三维物体的分层表示及利用其绘制物体的方法和装置制造方法及图纸

提供一种使用二进制的八叉树，表示和绘制三维动态和静态物体的方法和装置。基于景深图像的三维物体表示，需要相对小的存储空间，并允许快速和高质量的绘制。将三维物体原始数据转换成二进制的八叉树（ＢＶＯ）格式，其中颜色被赋予对应于物体表面点坐标的每个ＢＶＯ顶点，所述颜色是坐标在一立方体内的物体表面点有色的平均值，该立方体代表三维图像元素即三维像素；通过从根顶点到叶顶点分层遍历八叉树来绘制ＢＶＯ，以便获得对应于ＢＶＯ叶顶点的三维像素的中心的局部三维坐标，以变换获得的三维坐标为三维像素中心的二维坐标和投影的三维像素图像的大小信息，并为每个ＢＶＯ叶顶点生产和显示覆盖投影的三维像素图像区域的对应的纵立长条（ｓｐｌａｔ），以及使用颜色信息，由多个显示的纵立长条可视化三维物体。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机图形，更具体地说，涉及从真实物体照片以及它们的几何表示获得的三维静态和动态物体表示，并涉及一种用于使用二进制的八叉树(Binary Volumetric Octree)表示和绘制(rendering)的方法和装置。
技术介绍
在不久的将来，以交互速度高质量地绘制三维物体将在现代图形系统中受到重视。对于高质量地绘制3D物体的需求使得专利技术用于压缩物体并借助通信网络在例如电子商务、计算机游戏、科学、工程、医药领域发送该物体的有效算法成为必要。在过去几十年间，使用3D物体的传统的多边形模型来同时满足所有这些要求并未达到预期效果。多边形模型有两个主要的缺点大体积(例如现实模型需要好几千万个三角形)和构造困难。为了克服这些缺点，近年来提出一些3D图形的方法。他们最大的优点是基于使用物体图像的方法，和基于在3D空间使用点而非三角形的方法。基于图像的方法把给定的物体表示成物体的一组图像-‘照片’-完全包括其可见表面，它们是自多个不同的相机位置拍摄而来。此外，每个这样的图像有一个对应的景深图(depth-map)，该景深图是从图像平面的像素到物体表面的距离的阵列。这种表示的优点是参考图像可以提供高质量的物体可视化，而不管其多边形模型的复杂性，并且可以通过普通的图像压缩技术进行压缩，而不会牺牲太多质量。此外，绘制时间与参考和输出图像的像素数而不是物体的复杂性成比例。缺点在于获得真实物体(例如，雕刻)的景深图是非常复杂的操作，及处理这种表示的技术发展尚未完善。基于点的方法将物体表示成‘一堆点’而不利用显式的(explicit)局部多边形结构。在这种方法中，通过在垂直于图像平面的方向上，将每个参考图像的每个像素平移相应的景深的值，具有相应的景深的一组图像定义在物体表面的一组点(具有对应的颜色)。因此基于图像的表示是基于点的表示的特例。随后我们集中精力在基于图像的表示，因为它们更接近我们的方法。在文献中，描述3D物体表示和绘制方法的参考文献〔1〕至〔13〕描述了上述两种趋势，如减轻纹理图〔1〕，分层景深图像(depth image)〔2〕，分层景深图像树〔3〕，Q纵立长条(Qsplat)〔4〕，Surfels〔5〕和其他在现有技术已知的。在现有技术方法的以下讨论中，将参考以下出版物〔1〕manuel M.Oliveira，Gary Bishop，David McAllister，Relief TexturesMapping，Proceedings of SIGGRAPH’00(减轻纹理图，SIGGRAPH 2000会议论文集)；〔2〕Johathan Shade，Steven Gortler，Li-wei He，Richard Szeliski，LayeredDepth Images，Proceedings of SIGGRAPH’98 (分层景深图像，SIGGRAPH1998会议论文集)；〔3〕Chun-Fa Chang，Gary Bishop，Anselmo Lastra，LDI TreeAHierarchical Representation for Image-Based Rendering，Proceedings ofSIGGRAPH’00(LDI树基于图像绘制的分层表示，SIGGRAPH 2000会议论文集)；〔4〕Szymon Rusinkiewicz，Marc Levoy，QsplatA Multiresolution PointRendering System for Large Meshes，Proceedings of SIGGRAPH’00(SIGGRAPH 2000会议论文集，Q纵立长条大的网状结构的多分辨率点绘制系统)；〔5〕Hanspeter Pfister，Matthias Zwicker，Jeroen van Baar，Markus Gross，Surfels表面元素作为绘制图素(SurfelsSurface Elements as RenderingPrimitives，Proceedings of SIGGRAPH’00，SIGGRAPH 2000会议论文集)；〔6〕Chamberlain et al.，Fast Rendering of Complex Environments Using aSpatial Hierarchy，Proceedings of Graphics Interface’96(使用空间分层快速绘制复杂的环境，图像界面会议论文集1996)；〔7〕Grossman and Dally，Point sample rendering，Proceedings ofEurographics Workshops on Rendering Techniques’98 (点取样绘制，关于绘制技术的欧洲图形研究组会议论文集1998)；〔8〕Lischinski and Rappoport，Image-Based Rendering for Non-DiffuseSynthetic Scenes，Proceedings of Eurographics Workshops on RenderingTechinques’98(非扩散的综合景物的基于图像的绘制，关于绘制技术的欧洲图形研究组会议论文集1998)；〔9〕M.Levoy and T.Whitted，The Use of Points as Display Primitives.Technical Report TR 85-022，The University of North Carolina at Chapel Hill，Department of Computer Science，1985(使用点作为显示图素，北卡大学计算机科学系，技术报告TR 85-022)；〔10〕L.Westover，Footprint Evaluation for Volume Rendering，Proceedingsof SIGGRAPH’90(体绘制的轨迹评估，SIGGRAPH 90会议论文集)；〔11〕C.I.Connolly.Intl.Conf，Cumulative Generation of Octree Modelsfrom Range Data，Proceedings of Intl.Conf.Robotics，pp.25-32，March 1984(从区域数据的八叉树模型的累积生成，自动机工程学会议论文集25-32页，1984年3月)；〔12〕G.H.Tarbox and S.N.Gottschlich，IVISAn Integrated VolumetricInspection System，Proceedings of the 1994 Second CAD-Based VisionWorkshop，pp.220-227，February 1994(IVIS综合容量检查系统，1994年第二届基于CAD的图像研究组会议论文集)；〔13〕Curless，B.，Levoy，M.，A Volumetric Method for Building ComplexModels from Ran本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表示和绘制三维物体的方法，包括步骤： 将三维物体原始数据转换成二进制的八叉树（Ｂｉｎａｒｙ Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ Ｏｃｔｒｅｅ ＢＶＯ）格式，其中颜色被赋予对应于物体表面的点的坐标的每个ＢＶＯ顶点，所述颜色是坐标在一立方体内的物体表面点有色的平均值，该立方体代表对应于给定ＢＶＯ顶点的三维图像元素即三维像素；和 通过从根顶点到叶顶点分层遍历八叉树来绘制ＢＶＯ，所述绘制包括：获得对应于ＢＶＯ叶顶点的三维像素的中心的局部三维坐标；将获得的三维坐标变换为该三维像素中心的二维坐标和投影的三维像素图像的大小信息；并为每个ＢＶＯ叶顶点生成和显示覆盖投影的三维像素图像区域的相应的纵立长条，以及使用颜色信息，由多个显示的纵立长条可视化三维物体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：韩万镇，亚历山大O泽科夫，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]