображение, показанное на плоскости обзора, когда камера не излучает свет, то есть изображение, показанное на плоскости обзора, когда источник B света и источник C света перекрываются; S(x,y) представляет изображение на плоскости обзора, когда только камера излучает свет; и L(x,y) представляет изображение света окружающей среды, то есть источника C света на плоскости обзора.
[0025]
Figure 00000005
задано,
[0026] логарифм взят с обеих сторон с получением
Figure 00000006
,
[0027] и свет L(x,y) окружающей среды показан следующим образом посредством P(x,y) и свертки ядра Гаусса гауссовой функции G(x,y):
Figure 00000007
[0028] при этом
Figure 00000008
,
[0029] C представляет гауссову окружающую шкалу, и λ представляет собой одну шкалу, и позволяет
Figure 00000009
быть всегда истинным. Он может быть получен посредством формул (4), (5) и (6):
Figure 00000010
[0030] при этом
Figure 00000011
задано,
[0031] и S'(x,y) представляет собой изображение после устранения влияния источника сильного света.
Преимущественный эффект
[0032] По сравнению с предшествующим уровнем техники, техническое решение настоящего изобретения имеет следующие полезные технические эффекты:
[0033] настоящее изобретение меняет традиционное представление об обработке изображений посредством применения обратной трассировки лучей. Обычные способы в основном используют способы линейного преобразования, гамма-коррекции, выравнивания гистограммы, маски нерезкости, гомоморфной фильтрации, тонального отображения, алгоритма темного канала и т. п. для условий внезапного появления источника сильного света, и при этом эффект обработки не является очевидным. Технология обратной трассировки лучей может эффективно устранить влияние источника сильного света, восстановить исходное подземное изображение и обеспечить бесперебойное выполнение подземных работ и безопасность жизни операторов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0034] На фиг. 1 показано схематическое изображение открытого телесного включенного угла
Figure 00000012
единичной области в направлении источника света;
[0035] на фиг. 2 показано схематическое изображение приема отражения и преломления обратной трассировки лучей согласно настоящему изобретению; и
[0036] на фиг. 3 показан процесс устранения влияния источника сильного света с помощью обратной трассировки лучей согласно настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технические решения настоящего изобретения дополнительно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые графические материалы и варианты осуществления.
[0037]Согласно способу восстановления подземного изображения на основе технологии обратной трассировки лучей согласно настоящему изобретению, нацеливаясь на явление, при котором в условиях низкой освещенности, большого количества пыли и высокой влажности в угольной шахте внезапно возникающий сильный источник света может создавать помехи исходному видеоизображению, так что контрастность черно-белого изображения на мониторе слишком велика и информация в видеоизображении не может быть распознана, используется способ обратной трассировки лучей, и значение пикселя источника сильного света в плоскости обзора устраняется, так что устраняется влияние источника сильного света на исходное видеоизображение. Как показано на фиг. 3, процесс устранения влияния источника сильного света с помощью обратной трассировки лучей согласно настоящему изобретению в частности включает следующие этапы.
[0038] Этап 1: предполагают, что подземная камера является точкой излучения источника света, то есть точкой обзора, и излучают лучи в подземную зону, отображаемую камерой. Интенсивность лучей равна интенсивности света лучей, излучаемых безопасной шахтной лампой.
[0039] Этап 2: записывают все точки пересечения всех лучей и подземных объектов, и вычисляют одну точку пересечения, ближайшую к точке обзора, в точках пересечения.
[0040] Этап 3: в соответствии с освещением, материалами объекта и направлением нормали вычисляют интенсивность света отраженных лучей или преломленных лучей в ближайшей точке пересечения, определенной на этапе 2.
[0041] Интенсивность света отраженных лучей в положении точки пересечения рассчитывают по формуле (1):
Figure 00000013
.
[0042] Ir представляет интенсивность света отраженных лучей. IaKa представляет значение влияния света окружающей среды в положении точки пересечения. Ii представляет интенсивность света падающего света. Kd представляет коэффициент зеркального отражения. Ks представляет коэффициент диффузного отражения. Rd представляет зеркальное отражение. Rs представляет диффузное отражение. N, L и
