图像处理方法技术

一种图像处理方法，它能产生与光线跟踪法中类似的那些明暗处理效果而不需要余弦计算，所述方法包括第一步骤，即计算距离分量，其是屏幕和模型表面之间的距离；和第二步骤，即将基于所述距离分量得到的明暗处理值与明暗处理前颜色数据（在明暗处理之前的颜色数据）中的亮度值相加，以获得明暗处理后颜色数据（明暗处理之后的颜色数据）中的亮度值。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理技术，特别是涉及包括明暗处理在内的描绘所用的。由于要求减少尺寸和重量，能装入便携式游戏机和类似设备的资源，在硬件和软件两方面都受到限制。因此，要求有能以简单的途径，提供逼真图像的设备和方法。图像处理过程分为造型，以确定目标形状；描绘，即配置观察方向，表示目标看上去什么样；绘图，以产生输出显示。明暗处理是描绘的一部分，光线跟踪是一种描绘技术。光线跟踪是在它们从光源到达眼睛之前，通过对光线的经历过程(反射，折射，阴影等)的计算，描绘反射物，透明目标或诸如此类的一种技术。但是，如果从光源跟踪光线，那么到达眼睛的光线是几乎不可能被跟踪的。因此，假想虚拟光线是从眼睛发射的，它们在与实际光线相反的方向上被跟踪。在这一方法中，在虚拟光线到达目标并经受反射或折射之后，它们被继续跟踪。这就有可能描绘反射或透明的目标。光线从眼睛位置向每一网点发射，光线与它所射中的第一目标之间的交点被确定。这个目标是可见目标。在交点进行明暗处理，反射光线或透射光线依赖于目标的特性，作为二次光线发射，被继续跟踪。附图说明图1是造型示例图，即鱼眼透镜造型方法。通过切去圆的一部分，造出鱼眼透镜的效果模型，圆的中心点表示为O，在屏幕上与点O距离的R1的地方放置(或显示)原始图片。使用这个模型，变换屏幕上每一象素位置的地址。详细地说，经过造型，与有待变换到屏幕上的点A2的象素位置相应的点A1被确定，它的地址被变换到点A2的地址。用这种方法进行图像处理。在下面的描述中，造型之后得到的象素位置(相应于图1中的A2)将称作造型后的象素位置，造型之前的相应象素位置(相应于图1中的A1)将称作造型前的象素位置。在图1中，由于点O，距离R1和造型后的象素位置点A2是已知参数，所以屏幕与代表模型表面上的模截面的弧之间的距离R2(即弧上的点P与点A2之间的距离)被确定，于是与点A2相应的造型前的象素位置点A1的位置，利用相似三角形(由点A1，点A2和点P确定的三角形，相似于由点A1，点A3和点O确定的三角形)关系，为识别为点P和屏幕之间的交点。距离R2被称为点A2处的距离分量，由点A2和点P之间的线段长度确定，这两点是从造型后的象素位置A2所作垂直于屏幕的直线与屏幕及模型表面的交点。顺带提一下，虽然图1表示的是一个二维造型示例，但同样的方法也能增加一个维度而用于三维造型。下面将描述圆柱的造型。上面已从一点(点O)开始作了鱼眼透镜模型。如果以一条直线(在图1中，垂直于纸面延伸的直线)代替这个点，就可以表示圆柱。图2是造型过程的流程图。在步骤1101中，指定造型后的象素位置，在步骤1102中，利用步骤1101中指定的造型后的象素位置，计算造型前的象素位置，并且，从造型后的象素位置划一条直线与屏幕和模型表面相交的两个交点之间的线段长度所确定的距离分量(它相应于图1中的R2)，被输出至存储器1104或类似单元。步骤1103中，象素被移动。造型过程中重复步骤1101至1103。其次，将参考图3描述明暗处理。明暗处理涉及一种现象，即光线的入射角越大，射至目标表面的光线强度比正交入射越小。根据常用的方法，目标表面每单位面积上的光线强度由Xcosθ给出，这里，θ是来自光源S的光线的矢量1202与正交矢量1201之间的夹角，X是每单位面积上来自光源S的光量。在描绘过程中，用光线跟踪法进行明暗处理，需要利用从光源至目标的入射角来确定目标表面上的光量。这就是说，从光源S来的光量X必须乘以cosθ。明暗处理经常是计算强度大，处理速度慢。当从光源S来的每单位面积上的光量为X，光从光源S至目标的入射角为“θ”，如图3所示时，目标的光接收面积增大，而光与目标相交处的每单位面积上的光量下降至Xcosθ。