圖像處理方法及系統與流程

本發明涉及增強現實
技術領域：
，特別涉及一種圖像處理方法及系統。
背景技術：
：隨著攝影及圖像處理技術的不斷發展，增強現實技術也逐漸成熟，增強現實技術是通過實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像的技術，以實現在拍攝得到的圖片上把虛擬物體渲染在真實場景并進行互動的一種高科技技術，被廣泛運用在生活當中。其中，為了使得虛擬物體更加真實地與現實場景融合，最好是使虛擬物體渲染時的光源與真實場景中的光源位置一致，因此如何獲取最佳渲染光源的位置信息成為增強現實技術的關鍵。現有技術中，目前使用的增強現實技術，在獲取渲染光源的位置信息時，通常是通過分析拍攝得到的相片當中各個像素點的亮度來反推當前光源的位置信息，從而將反推估算出的光源的位置信息作為虛擬物體渲染時的渲染光源，而這種通過反推估算的方法獲取的光源位置信息存在較大的誤差，使得當虛擬物體以這種方法估算出的光源進行渲染時，無法真實的與相片當中的真實場景進行融合，從而嚴重影響增強現實技術的效果。技術實現要素：基于此，本發明的目的是提供一種虛擬物體與現實場景能夠真實融合的圖像處理方法及系統。根據本發明實施例的一種圖像處理方法，包括：獲取當前太陽的位置信息，以作為渲染光源的位置信息；獲取包含虛擬物體的圖片；根據所述虛擬物體在所述圖片中的位置信息與所述渲染光源的位置信息之間的關系，將所述虛擬物體在所述圖片上進行渲染。另外，根據本發明上述實施例的一種圖像處理方法，還可以具有如下附加的技術特征：所述渲染光源的位置信息為在全局坐標系下的位置信息，所述根據所述虛擬物體在所述圖片中的位置信息與所述渲染光源的位置信息之間的關系，將所述虛擬物體在所述圖片上進行渲染的步驟包括：獲取所述虛擬物體在所述圖片上的位置，以得到所述虛擬物體在局部坐標系下的位置信息；將所述局部坐標系轉化為所述全局坐標系，以獲得所述虛擬物體在所述全局坐標系下的位置信息；根據所述虛擬物體在所述全局坐標系下的位置信息與所述渲染光源的位置信息之間的關系，將所述虛擬物體在所述圖片上進行渲染。所述根據所述虛擬物體在所述全局坐標系下的位置信息與所述渲染光源的位置信息之間的關系，將所述虛擬物體在所述圖片上進行渲染的步驟包括：根據所述虛擬物體在所述全局坐標系下的位置信息與所述渲染光源的位置信息之間的關系，計算出所述虛擬物體在所述渲染光源照射下的各像素點的亮度值；根據所述虛擬物體上各像素點的亮度值將所述虛擬物體在所述圖片上進行渲染。所述太陽的位置信息包括太陽高度角及太陽方向角。所述獲取當前太陽的位置信息，以作為渲染光源的位置信息的步驟包括：獲取當前的太陽赤緯角δ、太陽緯度以及太陽時角ω，以計算出所述太陽高度角h和所述太陽方向角α，所述太陽高度角h滿足，所述太陽方向角α滿足，將所述太陽高度角和所述太陽方向角設置為所述渲染光源的位置信息。根據本發明實施例的一種圖像處理系統，包括：第一獲取模塊，用于獲取當前太陽的位置信息，以作為渲染光源的位置信息；第二獲取模塊，用于獲取包含虛擬物體的圖片；渲染模塊；用于根據所述虛擬物體在所述圖片中的位置信息與所述渲染光源的位置信息之間的關系，將所述虛擬物體在所述圖片上進行渲染。另外，根據本發明上述實施例的一種圖像處理系統，還可以具有如下附加的技術特征：所述渲染光源的位置信息為在全局坐標系下的位置信息，所述渲染模塊包括：第三獲取模塊，用于獲取所述虛擬物體在所述圖片上的位置，以得到所述虛擬物體在局部坐標系下的位置信息；坐標轉化模塊，用于將所述局部坐標系轉化為所述全局坐標系，以獲得所述虛擬物體在所述全局坐標系下的位置信息；渲染子模塊，用于根據所述虛擬物體在所述全局坐標系下的位置信息與所述渲染光源的位置信息之間的關系，將所述虛擬物體在所述圖片上進行渲染。