Figure 00000002
соответственно представляют вектор нормали к поверхности объекта, единичный вектор направления луча и телесный угол. Как показано на фиг. 1, направление горизонтальной оси представляет поверхность объекта; направление продольной оси представляет направление вектора нормали к поверхности объекта; и при этом телесный угол определяют как угол области проекции подземного объекта на сферической поверхности к точке наблюдения после того, как трехмерная сферическая поверхность сформирована с использованием камеры в качестве точки наблюдения.
[0043] Или интенсивность света преломленных лучей в положении точки пересечения вычисляют по формуле (2):
Figure 00000014
.
[0044] It представляет интенсивность света преломленных лучей, а θ1 и θ2 представляют угол падения и угол преломления.
[0045] Эффект света и тени определяется только совместно первым направлением нормали к поверхности пересекаемого объекта, материалом, точкой обзора и направлением освещения, а также интенсивностью освещения, а лучи второго слоя и более глубокого слоя не учитываются для проекции луча, так что эффекты тени, отражения, преломления и флуоресценции не существуют.
[0046] Этап 4: вычисляют направление лучей, вновь сгенерированных после того, как лучи отражены и преломлены объектами в положении точки пересечения. Направление лучей, сгенерированных вновь, совместно определяется направлением падающего света, направлением нормали к поверхности объекта и средой.
[0047] Этап 5: выполняют трассировку лучей, вновь сгенерированных на этапе 4, и определяют, излучают ли трехкратно отраженные или преломленные лучи на плоскость обзора прямо перед безопасной шахтной лампой или нет; если да, вычисляют трехкратно отраженную интенсивность света и/или преломленную интенсивность света; и в ином случае, технологическая последовательность возвращается на этап 2 с повторным определением точки пересечения, и повторяются этап 3-этап 5.
[0048] После того, как лучи излучаются от камеры, трассировку лучей выполняют следующим образом: лучи могут пересекаться с прозрачными объектами и непрозрачными объектами или могут не пересекаться с любым объектом в зоне, отображаемой камерой, после излучения от камеры.
[0049] (1) Если лучи не пересекают какой-либо объект, от трассировки отказываются. Если точка пересечения находится на непрозрачном объекте, вычисляют только интенсивность света отраженных лучей. Если точка пересечения находится на прозрачном объекте, вычисляют интенсивность света отраженных лучей и интенсивность света преломленных лучей и выполняют трассировку лучей, полученных трехкратным отражением или преломлением начальных лучей. Если лучи, полученные трехкратным отражением или преломлением начальных лучей излучают на плоскость обзора прямо перед безопасной шахтной лампой, вычисляют интенсивность света лучей. Если нет, от трассировки отказываются, и технологическая последовательность переходит на этап (2).
[0050] (2) Если все отображенные и преломленные лучи, сгенерированные начальными лучами, не излучают на плоскость обзора прямо перед безопасной шахтной лампой, определяют точку пересечения, вторую ближайшую к точке обзора, в точках пересечения начальных лучей и объектов. Этап (1) повторяют. Если вторая ближайшая точка пересечения не удовлетворяет условиям, последовательно вычисляют следующую ближайшую точку пересечения до тех пор, пока найденная точка пересечения не будет удовлетворять условиям.
[0051] Как показано на фиг. 2, пример для вычисления интенсивности света отраженных лучей и интенсивности преломления приведен конкретно следующим образом.
[0052] Предполагается, что в подземной зоне, отображаемой камерой, камера расположена в положении точки обзора; свет излучается от камеры; и существует прозрачный объект O1 и непрозрачный объект O2. Сначала, начальный луч E излучается от точки обзора и пересекается с O1 в P1, и отраженный луч R1 и преломленный луч T1 генерируются. Интенсивность света R1 соответствует формуле
Figure 00000015
, и, поскольку R1 больше не пересекается с объектами, трассировка заканчивается. Интенсивность света T1 соответствует формуле
Figure 00000016
. T1 пересекается внутри O1 в P2, и отраженный луч R2 и преломленный луч T2 генерируются. Интенсивность света R2 соответствует формуле
