一种基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法技术

一种基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法，包括步骤：获取当前场景的全景画面；用全景画面生成的周围环境，在虚拟对象表面进行镜面反射；根据全景画面生成漫反射环境图；通过漫反射环境图为虚拟对象生成漫反射光照；依据镜面反射及漫反射效果，为虚拟对象生成最终效果图。本发明专利技术的基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法，根据拍照的提示，对指定方向进行拍照，基于拍照设备多角度拍摄的多张照片，生成全景画面，从全景画面中提取到光影信息，去影响虚拟图片中的光影表现效果，让虚拟图片受到真实世界中的光影的影响，从而得到更真实、更丰富的产品体验。

【技术实现步骤摘要】
一种基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法
本专利技术涉及图像处理
，特别是涉及一种基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法。
技术介绍
目前市面上公开的虚拟产品中，光影色彩等场景设计是一项重要的元素，为了更逼近于现实体验，产品供应商利用设计软件进行相关的处理，以达到逼真的效果，但由于都是系统固定的场景，其光影色彩效果均为已经设定好的参数，因而具有很大的局限性。在当今越来越追求真实效果的时代中，已经无法给用户带来更切身的真实体验。因而，提出一种基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法，能够把现实世界中的光影色彩等效果投影到虚拟系统中，以满足用户的需求，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法，能够让虚拟对象受到真实世界光影的影响，和真实世界中的光影能产生互动。为实现上述目的，本专利技术提供的基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法，包括以下步骤：（1）获取当前场景的全景画面；（2）用全景画面生成的周围环境，在虚拟对象表面进行镜面反射；（3）根据全景画面生成漫反射环境图；（4）通过漫反射环境图为虚拟对象生成漫反射光照；（5）依据镜面反射及漫反射效果，为虚拟对象生成最终效果图。所述步骤（1）进一步包括：（11）通过拍照设备，对周围环境进行不同角度的拍摄；（12）通过拍摄的所有照片信息生成全景画面。所述步骤（2）进一步包括：（21）根据观察者的视线方向v及虚拟对象表面任意点P的法线方向n，计算入射光方向r；（22）获得入射光束在点P处反射到观察者眼中的光照信息。所述步骤（22）进一步包括：根据点P处的光滑程度g，采样相应分辨率的镜面环境反射图，获得对应清晰程度的反射信息。进一步地，所述步骤（3）为：求和计算全景画面里所有像素，对于法线方向为n的虚拟对象表面的任意点P的光照结果。进一步地，步骤（3）中所述漫反射环境图，用于保存在全景画面中每个任意点P，在所有方向能够接收到的周围环境发射的漫反射光照的强度和颜色。进一步地，步骤（3）中所述漫反射环境图，用立方体贴图或者球谐保存。进一步地，所述步骤（4）为：根据虚拟对象表面任意点P的法线方向n，从漫反射环境图里获得法线方向n的光照信息。本专利技术的基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法，根据拍照的提示，对指定方向进行拍照，基于拍照设备多角度拍摄的多张照片，生成全景画面，从全景画面中提取到光影信息，去影响虚拟图片中的光影表现效果，让虚拟图片受到真实世界中的光影的影响，从而得到更真实、更丰富的产品体验。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本专利技术的实施例一起，用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为根据本专利技术的基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法流程图；图2为根据本专利技术的拍摄的多张照片中的一张照片；图3为根据本专利技术的全景画面的立方体贴图；图4为根据本专利技术的计算虚拟对象表面入射光方向r的原理图；图5为根据本专利技术的计算虚拟对象表面镜面反射光的原理图；图6为根据本专利技术的不同粗糙程度的镜面反射对比图；图7为根据本专利技术的计算虚拟对象表面接收到的所有方向的光照之和的原理图；图8为根据本专利技术的生成的漫反射环境立方体贴图；图9为根据本专利技术的虚拟对象漫反射光照效果图；图10为根据本专利技术的影响虚拟对象雕像模型的光照效果的流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1为根据本专利技术的基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法流程图，下面将参考图1，对本专利技术的基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法进行详细描述。