下面将参考图4描述余弦计算。用Av表示从交点至光源的矢量，Bv表示从交点至眼睛位置的矢量，那么，由内积(Av·Bv)和矢量绝对值之间的关系Av·Bv＝|A||B|cosθ，可得下列公式cosθ=Av·Bv|A||B|]]>公式的分母被给为矢量Av和Bv的长度分量的乘积，涉及乘法，要求比加法多的大量计算。cosθ确定之后，它必须以每单位面积上的光量X相乘，进一步增加了计算量。由于用常用的光线跟踪法进行明暗处理涉及如上所述大量计算，若以高速进行明暗处理，图像处理设备就必定要配备庞大硬件例如乘法器。但对便携式游戏机或类似设备来说，是不希望要乘法器或类似装置的，它们高度期待的小而重要轻。为达到上述目的，根据本专利技术的一种包括第一步骤，即，计算距离分量它是屏幕与模型表面之间的距离；和第二步骤，即，将基于距离分量得到的明暗处理值与明暗处理前距离分量中的亮度值相加，以获得明暗处理后距离分量的亮度值。另外，根据优选实施例，第一步骤可包括造型步骤，即，计算屏幕上的造型前的象素位置与造型后的象素位置之间的相应之处，以及造型后的象素位置上的距离分量；和第二步骤可包括明暗处理值产生步骤，即，基于造型后的象素位置上的距离分量，产生造型后的象素位置上的象素的明暗处理值，和明暗处理数据预备步骤，即，通过将造型后的象素位置上的象素的明暗处理值，加到造型后的象素位置上的象素的明暗处理前颜色数据中的亮度值上，准备好造型后的象素位置上的象素的明暗处理后颜色数据。本专利技术的上述和其他有关目的及特点，从下面结合附图所作的描述，以及所附权利要求指出的创新要素中，将变得更加清楚。图1是造型方法的示意图；图2是造型过程的流程图；图3是明暗处理方法的示意图；图4是如何求得余弦值的示意图；图5是说明根据本专利技术的第一实施例的的图像处理设备的配置示例图；图6是说明根据本专利技术的第一实施例的的流程图；图7是说明根据本专利技术的第二实施例的的图像处理设备的配置示例图；图8是说明根据本专利技术的第二实施例的的流程图；图9是说明根据本专利技术的第三实施例的的图像处理设备的配置示例图； 图10是说明根据本专利技术的第三实施例的的流程图；图11是说明根据本专利技术的第四实施例的的图像处理设备的配置示例图；图12是说明根据本专利技术的第四实施例的的流程图；图13是说明根据本专利技术的第五实施例的的图像处理设备的配置示例图；图14是说明根据本专利技术的第五实施例的的流程图；图15是根据本专利技术的明暗处理方法的示意图。本专利技术基于距离分量，在造型后的象素位置上产生象素的明暗处理值，每一距离分量，是由两点之间，即从造型后的象素位置划一条与屏幕垂直的直线与屏幕和模型表面的交点之间的线段长度所确定的距离(即屏幕与模型表面之间的距离)；将明暗处理值加在造型后的象素位置上的象素颜色数据(即造型之前的颜色数据)中的亮度值上；并输出结果值作为象素明暗处理后的颜色数据中的亮度值。在下面的描述中，在明暗处理之前的颜色数据将被称为明暗处理前的颜色数据，在明暗处理之后的颜色数据将被称为明暗处理后的颜色数据。根据本专利技术，明暗处理值根据距离分量(图15中的R4)与用作亮度参考的预定距离分量(图15中的R3)之间的比率来确定。因此，本专利技术取消了余弦计算的需要，从而简化了图像处理装置的配置。图5和6是说明本专利技术第一实施例的示意图。图5表示处理设备的配置，而图6是图像处理的流程图。参考图5，图像处理设备包括造型块101，其接收造型后的象素位置的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像处理方法，其特征在于：所述方法包括：第一步骤：计算距离分量，即屏幕与模型表面之间的距离；和第二步骤：将基于所述距离分量得到的明暗处理值与明暗处理前颜色数据的亮度值相加，以获得明暗处理后颜色数据的亮度值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：喜多村委久代，
申请(专利权)人：恩益禧电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]