Figure 00000017
Figure 00000018
, и интенсивность света T2 соответствует формуле
Figure 00000019
. Рекурсия может выполняться непрерывно для трассировки R2 и T2. Например, T2 и O3 пересекаются в P3, и поскольку O3 является непрозрачным, генерируется только отраженный луч R3. Интенсивность света R3 соответствует формуле
Figure 00000020
. R3 в конечном итоге попадает в плоскость обзора.
[0053] θ1 и θ2 представляют собой угол падения и угол отражения в положении P1. θ3 и θ4 представляют собой угол падения и угол отражения в положении P2.
Figure 00000021
представляет значение влияния света окружающей среды в положении P1.
Figure 00000022
представляет значение влияния света окружающей среды в положении P2.
Figure 00000023
представляет значение влияния света окружающей среды в положении P3. Ii представляет интенсивность света луча E, т. е. интенсивность света падающего света начального луча.
Figure 00000024
,
Figure 00000025
и
Figure 00000026
соответственно представляют коэффициенты зеркального отражения в положениях P1, P2 и P3.
Figure 00000027
,
Figure 00000028
и
Figure 00000029
соответственно представляют коэффициенты диффузного отражения в положениях P1, P2 и P3.
Figure 00000030
,
Figure 00000031
и
Figure 00000032
соответственно представляют зеркальное отражение в положениях P1, P2 и P3.
Figure 00000033
,
Figure 00000034
и
Figure 00000035
соответственно представляют диффузное отражение в положениях P1, P2 и P3. N1, N2 и N3 соответственно представляют векторы нормали к поверхности объекта в положениях P1, P2 и P3. L1, L2 и L3 соответственно представляют единичные векторы направлений луча начального луча E, отраженного луча T1 и преломленного луча T2.
Figure 00000036
,
Figure 00000037
и
Figure 00000038
соответственно представляют телесные углы, сгенерированные в положениях P1, P2 и P3.
[0054] Этап 6: интенсивность света на этапе 5 преобразуют в значение пикселя посредством фоточувствительного элемента с полупроводниковым приемником света камеры. Лучи, полученные после трехкратного отражения и/или преломления лучей, излученных от камеры, излучают на плоскость обзора. Визуализацию выполняют на плоскости обзора.
[0055] Этап 7: значение пикселя сильного света, излучаемого от камеры, устраняют на изображении, в конечном итоге показанном на плоскости обзора, с получением изображения после устранения влияния источника сильного света в соответствии со следующими способами.
[0056] Помимо света безопасной шахтной лампы, имитируемой светом, излучаемым от подземной камеры, то есть источника A света, также существует другой искусственный свет лампы, то есть источник B света, и в то же время также существует свет окружающей среды, то есть источник C искусственного света.
[0057] Когда трехкратно отраженные лучи и/или преломленные лучи излучают на плоскость обзора, изображение на плоскости обзора может быть отображено как следующая формула:
Figure 00000039
.
[0058] P(x,y) представляет изображение, в конечном итоге показанное на плоскости обзора. R(x,y) представляет изображение, показанное на плоскости обзора, когда камера не излучает свет, т. е. изображение, показанное на плоскости обзора, когда источник B света и источник C света перекрываются. S(x,y) представляет изображение на плоскости обзора, когда только камера излучает свет. L(x,y) представляет изображение света окружающей среды, т. е. источника C света, на плоскости обзора.
[0059]
Figure 00000040
задано,
[0060] логарифм взят с обеих сторон с получением
Figure 00000041
,
[0061] и свет L(x,y) окружающей среды может быть показан следующим образом посредством P(x,y) и свертки ядра Гаусса гауссовой функции G(x,y):
Figure 00000042
[0062] при этом
Figure 00000043
,
[0063] C представляет гауссову окружающую шкалу, и λ представляет собой одну шкалу, и позволяет
Figure 00000044
быть всегда истинным. Он может быть получен посредством формул (4), (5) и (6):
Figure 00000045
[0064] при этом
Figure 00000046
задано,
[0065] и S'(x,y) представляет собой изображение после устранения влияния источника сильного света.
[0066] Настоящее изобретение применяет технологию обратной трассировки лучей. При условии значительного уменьшения количества вычислений трассировки лучей явление ослепительного света источника сильного света на подземном видеоизображении с низкой освещенностью эффективно уменьшается, так что достигается эффект восстановления видеоизображения.

