虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法及系统，方法包括：利用产品的几何数据、主纹理贴图、反光纹理贴图和高光纹理贴图建立产品模型，主纹理贴图包含产品的材质纹理，反光纹理贴图包含镭射纸的色彩信息，高光纹理贴图为具有光栅形状的灰度图；根据产品模型顶点的纹理坐标，分别从产品模型的主纹理贴图、反光纹理贴图以及高光纹理贴图中采集对应像素点的像素值，并利用获得的像素值，根据预设的光照模型求取顶点的颜色值；根据属于同一片元的各顶点的颜色值求取对应片元上各像素点的颜色值，将着色后的片元输出显示。本发明专利技术虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法及系统，方法更简单实用，运算量相对小，有助于加快工作进度。

【技术实现步骤摘要】
虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法及系统
本专利技术涉及视觉仿真
，特别是涉及一种虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法及系统。
技术介绍
镭射纸是一种采用激光防伪技术、UV深条纹压缩技术以及定位镭射印刷制作的防伪包装材料，用于烟酒、奶粉、日用品等各种纸盒防伪包装。比如其中的定位镭射纸，其上具有周期性的矩形栅格状光栅，在白光照射下，可以呈现出动态闪烁的彩虹色效果，具有高效的防伪性能。镭射纸的表面呈色机理实质为光照射到镭射纸表面形成的反射光，在镭射纸表面发生了衍射现象，从而使表面呈现出色彩斑斓的效果。在虚拟现实购物应用中，为了营造一个逼真的虚拟购物场景，提升购物者的使用体验，会在虚拟现实场景中仿真镭射纸效果。现有技术中，通过对镭射纸表面结构建立数学模型，基于薄膜干涉衍射技术来仿真呈现出镭射纸效果，但是镭射纸的表面微观结构十分复杂，建立数学模型的方法运算过程复杂，运算量大，并且运算耗时长，会大大降低工作进度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法及系统，与现有技术相比更简单实用，并且有助于加快工作进度。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法，包括：利用产品的几何数据、主纹理贴图、反光纹理贴图和高光纹理贴图建立产品模型，所述主纹理贴图包含产品的材质纹理，所述反光纹理贴图包含镭射纸的色彩信息，所述高光纹理贴图为具有光栅形状的灰度图；根据所述产品模型顶点的纹理坐标，分别从所述产品模型的主纹理贴图、反光纹理贴图以及高光纹理贴图中采集对应像素点的像素值，并利用获得的像素值，根据预设的光照模型求取顶点的颜色值；根据属于同一片元的各顶点的颜色值求取对应片元上各像素点的颜色值，将着色后的片元输出显示。可选地，创建所述反光纹理贴图的方法包括：在空白贴图上填充彩虹色，对填充颜色后的贴图进行衍射变换，然后对贴图进行低通滤波处理；创建所述高光纹理贴图的方法包括：在空白贴图上形成灰度显示的光栅形状，然后对贴图进行低通滤波处理。可选地，计算所述产品模型顶点的纹理坐标包括：将顶点坐标从产品模型空间转换到齐次裁剪空间，将不在齐次裁剪空间内的顶点裁剪掉；将顶点坐标从产品模型空间转换到世界空间；根据以下公式计算运行时顶点的针对主纹理贴图的纹理坐标(u，v)main：(u，v)main＝texcoord.xy·MainTex_ST.xy+MainTex_ST.zw；其中，texcoord表示顶点的原始纹理坐标，MainTex_ST表示四维向量，x和y表示纹理的缩放系数，z和w表示纹理的平移系数。可选地，所述根据所述产品模型顶点的纹理坐标，分别从所述产品模型的主纹理贴图、反光纹理贴图以及高光纹理贴图中采集对应像素点的像素值之前，还包括：根据获取的用户的头部位置信息，求取用户的视角向量，并根据所述视角向量计算运行时针对高光纹理贴图的纹理坐标。可选地，计算所述产品模型顶点的纹理坐标包括：将高光纹理贴图的移动方向转换到视角空间；计算高光纹理贴图在视角空间中的偏移量Value；根据以下公式计算运行时顶点的针对高光纹理贴图的纹理坐标(u，v)gray：其中，(u，v)main表示计算得到的运行时顶点的针对主纹理贴图的纹理坐标，Value表示高光纹理贴图在视角空间中的偏移量，表示纹理偏移向量。可选地，所述利用获得的像素值，根据预设的光照模型求取顶点的颜色值包括：根据预设的光照模型计算顶点的材质漫反射颜色值，表示为：mdiffuse＝m_pixel+gray*r_pixel；其中，mdiffuse表示材质漫反射颜色值，m_pixel表示从主纹理贴图中采集的对应像素点的像素值，r_pixel表示从反光纹理贴图中采集的对应像素点的像素值，gray表示在高光纹理贴图中对应像素点的灰度值；根据兰伯特定律，计算漫反射颜色值，表示为：diffuse＝(clight*mdiffuse)max(0，n*l)；其中，clight表示入射光颜色和强度，n表示表面法向，l表示光源方向；结合所述光照模型中的环境光ambient以及高光反射光specular，计算顶点的颜色值，表示为：col＝diffuse+ambient+specular。可选地，所述根据属于同一片元的各顶点的颜色值求取对应片元上各像素点的颜色值包括：利用形成三角网络的三个顶点的颜色值，通过插值运算，获得三角网络所覆盖片元上各像素点的颜色值。一种虚拟现实场景中镭射纸效果的实现系统，包括：建立模块，用于利用产品的几何数据、主纹理贴图、反光纹理贴图和高光纹理贴图建立产品模型，所述主纹理贴图包含产品的材质纹理，所述反光纹理贴图包含镭射纸的色彩信息，所述高光纹理贴图为具有光栅形状的灰度图；顶点着色模块，用于根据所述产品模型顶点的纹理坐标，分别从所述产品模型的主纹理贴图、反光纹理贴图以及高光纹理贴图中采集对应像素点的像素值，并利用获得的像素值，根据预设的光照模型求取顶点的颜色值；片元着色模块，用于根据属于同一片元的各顶点的颜色值求取对应片元上各像素点的颜色值，将着色后的片元输出显示。