專利名稱：一種三維空間中空間變換的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廣電領(lǐng)域的字幕制作技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維空間中空間變換的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
目前字幕機(jī)已經(jīng)在新聞?lì)?，?cái)經(jīng)類，體育類，綜藝類，談話類，電視劇制作等節(jié)目中得到廣泛運(yùn)用。字幕機(jī)一般是由PC加上專業(yè)的字幕疊加卡和相應(yīng)的軟件組成，用來在視頻信號(hào)上疊加圖文字幕。它的特點(diǎn)是疊加實(shí)時(shí)，無須生成，色彩鮮艷，信號(hào)損失小.適合于電視臺(tái)置加臺(tái)標(biāo)，角標(biāo)，左飛廣告等。 字幕系統(tǒng)的模塊組成圖元的創(chuàng)作，圖元的靜態(tài)渲染，圖元的操作，圖元的動(dòng)態(tài)播出屬性等等。其中圖元的操作和圖元的動(dòng)態(tài)播出都會(huì)有空間變換相關(guān)模塊的實(shí)現(xiàn)，以形成多樣的空間姿態(tài)。簡單的二維空間變換包括平移，縮放，或繞中心的旋轉(zhuǎn)，不能實(shí)現(xiàn)真實(shí)的三維空間效果。目前，實(shí)現(xiàn)三維的空間變換都是基于GPU(Graphic Processing Unit,圖形處理器)渲染引擎的，并且搭建GPU整個(gè)渲染引擎較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的主要目的是實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于CPU計(jì)算的二維物體在三維空間中的空間變換，也就是在像素級(jí)別實(shí)現(xiàn)三維的空間變換。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種三維空間中空間變換的實(shí)現(xiàn)方法，具體包括根據(jù)物體世界空間屬性值計(jì)算世界矩陣；根據(jù)攝像機(jī)參數(shù)建立觀察矩陣和投影矩陣；對(duì)經(jīng)過矩陣變換的像素值做透視除法并轉(zhuǎn)到屏幕的坐標(biāo)；以相鄰兩行和兩列的四個(gè)像素為單位，尋找轉(zhuǎn)到屏幕坐標(biāo)后的上述四個(gè)像素的最大包圍盒并填充此包圍盒。本發(fā)明提供的三維空間中的空間變換的實(shí)現(xiàn)方法可以實(shí)現(xiàn)二維物體在三維空間中的變換并且是基于像素級(jí)別實(shí)現(xiàn)的三維空間變換。


為了更清楚的說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖I為本發(fā)明實(shí)施例的一種三維空間中空間變換的實(shí)現(xiàn)方法的步驟具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，不是全部的實(shí)施例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)現(xiàn)物體在三維空間中的空間變換的效果，采用如圖I所示三維空間中空間變換實(shí)現(xiàn)的方法，具體為步驟SI :根據(jù)物體在世界空間中的空間變換屬性值計(jì)算世界矩陣。物體在世界空間中進(jìn)行的空間變換屬性一般包括平移，旋轉(zhuǎn)和縮放等，所述計(jì)算世界矩陣就是根據(jù)物體 在世界空間中的平移，旋轉(zhuǎn)，縮放和中心等屬性值進(jìn)行計(jì)算的。步驟S2 :根據(jù)攝像機(jī)相關(guān)參數(shù)建立觀察矩陣和投影矩陣。步驟S3 :根據(jù)步驟SI和S2計(jì)算得到的世界矩陣，觀察矩陣和投影矩陣分別計(jì)算針對(duì)每個(gè)像素經(jīng)過上述矩陣變換的像素值。步驟S4 :對(duì)步驟S3中經(jīng)過矩陣變換的像素值做透視除法，然后根據(jù)屏幕分辨率轉(zhuǎn)到屏幕的坐標(biāo)。步驟S5 以相鄰兩行和兩列的四個(gè)像素為單位，尋找轉(zhuǎn)到屏幕坐標(biāo)后的上述四個(gè)像素的最大包圍盒并填充此包圍盒。填充包圍盒的方法步驟如下步驟S51 :對(duì)包圍盒內(nèi)的每個(gè)像素，首先判斷是否在步驟S5中計(jì)算后的四個(gè)像素圍成的區(qū)域內(nèi)，如果否，則不進(jìn)行下述計(jì)算。如果在四個(gè)像素圍成的區(qū)域內(nèi)，計(jì)算此像素與四個(gè)像素的距離，然后根據(jù)所述距離分配這四個(gè)像素的權(quán)重，距離近則權(quán)重大。步驟S52 :獲取步驟S5中四個(gè)像素的顏色并與步驟S51中的權(quán)重相加，得到當(dāng)前像素的顏色完成包圍盒的填充。步驟S6 :按照步驟S5的方法完成所有四個(gè)像素為單位的包圍盒的填充，實(shí)現(xiàn)二維物體經(jīng)過三維物體空間變換后的渲染。