一种集成成像光场显示的实时渲染方法及装置与流程

技术特征：
1.一种用于集成成像光场显示的实时渲染方法，其特征在于，包括：根据预设的目标重建空间和待渲染的目标图像，确定至少两个目标重建平面以及目标重建平面的重建范围；针对每个目标重建平面，根据显示面板的参数和目标重建平面的重建范围，以及显示面板、微透镜阵列与目标重建平面三者之间的几何关系，获取待渲染的目标图像在目标重建平面的纹理图；根据各个目标重建平面的纹理图的体像素信息以及预设的第一索引矩阵，获取第二索引矩阵；其中，所述第一索引矩阵包含了各个可能的重建平面在其重建范围内的每一个体像素与显示面板上的二维像素的对应关系；所述第二索引矩阵包含各个目标重建平面的纹理图中的每一个体像素与显示面板上的二维像素的对应关系；根据各个目标重建平面的纹理图的体像素信息以及所述第二索引矩阵，获取显示面板的单元图像阵列。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一索引矩阵的计算方法，包括：根据预设的目标重建空间，确定多个可能的重建平面以及所述重建平面的重建范围；针对每个可能的重建平面，根据微透镜阵列的参数，结合显示面板、微透镜阵列以及所述重建平面三者之间的几何关系，计算所述重建平面在其重建范围内的每一个体像素对应于显示面板上的二维像素，得到第一索引矩阵。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据微透镜阵列的参数，结合显示面板、微透镜阵列以及所述重建平面三者之间的几何关系，计算所述重建平面在其重建范围内的每一个体像素对应于显示面板上的二维像素的过程，包括：针对微透镜阵列中的每个透镜，根据所述透镜的焦距，以及所述透镜与显示面板、重建平面三者之间的几何关系，通过高斯公式进行光线追迹，得到所述重建平面在其重建范围内的每一个体像素对应于显示面板上的二维像素。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据显示面板的参数和目标重建平面的重建范围，以及显示面板、微透镜阵列与目标重建平面三者之间的几何关系，获取待渲染的目标图像在目标重建平面的纹理图的过程，包括：根据显示面板的参数和目标重建平面的重建范围，以及显示面板、微透镜阵列与目标重建平面三者之间的几何关系，获取目标重建平面的采样频率；根据目标重建平面的采样频率和重建范围，对待渲染的目标图像进行向下采样，得到目标重建平面的纹理图。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据显示面板的参数和目标重建平面的重建范围，以及显示面板、微透镜阵列与目标重建平面三者之间的几何关系，获取目标重建平面的采样频率的过程，包括：根据显示面板的参数，以及显示面板、微透镜阵列与目标重建平面三者之间的几何关系，确定目标重建平面的体像素的尺寸；根据目标重建平面的重建范围，结合所述目标重建平面的体像素的尺寸，确定所述目标重建平面的采样频率。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据显示面板的参数，以及显示面板、微透镜阵列与目标重建平面三者之间的几何关系，确定目标重建平面的体像素的尺寸的过
程，包括：通过如下公式来确定目标重建平面的体像素的尺寸：其中，l
con_imgl_pix_i
为目标重建平面的体像素的尺寸，l
per_pixel
为显示面板上单个像素的尺寸，r为微透镜阵列到显示面板的距离，l
i
为目标重建平面到显示面板的距离。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据目标重建平面的重建范围，结合所述目标重建平面的体像素的尺寸，确定所述目标重建平面的采样频率的过程，包括：通过如下公式来确定所述目标重建平面的采样频率：其中，f
pixel_i
为目标重建平面的采样频率，l
con_imgl
为目标重建平面的重建范围的尺寸，l
con_imgl_pix_i
为目标重建平面的体像素的尺寸。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个目标重建平面的纹理图的体像素信息以及预设的第一索引矩阵，获取第二索引矩阵的过程，包括：针对各个目标重建平面的纹理图，遍历所述纹理图中的每一个体像素，从所述第一索引矩阵中提取出与所述体像素对应的二维像素，以生成所述第二索引矩阵。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个目标重建平面的纹理图的体像素信息以及所述第二索引矩阵，获取显示面板的单元图像阵列的过程，包括：根据第二索引矩阵，获取各个目标重建平面的纹理图的体像素所对应的显示面板上的二维像素；针对每个目标重建平面的纹理图，遍历所述纹理图的体像素，获取所述体像素的颜色信息，并将所述体像素所对应的显示面板上的二维像素的颜色信息设置成与所述体像素的颜色信息一致，得到显示面板的单元图像阵列。10.一种用于集成成像光场显示的实时渲染装置，其特征在于，包括：重建区域获取单元，用于根据预设的目标重建空间和待渲染的目标图像，确定至少两个目标重建平面以及目标重建平面的重建范围；纹理图获取单元，用于针对每个目标重建平面，根据显示面板的参数和目标重建平面的重建范围，以及显示面板、微透镜阵列与目标重建平面三者之间的几何关系，获取待渲染的目标图像在目标重建平面的纹理图；第二索引矩阵获取单元，用于根据各个目标重建平面的纹理图的体像素信息以及预设的第一索引矩阵，获取第二索引矩阵；其中，所述第一索引矩阵包含了各个可能的重建平面在其重建范围内的每一个体像素与显示面板上的二维像素的对应关系；所述第二索引矩阵包含各个目标重建平面的纹理图中的每一个体像素与显示面板上的二维像素的对应关系；单元图像阵列获取单元，用于根据各个目标重建平面的纹理图的体像素信息以及所述第二索引矩阵，获取显示面板的单元图像阵列。

技术总结
本申请公开了一种集成成像光场显示的实时渲染方法及装置，包括：根据预设的目标重建空间和待渲染的目标图像，确定目标重建平面及其重建范围；针对各个目标重建平面，获取目标图像在目标重建平面的纹理图；根据各个目标重建平面的纹理图的体像素信息以及第一索引矩阵，获取包含各目标重建平面的纹理图中的每个体像素与显示面板上的二维像素的对应关系的第二索引矩阵；其中，第一索引矩阵为预先计算得到的；最后根据各个目标重建平面的纹理图的体像素信息以及第二索引矩阵，获取显示面板的单元图像阵列。整个计算过程简单、快捷，不需要依赖于强大的硬件算力，压缩了计算量并节约了渲染单个图片的时间，使得图像渲染的速度达到视频级的水平。视频级的水平。视频级的水平。


技术研发人员：秦宗 万权震 邱钰清 戴睿佳 杨文超 杨柏儒
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2021/10/18