Claims (32)

1. Способ восстановления подземного изображения на основе технологии обратной трассировки лучей, включающий следующие этапы:
этап 1: предполагают, что подземная камера является точкой излучения источника света, то есть точкой обзора, и излучают лучи в подземную зону, отображаемую камерой;
этап 2: записывают все точки пересечения всех лучей и подземных объектов, и вычисляют одну точку пересечения, ближайшую к точке обзора, в точках пересечения;
этап 3: в соответствии с освещением, материалами объекта и направлением нормали вычисляют интенсивность света отраженных лучей или преломленных лучей в ближайшей точке пересечения, определенной на этапе 2;
этап 4: вычисляют направление лучей, вновь сгенерированных после того, как лучи отражены и преломлены объектами в положении точки пересечения;
этап 5: выполняют трассировку лучей, вновь сгенерированных на этапе 4, и определяют, излучают ли трехкратно отраженные или преломленные лучи на плоскость обзора прямо перед безопасной шахтной лампой или нет; если да, вычисляют трехкратно отраженную интенсивность света и/или преломленную интенсивность света; и в ином случае, возвращаются на этап 2 с повторным определением ближайшей точки пересечения и повторяют этап 3-этап 5;
этап 6: преобразуют интенсивность света, вычисленную на этапе 5, в значение пикселя посредством фоточувствительного элемента с полупроводниковым приемником света камеры, излучают лучи, полученные после трехкратного отражения и/или преломления лучей, излученных от камеры на плоскость обзора, и выполняют визуализацию на плоскости обзора; и
этап 7: устраняют значение пикселя сильного света, излучаемого от камеры, на изображении, в конечном итоге показанном на плоскости обзора, с получением изображения после устранения влияния источника сильного света.
2. Способ восстановления подземного изображения на основе технологии обратной трассировки лучей по п. 1, отличающийся тем, что на этапе 3 интенсивность света отраженных лучей или преломленных лучей в ближайшей точке пересечения, определенной на этапе 2, вычисляют в соответствии со следующим способом:
вычисляют интенсивность света отраженных лучей в положении точки пересечения по формуле (1):
Figure 00000047
при этом Ir представляет интенсивность света отраженных лучей; I a K a представляет значение влияния света окружающей среды в положении точки пересечения; Ii представляет интенсивность света падающего света; Kd представляет коэффициент зеркального отражения; Ks представляет коэффициент диффузного отражения; Rd представляет зеркальное отражение; Rs представляет диффузное отражение; и N, L и
Figure 00000048
соответственно представляют вектор нормали к поверхности объекта, единичный вектор направления луча и телесный угол;
или вычисляют интенсивность света преломленных лучей в положении точки пересечения по формуле (2):
Figure 00000049
при этом It представляет интенсивность света преломленных лучей, a θ1 и θ2 представляют угол падения и угол преломления.
3. Способ восстановления подземного изображения на основе технологии обратной трассировки лучей по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на этапе 5 выполняют трассировку лучей, сгенерированных вновь на этапе 4, в соответствии со следующими способами:
(1) если лучи не пересекаются с каким-либо из объектов, от трассировки отказываются; если точка пересечения находится на непрозрачном объекте, вычисляют только интенсивность света отраженных лучей; если точка пересечения находится на прозрачном объекте, вычисляют интенсивность света отраженных лучей и интенсивность света преломленных лучей и выполняют трассировку лучей, полученных трехкратным отражением или преломлением начальных лучей; если лучи, полученные трехкратным отражением или преломлением начальных лучей, излучают на плоскость обзора прямо перед безопасной шахтной лампой, вычисляют интенсивность света лучей; и, если нет, от трассировки отказываются и переходят на этап (2); и
(2) если все отображенные и преломленные лучи, сгенерированные начальными лучами, не излучают на плоскость обзора прямо перед безопасной шахтной лампой, определяют точку пересечения, вторую ближайшую к точке обзора, в точках пересечения начальных лучей и объектов; повторяют этап (1); если вторая ближайшая точка пересечения не удовлетворяет условиям, последовательно вычисляют следующую ближайшую точку пересечения до тех пор, пока найденная точка пересечения не будет удовлетворять условиям.
4. Способ восстановления подземного изображения на основе технологии обратной трассировки лучей по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на этапе 7, значение пикселя сильного света, излучаемого от камеры, устраняют на изображении, в конечном итоге показанном на плоскости обзора, с получением изображения после устранения влияния источника сильного света в соответствии со следующим способом:
когда трехкратно отраженные лучи и/или преломленные лучи излучают на плоскость обзора, изображение на плоскости обзора показывают как следующую формулу:
Figure 00000050
при этом Р(х,у) представляет изображение, в конечном итоге показанное на плоскости обзора; R(x,y) представляет изображение, показанное на плоскости обзора, когда камера не излучает свет; S(x,y) представляет изображение на плоскости обзора, когда только камера излучает свет; и L(x,y) представляет изображение света окружающей среды на плоскости обзора:
Figure 00000051
задано,
логарифм взят с обеих сторон с получением
Figure 00000052
и свет L(x,y) окружающей среды показан следующим образом посредством Р(х,у) и свертки ядра Гаусса гауссовой функции G(x,y):
Figure 00000053
при этом
Figure 00000054
С представляет гауссову окружающую шкалу, и λ представляет собой одну шкалу; при этом он может быть получен посредством формул (4), (5) и (6):
Figure 00000055
при этом
Figure 00000056
задано,
и S'(x,y) представляет собой изображение после устранения влияния источника сильного света.
RU2020115096A 2019-01-04 2019-06-18 Способ восстановления подземного изображения на основе технологии обратной трассировки лучей RU2742814C9 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2019100067663 2019-01-04
CN201910006766.3A CN109862209B (zh) 2019-01-04 2019-01-04 一种基于光线逆追踪技术还原井下图像的方法
PCT/CN2019/091631 WO2020140397A1 (zh) 2019-01-04 2019-06-18 一种基于光线逆追踪技术还原井下图像的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2742814C1 RU2742814C1 (ru) 2021-02-11
RU2742814C9 true RU2742814C9 (ru) 2021-04-20