當(dāng)所有包圍盒填充完畢后就能夠?qū)崿F(xiàn)二維物體按給定的縮放平移旋轉(zhuǎn)等的空間姿態(tài)。當(dāng)上述空間變換作用于物體就能看到真實(shí)的三維空間效果。也就是最后把物體渲染出來才能看到空間變換的值是否起作用了。本發(fā)明提供的三維空間中的空間變換的實(shí)現(xiàn)方法可以實(shí)現(xiàn)二維物體在三維空間中的變換并且是基于像素級(jí)別實(shí)現(xiàn)的三維空間變換。通過以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，也可以借助軟件加必要的通用硬件平臺(tái)的方式來實(shí)現(xiàn)。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以存儲(chǔ)在一個(gè)非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)(可以是⑶-R0M，U盤，移動(dòng)硬盤等)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述的方法。以上所述，僅為本發(fā)明的一個(gè)最佳具體實(shí)施例，但本發(fā)明的特征并不局限于此，任何熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人在本發(fā)明領(lǐng)域內(nèi)，可輕易想到的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在以下本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種三維空間中空間變換的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，具體包括 根據(jù)物體世界空間屬性值計(jì)算世界矩陣； 根據(jù)攝像機(jī)參數(shù)建立觀察矩陣和投影矩陣； 對(duì)經(jīng)過矩陣變換的像素值做透視除法并轉(zhuǎn)到屏幕的坐標(biāo)； 以相鄰兩行和兩列的四個(gè)像素為單位，尋找轉(zhuǎn)到屏幕坐標(biāo)后的上述四個(gè)像素的最大包圍盒并填充此包圍盒。
2.如權(quán)利要求I所述的三維空間中空間變換的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述像素值是經(jīng)過世界矩陣，觀察矩陣和投影矩陣計(jì)算得到。
3.如權(quán)利要求I所述的三維空間中空間變換的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)到屏幕的坐標(biāo)是根據(jù)屏幕分辨率得到的。
4.如權(quán)利要求I所述的三維空間中空間變換的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述填充包圍盒的方法為 對(duì)包圍盒內(nèi)且在計(jì)算后的四個(gè)像素圍成的區(qū)域內(nèi)的每個(gè)像素，計(jì)算所述像素與四個(gè)像素的距離，然后根據(jù)所述距離分配這四個(gè)像素的權(quán)重； 獲取四個(gè)像素的顏色并與所述權(quán)重相加，得到當(dāng)前像素的顏色完成包圍盒的填充。
5.如權(quán)利要求4所述的三維空間中空間變換的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，在進(jìn)行包圍盒填充之前需要判斷包圍盒內(nèi)的每個(gè)像素是否在四個(gè)像素圍成的區(qū)域內(nèi)，如果像素不在所述區(qū)域內(nèi)則不進(jìn)行計(jì)算所述像素與四個(gè)像素的距離；如果像素在所述區(qū)域內(nèi)則計(jì)算所述像素與四個(gè)像素的距離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維空間中空間變換的實(shí)現(xiàn)方法，具體包括根據(jù)物體世界空間屬性值計(jì)算世界矩陣；根據(jù)攝像機(jī)參數(shù)建立觀察矩陣和投影矩陣；對(duì)經(jīng)過矩陣變換的像素值做透視除法并轉(zhuǎn)到屏幕的坐標(biāo)；以相鄰兩行和兩列的四個(gè)像素為單位，尋找轉(zhuǎn)到屏幕坐標(biāo)后的上述四個(gè)像素的最大包圍盒并填充此包圍盒。通過本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)二維物體在三維空間中的變換并且是基于像素級(jí)別實(shí)現(xiàn)的三維空間變換。
文檔編號(hào)H04N5/278GK102739998SQ20111012166
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者劉沐, 蔡歡, 郭紅艷, 陳立愛 申請(qǐng)人:新奧特(北京)視頻技術(shù)有限公司