在步骤101，进入系统后，系统内提供拍照（手动或自动拍照）功能，对周围环境进行不同角度（尽可能的覆盖当前场景的各个角度）的拍摄；或者提供上传图片功能，得到当前场景的一组照片。图2为根据本专利技术的拍摄的多张照片中的一张照片。在步骤102，根据拍摄的所有照片信息生成全景画面；图3为根据本专利技术的全景画面的立方体贴图（CubeMap）。如图3所示，根据拍摄的多张照片，生成全景画面贴图。在步骤103，用全景画面生成的周围环境，在虚拟对象表面进行镜面反射（specularreflection）。镜面反射的具体方案为：（1）根据观察者的视线方向v及虚拟对象表面任意点P的法线方向n，计算出入射光方向r；图4为根据本专利技术的计算虚拟对象表面入射光方向r的原理图。入射光方向r的计算公式为：r=v-2*n*dot(v，n)其中，*表示标量和向量的乘法，dot(v，n)表示视线方向向量v和法线向量n的点乘。（2）获得入射光束在点P处反射到观察者眼中的光照信息。图5为根据本专利技术的计算虚拟对象表面镜面反射光的原理图。点P的光滑程度g决定入射光束的粗细，越光滑表面的入射光束越细，反射信息越清晰。根据点P处的光滑程度g，采样相应分辨率（精度）的镜面环境反射图，获得对应清晰程度的反射信息。采样光滑的表面，得到高分辨率的镜面环境反射图，获得更清晰的反射信息。图6为根据本专利技术的不同粗糙程度的镜面反射对比图。如图6所示，最左侧的模型的材质最光滑（g最大），往右的模型的材质越来越粗糙（g越来越小），从图6中可以看出，越光滑的材质镜面反射越清晰。在步骤104，根据全景画面生成漫反射环境图；生成漫反射环境图的具体方案为：求和计算全景画面里所有像素，对于法线方向为n的虚拟对象表面的任意点P的光照结果。图7为根据本专利技术的计算虚拟对象表面接收到的所有方向的光照之和的原理图。具体而言，对法线方向为n的虚拟对象表面的任意点P，计算所有方向（即任意方向d）的入射光在点P的光照信息和的公式如下：E=∑Ed*max(0，dot(d，n))其中，E是光照信息和，Ed是任意方向d的入射光，max是求两个数最大值的函数，dot(d，n)是求入射光向量d和法线向量n点乘的结果。漫反射环境图，用于保存在全景画面中每个任意点P，在所有方向能够接收到的周围环境发射的漫反射光照的强度和颜色。漫反射环境图可以用立方体贴图（CubeMap）或球谐（Sphericalharmonics）保存，图8为根据本专利技术的生成的漫反射环境立方体贴图。该步骤中，获得漫反射环境图时，只有一种分辨率，不需要根据光滑程度g采样不同分辨率的贴图。在步骤105，通过漫反射环境图为虚拟对象生成漫反射光照；生成漫反射光照的具体方案为：根据虚拟对象表面任意点P的法线方向n，从漫反射环境图里获得法线方向n的光照信息。图9为根据本专利技术的虚拟对象漫反射光照效果图。在步骤106，依据镜面反射及漫反射效果，为虚拟对象生成最终效果图。本专利技术的基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法，通过拍摄设备获取外界光影的真实情况，从而影响虚拟系统中的光影表现。图10为根据本专利技术的影响虚拟对象雕像模型的光照效果的流程图，下面结合图10，进一步阐述本专利技术的工作原理。首先，获取包括图10（a）在内的当前场景的一组照片；其次，通过当前场景的一组照片，生成如图10（b）所示的全景画面；再次，通过全景画面图10（本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）获取当前场景的全景画面；（2）用全景画面生成的周围环境，在虚拟对象表面进行镜面反射；（3）根据全景画面生成漫反射环境图；（4）通过漫反射环境图为虚拟对象生成漫反射光照；（5）依据镜面反射及漫反射效果，为虚拟对象生成最终效果图。

【技术特征摘要】
1.一种基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）获取当前场景的全景画面；（2）用全景画面生成的周围环境，在虚拟对象表面进行镜面反射；（3）根据全景画面生成漫反射环境图；（4）通过漫反射环境图为虚拟对象生成漫反射光照；（5）依据镜面反射及漫反射效果，为虚拟对象生成最终效果图。2.根据权利要求1所述基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法，其特征在于，所述步骤（1）进一步包括：（11）通过拍照设备，对周围环境进行不同角度的拍摄；（12）通过拍摄的所有照片信息生成全景画面。3.根据权利要求1所述基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方法，其特征在于，所述步骤（2）进一步包括：（21）根据观察者的视线方向v及虚拟对象表面任意点P的法线方向n，计算入射光方向r；（22）获得入射光束在点P处反射到观察者眼中的光照信息。4.根据权利要求3所述基于全景画面影响虚拟对象光影效果的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：石海，吴天奇，朱博，刘捷，柳尧顺，
申请(专利权)人：苏州蜗牛数字科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32