可选地，还包括：设置在头盔上的用于检测用户的头部位置信息的位置传感器。由上述技术方案可知，本专利技术所提供的虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法及系统，首先利用产品的几何数据、主纹理贴图、反光纹理贴图和高光纹理贴图建立产品模型，然后根据产品模型顶点的纹理坐标，分别从产品模型的主纹理贴图、反光纹理贴图以及高光纹理贴图中采集对应像素点的像素值，并利用获得的像素值，根据预设的光照模型求取顶点的颜色值，进一步，根据属于同一片元的各顶点的颜色值求取对应片元上各像素点的颜色值，将着色后的片元输出显示。本专利技术虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法及系统，利用包含产品的材质纹理的主纹理贴图、包含镭射纸色彩信息的反光纹理贴图和具有光栅形状的高光纹理贴图来仿真得到镭射纸效果，能够满足实际具体的仿真要求，而与现有技术相比本方法更简单实用，运算量相对小，有助于加快工作进度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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为本专利技术实施例提供的一种虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法的流程图；图2为本专利技术实施例中创建反光纹理贴图的方法流程图；图3为本专利技术实施例中创建得到的反光纹理贴图对应的灰度图；图4为本专利技术实施例中创建得到的高光纹理贴图；图5为本专利技术实施例中计算纹理坐标的方法流程图；图6为本专利技术又一实施例提供的一种虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法的流程图；图7为本专利技术实施例提供的一种虚拟现实场景中镭射纸效果的实现系统的示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。请参考图1，本专利技术实施例提供的一种虚拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法，其特征在于，包括：利用产品的几何数据、主纹理贴图、反光纹理贴图和高光纹理贴图建立产品模型，所述主纹理贴图包含产品的材质纹理，所述反光纹理贴图包含镭射纸的色彩信息，所述高光纹理贴图为具有光栅形状的灰度图；根据所述产品模型顶点的纹理坐标，分别从所述产品模型的主纹理贴图、反光纹理贴图以及高光纹理贴图中采集对应像素点的像素值，并利用获得的像素值，根据预设的光照模型求取顶点的颜色值；根据属于同一片元的各顶点的颜色值求取对应片元上各像素点的颜色值，将着色后的片元输出显示。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法，其特征在于，包括：利用产品的几何数据、主纹理贴图、反光纹理贴图和高光纹理贴图建立产品模型，所述主纹理贴图包含产品的材质纹理，所述反光纹理贴图包含镭射纸的色彩信息，所述高光纹理贴图为具有光栅形状的灰度图；根据所述产品模型顶点的纹理坐标，分别从所述产品模型的主纹理贴图、反光纹理贴图以及高光纹理贴图中采集对应像素点的像素值，并利用获得的像素值，根据预设的光照模型求取顶点的颜色值；根据属于同一片元的各顶点的颜色值求取对应片元上各像素点的颜色值，将着色后的片元输出显示。2.根据权利要求1所述的虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法，其特征在于，创建所述反光纹理贴图的方法包括：在空白贴图上填充彩虹色，对填充颜色后的贴图进行衍射变换，然后对贴图进行低通滤波处理；创建所述高光纹理贴图的方法包括：在空白贴图上形成灰度显示的光栅形状，然后对贴图进行低通滤波处理。3.根据权利要求1所述的虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法，其特征在于，计算所述产品模型顶点的纹理坐标包括：将顶点坐标从产品模型空间转换到齐次裁剪空间，将不在齐次裁剪空间内的顶点裁剪掉；将顶点坐标从产品模型空间转换到世界空间；根据以下公式计算运行时顶点的针对主纹理贴图的纹理坐标(u，v)main：(u，v)main＝texcoord.xy·MainTex_ST.xy+MainTex_ST.zw；其中，texcoord表示顶点的原始纹理坐标，MainTex_ST表示四维向量，x和y表示纹理的缩放系数，z和w表示纹理的平移系数。4.根据权利要求1所述的虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法，其特征在于，所述根据所述产品模型顶点的纹理坐标，分别从所述产品模型的主纹理贴图、反光纹理贴图以及高光纹理贴图中采集对应像素点的像素值之前，还包括：根据获取的用户的头部位置信息，求取用户的视角向量，并根据所述视角向量计算运行时针对高光纹理贴图的纹理坐标。5.根据权利要求4所述的虚拟现实场景中镭射纸效果的实现方法，其特征在于，计算所述产品模型顶点的纹理坐标包括：将高光纹理贴图的移动方向转换到视角空间；计算高光纹理贴图在视角空间中的偏移量Value；根据以下公式计算运行时顶点的针对高光纹理贴图的纹理坐标(u，v)g...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晋芳，李日福，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44