Family

ID=66893940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020115096A RU2742814C9 (ru) 2019-01-04 2019-06-18 Способ восстановления подземного изображения на основе технологии обратной трассировки лучей

Country Status (5)

Country Link
CN (1) CN109862209B (ru)
AU (1) AU2019395238B2 (ru)
CA (1) CA3079552C (ru)
RU (1) RU2742814C9 (ru)
WO (1) WO2020140397A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109862209B (zh) * 2019-01-04 2021-02-26 中国矿业大学 一种基于光线逆追踪技术还原井下图像的方法
CN114286375B (zh) * 2021-12-16 2023-08-18 北京邮电大学 一种移动通信网络干扰定位方法
CN116051450B (zh) * 2022-08-15 2023-11-24 荣耀终端有限公司 眩光信息获取方法、装置、芯片、电子设备及介质
CN116681814A (zh) * 2022-09-19 2023-09-01 荣耀终端有限公司 一种图像渲染方法和电子设备

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101111867A (zh) * 2005-02-01 2008-01-23 伊斯曼柯达公司 确定数字照相机图像中的场景距离
US20080224930A1 (en) * 2007-03-13 2008-09-18 Dmitry Chizhik Methods for locating transmitters using backward ray tracing
US7684846B2 (en) * 1992-10-14 2010-03-23 Techniscan, Inc Apparatus and method for imaging objects with wavefields
US20110128412A1 (en) * 2009-11-25 2011-06-02 Milnes Thomas B Actively Addressable Aperture Light Field Camera
RU125335U1 (ru) * 2012-11-07 2013-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Артек Венчурз" Устройство контроля линейных размеров трехмерных объектов
RU2519392C2 (ru) * 2008-01-11 2014-06-10 О-Нэт Вэйв Тач Лимитед Сенсорное устройство
US20150199838A1 (en) * 2014-01-10 2015-07-16 Canon Kabushiki Kaisha Image processing apparatus and method therefor
US9311565B2 (en) * 2014-06-16 2016-04-12 Sony Corporation 3D scanning with depth cameras using mesh sculpting
JP2016519757A (ja) * 2013-03-15 2016-07-07 ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド 三次元座標スキャナと操作方法
US9619895B2 (en) * 2013-08-22 2017-04-11 Mando Corporation Image processing method of vehicle camera and image processing apparatus using the same
WO2017180615A1 (en) * 2016-04-12 2017-10-19 Quidient, Llc Quotidian scene reconstruction engine