所述渲染子模塊包括：計算單元，用于根據所述虛擬物體在所述全局坐標系下的位置信息與所述渲染光源的位置信息之間的關系，計算出所述虛擬物體在所述渲染光源照射下的各像素點的亮度值；渲染子單元，用于根據所述虛擬物體上各像素點的亮度值將所述虛擬物體在所述圖片上進行渲染。所述太陽的位置信息包括太陽高度角及太陽方向角。所述第一獲取模塊包括：第一獲取子單元，獲取當前的太陽赤緯角δ、太陽緯度以及太陽時角ω，以計算出所述太陽高度角h和所述太陽方向角α，所述太陽高度角h滿足，所述太陽方向角α滿足，位置設置單元，用于將所述太陽高度角和所述太陽方向角設置為所述渲染光源的位置信息。上述圖像處理方法及系統，通過將當前太陽的位置信息來作為所述渲染光源的位置信息，使得所述虛擬物體渲染時的光源位置與所述圖片當中真實場景中的光源位置一致，當根據所述渲染光源與所述圖片當中的所述虛擬物體之間的位置關系，將所述虛擬物體渲染在所述圖片當中時，由于渲染時的光源位置與所述圖片當中真實場景中的光源位置一致，所述虛擬物體將完全真實的與所述圖片當中的真實場景融合在一起。附圖說明圖1為本發明第一實施例中圖像處理方法的流程圖。圖2為本發明第二實施例中圖像處理方法的流程圖。圖3為本發明第一實施例中圖像處理系統的結構示意圖。主要元件符號說明圖像處理系統10第一獲取模塊11第二獲取模塊12渲染模塊13第三獲取模塊131坐標轉化模塊132渲染子模塊133計算單元1331渲染子單元1332第一獲取子單元111位置設置單元112如下具體實施方式將結合上述附圖進一步說明本發明。具體實施方式為了便于理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的若干實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容更加透徹全面。需要說明的是，當元件被稱為“固設于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發明的
技術領域：
的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。請參閱圖1，所示為本發明第一實施例中圖像處理方法的流程圖，所述變頻微波電源與功率校準裝置電性連接，包括步驟S01至S03。步驟S01，獲取當前太陽的位置信息，以作為渲染光源的位置信息。需要指出的是，由于將當前太陽的位置信息作為所述渲染光源的位置信息，因此所述渲染光源的位置信息為在全局坐標系下的位置信息。其中，所述太陽的位置信息包括太陽高度角及太陽方向角，對于地球上的某個地點，太陽高度角是指該地點的地平面與太陽光的入射方向之間的夾角，太陽方向角是指太陽相對該地點所在的方位，因此通過太陽高度角及太陽方向角即可得到太陽相對于地球上的某個地點的位置。其中，所述渲染光源為虛擬物體渲染時的參考光源，所述渲染光源不確實存在，只是作為虛擬物體渲染時的光源參考，并且將當前太陽的位置信息作為所述渲染光源在全局坐標系下的位置信息，即將所述渲染光源的位置調整到與太陽的當前位置一致，相當于將太陽光作為虛擬物體渲染時的渲染光源。可以理解的，相對于地球上的某個地點，太陽相當于一個點，因此太陽為點光源，從而使得所述渲染光源也為點光源。步驟S02，獲取包含虛擬物體的圖片。具體的，所述圖片可通過拍攝設備拍攝而來，所述虛擬物體設于所述圖片當中。需要指出的是，所述圖片為在戶外環境下拍攝而來，且所述圖片當中的真實場景的光源位置信息同樣是當前太陽的位置信息。可以理解的，由于所述圖像處理方法將太陽的位置作為所述虛擬物體渲染時的光源位置，相當于將太陽光作為所述虛擬物體渲染時的渲染光源，因此所述圖片需要在戶外環境下拍攝而來，且所述圖片當中的真實場景的光源位置信息同樣是當前太陽的位置信息，從而確保在后期進行渲染時，所述虛擬物體完全與真實場景融合。步驟S03，根據所述虛擬物體在所述圖片中的位置信息與所述渲染光源的位置信息之間的關系，將所述虛擬物體在所述圖片上進行渲染。