一种利用坐标变换编辑VR影像的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用坐标变换编辑VR影像的方法,旨在解决现有技术中直接对VR全景图进行贴矩形框处理而造成VR全景图该区域失去原有的立体感问题；本发明专利技术中通过将VR全景图安置在虚拟的三维球面上，通过确定VR全景图的投影平面进而获得VR全景图在三维坐标系中的坐标，直接在三维坐标中对VR全景图进行编辑，使得最终获得的VR全景图的成像效果较好，相对于现有的直接在VR全景平面上对图像进行编辑的方式，本发明专利技术最终获得的编辑后的VR全景图立体感和沉浸感更好，能够使用户体验到更好的VR成像效果；本发明专利技术适用于VR图像处理相关领域。

【技术实现步骤摘要】
一种利用坐标变换编辑VR影像的方法
本专利技术涉及VR图像编辑领域，具体涉及一种利用坐标变换编辑VR影像的方法。
技术介绍
HTC，Oculus，SONY三大头部显示器的相继发售，让2016年成为VR元年。VR技术经过几十年的飞速发展，涉及包括军事航天、应急演练、广电广播和娱乐悠闲等众多领域。VR的成像原理主要为用VR眼镜等设备，将360度全景视图投射至人眼中，再利用左右眼视觉的差异形成3D的效果。在广电媒体行业中，存在着对VR影像编辑的需求。但VR的全景图片与普通图片不同的是，VR全景图片是经过多张图片经过处理拼接而成的，普通图像是真实世界的一个截面，而VR全景图却与真实世界存在差异。人眼需要借助VR眼镜或头部显示器，才能观看VR影像。所以使用常规方法编辑VR影像是不可行的。因此在VR视频的实现中，各种坐标系的之间的转换显得尤为重要。例如在古装的VR影像片段拍摄的过程中，会乱入一些现代的标识标牌进去，如果重新拍摄会耗费大量的工作，我们希望在VR影像中用平整的矩形框地遮盖这些标识标牌，如果直接在全景平面上的对应区域贴矩形框，该区域在VR影像中便会是奇奇怪怪的其他形状，会使该区域失去原有的立体感和沉浸感，与我们的初衷背道而驰。这显然无法满足广电媒体行业的在VR技术上的需求。这种需求在实际VR影响拍摄处理过程中较多，比如我们的VR影像拍摄结束后，要临时加入一些其他广告元素或者一些图像想进行替换和修改。同时现有相关技术中基本没有涉及到对VR影像处理，但是VR影像通常由无人机拍摄，拍摄过程中难免会出现一些瑕疵点，如何对VR影像进行后期处理编辑是不可避免的一个问题，在编辑过程中除了要保持该区域原有的立体感和沉浸感，还需要考虑一些其他问题，比如如何保证用于替换这些标识标牌的图像在VR影像中的清晰度达标，图像与周围的融合效果更好，更逼真，这些都是VR影像编辑过程中需要解决的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术中由于直接对VR全景图进行贴矩形框处理而造成VR全景图该区域失去原有的立体感的问题，本专利技术提出了一种利用坐标变换编辑VR影像的方法。为了达到上述目的，本专利技术一方面提供了一种利用坐标变换编辑VR影像的方法，具体采用的技术方案如下：一种利用坐标变换编辑VR影像的方法,包括以下步骤：步骤1：建立三维坐标系，并在三维坐标系中构建三维球面，将待编辑VR全景图映射到三维球面上；所述步骤1的具体步骤为：步骤1.1：建立三维坐标系，在三维坐标系中构建三维球面；上述方案中，所述步骤1.1的具体步骤为：步骤1.1.1：以摄像机为坐标原点，建立三维坐标系；步骤1.1.2：以摄像机的焦距为球面半径建立三维球面；步骤1.2：将待编辑VR全景图转化为纹理图；步骤1.3：将步骤1.2中的纹理图映射到三维球面上。