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101395255B1 (ko) * 2010-09-09 2014-05-15 한국전자통신연구원 전파 시스템에서 전파 프로파게이션 분석 장치 및 방법
US10255664B2 (en) * 2014-07-04 2019-04-09 Sony Corporation Image processing device and method
US9977644B2 (en) * 2014-07-29 2018-05-22 The University Of North Carolina At Chapel Hill Methods, systems, and computer readable media for conducting interactive sound propagation and rendering for a plurality of sound sources in a virtual environment scene
KR101592793B1 (ko) * 2014-12-10 2016-02-12 현대자동차주식회사 영상 왜곡 보정 장치 및 방법
KR20160071774A (ko) * 2014-12-12 2016-06-22 삼성전자주식회사 영상 처리를 위한 영상 처리 장치, 방법 및 기록 매체
CN106231286B (zh) * 2016-07-11 2018-03-20 北京邮电大学 一种三维图像生成方法及装置
CN109118531A (zh) * 2018-07-26 2019-01-01 深圳大学 透明物体的三维重建方法、装置、计算机设备及存储介质
CN109862209B (zh) * 2019-01-04 2021-02-26 中国矿业大学 一种基于光线逆追踪技术还原井下图像的方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7684846B2 (en) * 1992-10-14 2010-03-23 Techniscan, Inc Apparatus and method for imaging objects with wavefields
CN101111867A (zh) * 2005-02-01 2008-01-23 伊斯曼柯达公司 确定数字照相机图像中的场景距离
US20080224930A1 (en) * 2007-03-13 2008-09-18 Dmitry Chizhik Methods for locating transmitters using backward ray tracing
RU2519392C2 (ru) * 2008-01-11 2014-06-10 О-Нэт Вэйв Тач Лимитед Сенсорное устройство
US20110128412A1 (en) * 2009-11-25 2011-06-02 Milnes Thomas B Actively Addressable Aperture Light Field Camera
RU125335U1 (ru) * 2012-11-07 2013-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Артек Венчурз" Устройство контроля линейных размеров трехмерных объектов
JP2016519757A (ja) * 2013-03-15 2016-07-07 ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド 三次元座標スキャナと操作方法
US9619895B2 (en) * 2013-08-22 2017-04-11 Mando Corporation Image processing method of vehicle camera and image processing apparatus using the same
US20150199838A1 (en) * 2014-01-10 2015-07-16 Canon Kabushiki Kaisha Image processing apparatus and method therefor
US9311565B2 (en) * 2014-06-16 2016-04-12 Sony Corporation 3D scanning with depth cameras using mesh sculpting
WO2017180615A1 (en) * 2016-04-12 2017-10-19 Quidient, Llc Quotidian scene reconstruction engine

Also Published As

Publication number Publication date
AU2019395238B2 (en) 2021-11-25
CN109862209B (zh) 2021-02-26
CA3079552A1 (en) 2020-07-04
CA3079552C (en) 2021-03-16
RU2742814C1 (ru) 2021-02-11
AU2019395238A1 (en) 2020-07-23
WO2020140397A1 (zh) 2020-07-09
CN109862209A (zh) 2019-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2742814C9 (ru) Способ восстановления подземного изображения на основе технологии обратной трассировки лучей
Wu et al. Full 3D reconstruction of transparent objects
Goesele et al. Disco: acquisition of translucent objects
CN111968215B (zh) 一种体积光渲染方法、装置、电子设备及存储介质
US6677956B2 (en) Method for cross-fading intensities of multiple images of a scene for seamless reconstruction
US20030034976A1 (en) System and method for registering multiple images with three-dimensional objects
US20030034974A1 (en) System and method for animating real objects with projected images
US20030043152A1 (en) Simulating motion of static objects in scenes
TW201805894A (zh) 三維渲染方法以及三維繪圖處理裝置
US20030038822A1 (en) Method for determining image intensities of projected images to change the appearance of three-dimensional objects
JP2009020080A (ja) 表面反射特性測定装置
Benxing et al. Underwater image recovery using structured light
KR102291162B1 (ko) 인공 지능 학습용 가상 데이터 생성 장치 및 방법
Kim Caustics using screen-space photon mapping
US7312797B2 (en) Representing quasi-homogenous materials
CN105380638B (zh) 一种用于激光散斑血流速度的定量成像装置及其方法
CN117255964A (zh) 具有降低的可检测性的外部照明
Jin et al. Reliable Image Dehazing by NeRF
Sheng Interactive daylighting visualization in spatially augmented reality environments
Kinev et al. Methods for Calculating and Visualizing the Spatial Distribution of Illumination in Three-dimensional Models of Optically Complex Scenes
Krösl Interactive, progressive photon tracing using a multi-resolution image-filtering approach
Jin et al. Toward Real Flare Removal: A Comprehensive Pipeline and A New Benchmark
Iser Real-time light transport in analytically integrable quasi-heterogeneous media
Jung Rendering of Teeth and Dental Restorations using Robust Statistical Estimation Techniques
CN117853370A (zh) 基于偏振感知的水下低光图像增强方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL 5-2021 FOR INID CODE(S) (72)

TH4A Reissue of patent specification