具體的，所述步驟S03可以按照以下步驟進行具體實施：首先獲取所述虛擬物體在所述圖片上的位置，可以理解的，此時獲取的所述虛擬物體的位置信息為在局部坐標系下的位置信息，而所述渲染光源的位置信息時在全局坐標系下的，此時需要將所述虛擬物體在局部坐標系下的位置信息轉換為在全局坐標系下的位置信息，從而使得與所述渲染光源處于同一坐標系下，然后根據在全局坐標系下所述渲染光源與所述虛擬物體的位置關系，且結合光的投影關系，計算出所述虛擬物體各像素點的亮度值，根據所述虛擬物體各像素點的亮度值通過圖片渲染技術將所述虛擬物體各個部位點亮在所述圖片當中，從而將所述虛擬物體渲染在所述圖片當中。由于所述渲染光源的位置信息與所述圖片當中真實場景的渲染光源位置信息均為當前太陽的位置信息，從而使得所述虛擬物體以所述渲染光源作為參考光源進行渲染時，能夠使所述虛擬物體完全真實的與所述圖片當中的真實場景融合。可以理解的，根據所述渲染光源與所述虛擬物體在全局坐標系下的位置關系，可以分析出所述虛擬物體上的像素點與所述渲染光源的距離，且可以分析出所述渲染光源與所述虛擬物體的投影關系，根據像素點與所述渲染光源的距離可以計算出像素點的亮度值，距離所述渲染光源越近則越亮，同時根據所述渲染光源與所述虛擬物體的投影關系，可以分析出所述虛擬物體上的陰影像素區域，這些像素區域里的像素點的亮度值為零，不被顯示，因此根據所述渲染光源與所述虛擬物體在全局坐標系下的位置關系，可以分析出所述虛擬物體上所有像素點的亮度值。例如，所述虛擬物體為一籃球，所述渲染光源設于所述籃球的上方，可以理解的，所述籃球的上半區域將被顯示，并且離所述渲染光源越近的則越亮，同時，由于光的投影關系，所述籃球的下半區域將處于陰影狀態，因此根據籃球與所述渲染光源的位置可以得出所述籃球各像素點的亮度值。綜上，上述圖像處理方法，通過將當前太陽的位置信息來作為所述渲染光源的位置信息，使得所述虛擬物體渲染時的光源位置與所述圖片當中真實場景中的光源位置一致，當根據所述渲染光源與所述圖片當中的所述虛擬物體之間的位置關系，將所述虛擬物體渲染在所述圖片當中時，由于渲染時的光源位置與所述圖片當中真實場景中的光源位置一致，所述虛擬物體將完全真實的與所述圖片當中的真實場景融合在一起。請參閱圖2，所示為本發明第二實施例中圖像處理方法的流程圖，所述變頻微波電源與功率校準裝置電性連接，包括步驟S11至S17。步驟S11，獲取當前的太陽赤緯角、太陽緯度以及太陽時角，以計算出太陽高度角和太陽方向角。具體的，太陽高度角h與太陽赤緯角δ、太陽緯度以及太陽時角ω滿足，并且太陽方向角α與太陽赤緯角δ、太陽緯度以及太陽高度角h之間滿足，因此通過所述步驟S11獲取的當前的太陽赤緯角、太陽緯度以及太陽時角，能夠計算出當前的太陽高度角及太陽方向角，而計算出的當前的太陽高度角及太陽方向角即為太陽的當前位置信息，通過當前的太陽高度角及太陽方向角可以確定太陽的當前位置。其中，所述太陽赤緯角、太陽緯度以及太陽時角可通過衛星獲取。步驟S12，將所述太陽高度角和所述太陽方向角設置為所述渲染光源的位置信息。其中，所述渲染光源的位置信息為在全局坐標系下的位置信息。可以理解的，通過當前的太陽高度角及太陽方向角可以確定太陽的當前位置，因此將當前的太陽高度角和太陽方向角設置為所述渲染光源在所述全局坐標下的位置信息，相當于是將所述渲染光源的位置調整到與太陽的當前位置一致。步驟S13，獲取包含虛擬物體的圖片。步驟S14，獲取所述虛擬物體在所述圖片上的位置，以得到所述虛擬物體在局部坐標系下的位置信息。可以理解的，從所述圖片當中獲取出的所述虛擬物體的位置信息必然是在局部坐標系下的位置信息。步驟S15，將所述局部坐標系轉化為所述全局坐標系，以獲得所述虛擬物體在所述全局坐標系下的位置信息。需要指出的是，由于所述步驟S14獲取的所述虛擬物體的位置信息是在局部坐標系下的位置信息，而所述渲染光源的位置信息為在全局坐標系下的位置信息，根據局部坐標與全局坐標的轉化關系，可以將所述虛擬物體在局部坐標下的位置信息轉化為在全局坐標下的位置信息，從而使得所述虛擬物體與所述渲染光源的位置均處于全局坐標下，便于后續的計算和比較。