步骤2：确定步骤1处理后的待编辑VR全景图的图像编辑参数，并利用图像编辑参数确定待编辑VR全景图在三维坐标系上的投影平面；上述方案中，所述步骤2的具体步骤为：步骤2.1：获得图像编辑参数，图像编辑参数包括摄像机的焦距、摄像机的张角、摄像机的旋转角度和仰视角度；步骤2.2：根据步骤2.1中的张角、旋转角度、仰视角度获得待编辑VR全景图在三维坐标系上的投影平面；步骤3：对步骤2中的投影平面进行坐标变换得到待编辑VR全景图的三维坐标；上述方案中，所述步骤3的具体步骤为：步骤3.1：获得待编辑VR全景图与投影平面之间的比例关系；步骤3.2：根据摄像机的仰视角度、比例关系和投影平面坐标获得仰视角度下的待编辑VR全景图坐标；步骤3.3：根据步骤3.2的仰视角度下的待编辑VR全景图坐标和摄像机的旋转角度获得待编辑VR全景图的三维坐标；上述方案中，更进一步地，步骤3.1：获得待编辑VR全景图与投影平面之间的比例关系c为：c＝r×tan(e/2)×2/nH其中r为三维球面半径，即摄像机的焦距f；e为摄像机的张角，nH投影平面在Y轴方向的高度；步骤3.2：根据摄像机的仰视角度a及比例关系c并根据投影平面坐标(x,y)获得仰视角度下的待编辑VR全景图坐标(x0，y0，z0)为：x0＝-c×(nW/2-x)y0＝r×sin(a)+c×(nH/2.0-×cos(a)z0＝-r×cos(a)+c×(nH/2.0-y)×sin(a)nw为投影平面在X轴方向的宽度，a为摄像机的仰视角度，nH投影平面在Y轴方向的高度；步骤3.3：根据步骤3.2的仰视角度下的待编辑VR全景图坐标和摄像机的旋转角度获得待编辑VR全景图的三维坐标(x3，y3，z3)为：x3＝x0×cos(b)+z0×sin(b)y3＝y0z3＝z0×cos(b)-x0×sin(b)其中b为摄像机的旋转角度。步骤4：在三维坐标中对待编辑VR全景图进行编辑得到编辑后的VR全景图；所述步骤4的具体步骤为：步骤4.1：将待编辑VR全景图进行缩放得到在三维坐标中的标准待编辑VR全景图；步骤4.2：对标准待编辑VR全景图进行编辑得到编辑后的VR全景图；上述方案中4.2的具体步骤为：步骤4.2.1：将步骤4.1中的标准待编辑VR全景图进行细分成小四边形；步骤4.2.2：对步骤4.2.1中的小四边形分别进行编辑得到编辑后的VR全景图。上述方案中，所述步骤4在三维坐标中对待编辑VR全景图进行编辑得到编辑后的VR全景图中的编辑包括替换贴图处理。为了达到上述目的，本专利技术从另一方面提供了一种坐标变换的方法，具体技术方案如下：步骤1：建立三维坐标系，并在三维坐标系确立三维球面；步骤2：将三维图像映射到三维球面上，获得图像编辑参数，图像编辑参数包括摄像机的张角、焦距参数、摄像机的旋转角度和摄像机的仰视角度，并根据三维图像以及图像编辑参数获得三维图像在三维坐标系中的投影平面；步骤3：根据图像编辑参数得到投影平面对应的三维图像的坐标；上述方案中，所述步骤3的具体步骤为：步骤3.1：获得三维图像与投影平面之间的比例关系；步骤3.2：根据摄像机的仰视角度及比例关系并根据投影平面坐标获得摄像机的仰视角度下的三维图像坐标；步骤3.3：根据摄像机的旋转角度和步骤3.2的仰视角度下的三维图像坐标获得三维图像的坐标。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术中通过将VR全景图安置在虚拟的三维球面上，并通过确定VR全景图的投影平面进而获得VR全景图在三维坐标系中的坐标，即可以直接在三维坐标中对VR全景图进行编辑，获得最终编辑后的VR全景图，本专利技术使得最终获得的编辑图像的成像效果较好，相对于现有的直接在全景平面上对图像进行编辑的方式，本专利技术最终获得编辑后的VR全景图的立体感和沉浸感更好，能够使得用户体验到更好的VR成像效果；2.