步驟S16，根據所述虛擬物體在所述全局坐標系下的位置信息與所述渲染光源的位置信息之間的關系，計算出所述虛擬物體在所述渲染光源照射下的各像素點的亮度值。可以理解的，根據所述渲染光源與所述虛擬物體在全局坐標系下的位置關系，可以分析出所述虛擬物體上的像素點與所述渲染光源的距離，且可以分析出所述渲染光源與所述虛擬物體的投影關系，根據像素點與所述渲染光源的距離可以計算出像素點的亮度值，距離所述渲染光源越近則越亮，同時根據所述渲染光源與所述虛擬物體的投影關系，可以分析出所述虛擬物體上的陰影像素區域，這些像素區域里的像素點的亮度值為零，不被顯示，因此根據所述渲染光源與所述虛擬物體在全局坐標系下的位置關系，可以分析出所述虛擬物體上所有像素點的亮度值。步驟S17，根據所述各像素點的亮度值將所述虛擬物體渲染在所述圖片當中。可以理解的，由于所述虛擬物體上各像素點的亮度值均已經計算出，通過圖片渲染技術將所述虛擬物體各個像素點按照計算出的對應亮度值進行點亮，從而將所述虛擬物體真實的渲染在所述圖片上的真實場景當中。本發明另一方面，還提供一種圖像處理系統，請參閱圖3，所示為本發明第一實施例中圖像處理系統的結構示意圖，所述圖像處理系統10包括第一獲取模塊11、第二獲取模塊12及渲染模塊13。所述第一獲取模塊11用于獲取當前太陽的位置信息，以作為渲染光源的位置信息。其中，所述太陽的位置信息包括太陽高度角及太陽方向角，所述渲染光源的位置信息為在全局坐標系下的位置信息所述第二獲取模塊12用于獲取包含虛擬物體的圖片。所述第二獲取模塊12可以為攝像機、手機、電腦或其他可拍照設備，可以在這些拍照設備的攝像頭上設置虛擬物體，使得拍照設備無論采取任何拍攝角度進行拍攝，所述獲取模塊12均能夠獲取包含虛擬物體的圖片。所述渲染模塊13與所述第一獲取模塊11和所述第二獲取模塊12電性連接，用于根據所述虛擬物體在所述圖片中的位置信息與所述渲染光源的位置信息之間的關系，將所述虛擬物體在所述圖片上進行渲染。進一步地，所述渲染模塊13包括第三獲取模塊131、坐標轉化模塊132及渲染子模塊133。所述第三獲取模塊131與所述第二獲取模塊12電性連接，用于獲取所述虛擬物體在所述圖片上的位置，以得到所述虛擬物體在局部坐標系下的位置信息。所述坐標轉化模塊132與所述第三獲取模塊131電性連接，用于將所述局部坐標系轉化為所述全局坐標系，以獲得所述虛擬物體在所述全局坐標系下的位置信息。所述渲染子模塊133與所述坐標轉化模塊132和所述第一獲取模塊11電性連接，用于根據所述虛擬物體在所述全局坐標系下的位置信息與所述渲染光源的位置信息之間的關系，將所述虛擬物體在所述圖片上進行渲染。進一步地，所述渲染子模塊133包括計算單元1331及渲染子單元1332。所述計算單元1331與所述坐標轉化模塊132和所述第一獲取模塊11電性連接，用于根據所述虛擬物體在所述全局坐標系下的位置信息與所述渲染光源的位置信息之間的關系，計算出所述虛擬物體在所述渲染光源照射下的各像素點的亮度值。所述渲染子單元1332與所述計算單元1331電性連接，用于根據所述虛擬物體上各像素點的亮度值將所述虛擬物體在所述圖片上進行渲染。進一步地，所述第一獲取模塊11包括第一獲取子單元111及位置設置單元112。所述第一獲取子單元111用于獲取當前的太陽赤緯角δ、太陽緯度以及太陽時角ω，以計算出所述太陽高度角h和所述太陽方向角α。具體的，所述太陽高度角h滿足，所述太陽方向角α滿足，其中，所述太陽赤緯角δ、太陽緯度以及太陽時角ω通過衛星獲取。所述位置設置單元112與所述第一獲取子單元111電性連接，用于將所述太陽高度角和所述太陽方向角設置為所述渲染光源的位置信息。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。當前第1頁1 2 3