本专利技术中还提供了一种将单个二维图像转换成三维坐标下图像的方法，克服了现有的需要两种不同角度的同一物体的照片才能转换成三维坐标下的图像的技术壁垒；3.本专利技术还通过将待编辑VR全景图进行缩放和细化处理，获得了效果更加逼真的VR全景图，克服了在编辑VR全景图过程中难以保持被编辑部分的逼真效果的难题；4.本专利技术适用于对单张VR全景图的局部编辑，同时也适用于对VR影视中的每帧图像的编辑。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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用坐标变换编辑VR影像的方法,其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立三维坐标系，在三维坐标系中构建三维球面，将待编辑VR全景图映射到三维球面上；步骤2：确定步骤1处理后的待编辑VR全景图的图像编辑参数，并利用图像编辑参数确定待编辑VR全景图在三维坐标系上的投影平面；步骤3：对步骤2中的投影平面进行坐标变换得到待编辑VR全景图的三维坐标；步骤4：在三维坐标中对待编辑VR全景图进行编辑得到编辑后的VR全景图。

【技术特征摘要】
1.一种利用坐标变换编辑VR影像的方法,其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立三维坐标系，在三维坐标系中构建三维球面，将待编辑VR全景图映射到三维球面上；步骤2：确定步骤1处理后的待编辑VR全景图的图像编辑参数，并利用图像编辑参数确定待编辑VR全景图在三维坐标系上的投影平面；步骤3：对步骤2中的投影平面进行坐标变换得到待编辑VR全景图的三维坐标；步骤4：在三维坐标中对待编辑VR全景图进行编辑得到编辑后的VR全景图。2.如权利要求1所述的一种利用坐标变换编辑VR影像的方法,其特征在于，所述步骤1的具体步骤为：步骤1.1：建立三维坐标系，在三维坐标系中构建三维球面；步骤1.2：将待编辑VR全景图转化为纹理图；步骤1.3：将步骤1.2中的纹理图映射到三维球面上。3.如权利要求2所述的一种利用坐标变换编辑VR影像的方法,其特征在于，所述步骤1.1的具体步骤为：步骤1.1.1：以摄像机为坐标原点，建立三维坐标系；步骤1.1.2：以摄像机的焦距为球面半径建立三维球面。4.如权利要求3所述的一种利用坐标变换编辑VR影像的方法,其特征在于，所述步骤2的具体步骤为：步骤2.1：获得图像编辑参数，图像编辑参数包括摄像机的焦距、摄像机的张角、摄像机的旋转角度和摄像机的仰视角度；步骤2.2：根据步骤2.1中的张角、旋转角度及仰视角度获得待编辑VR全景图在三维坐标系上的投影平面。5.如权利要求4所述的一种利用坐标变换编辑VR影像的方法,其特征在于，所述步骤3的具体步骤为：步骤3.1：获得待编辑VR全景图与投影平面之间的比例关系；步骤3.2：根据摄像机的仰视角度、比例关系及投影平面坐标获得仰视角度下的待编辑VR全景图坐标；步骤3.3：根据步骤3.2的仰视角度下的待编辑VR全景图坐标和摄像机的旋转角度获得待编辑VR全景图的三维坐标。6.如权利要求5所述的一种利用坐标变换编辑VR影像的方法,其特征在于，所述步骤3.1-步骤3.3的具体计算为：步骤3.1：获得待编辑VR全景图与投影平面之间的比例关系c为：c＝r×tan(e/2)×2/nH其中r为三维球面半径，即摄像机的焦距f；e为摄像机的张角，nH投影平面在Y轴方...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨益红，罗天，陈晓军，
申请(专利权)人：成都索贝数码科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51