CN117745928A - 一种图像处理方法、装置、设备及介质 - Google Patents

一种图像处理方法、装置、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本公开实施例涉及一种图像处理方法、装置、设备及介质，其中该方法包括：获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像，根据环境关键帧图像和深度图像，确定光照模型，根据光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。采用上述技术方案，基于扩展现实设备获取所属环境场景的图像确定对应的光照模型，基于光照模型可以将真实场景的光照还原、以及还原出真实场景的材质，从而实现更为真实的虚拟现实、混合现实和增强现实等扩展现实场景，进一步提高扩展现实应用场景的沉浸感。

Description

一种图像处理方法、装置、设备及介质
技术领域
本公开涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像处理方法、装置、设备及介质。
背景技术
随着科技的发展，虚拟现实VR(Virtual Reality)、增强现实AR(AugmentedReality)和混合现实MR(Mixed Reality)等人机交互方式应用到各个场景。
相关技术中，针对MR场景需要将虚拟物体***到场景中显示，仅仅基于相机视点显示扩展现实物体，并未考虑到场景中的光照强度和光照颜色等因素，导致显示结果还原度比较差，影响混合现实应用的沉浸感。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种图像处理方法、装置、设备及介质。
本公开实施例提供了一种图像处理方法，所述方法包括：
获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像；
根据所述关键帧图像和所述深度图像，确定光照模型；
根据所述光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。
本公开实施例还提供了一种图像处理装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像；
处理模块，用于根据所述关键帧图像和所述深度图像，确定光照模型；
渲染模块，用于根据所述光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。
本公开实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现如本公开实施例提供的图像处理方法。
本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行如本公开实施例提供的图像处理方法。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：本公开实施例提供的图像处理方案，获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像，根据环境关键帧图像和深度图像，确定光照模型，根据光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。采用上述技术方案，基于扩展现实设备获取所属环境场景的图像确定对应的光照模型，基于光照模型可以将真实场景的光照还原、以及还原出真实场景的材质，从而实现更为真实的虚拟现实、混合现实和增强现实等扩展现实场景，进一步提高扩展现实应用场景的沉浸感。
附图说明
结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。
图1为本公开实施例提供的一种图像处理方法的流程示意图；
图2为本公开实施例提供的另一种图像处理方法的流程示意图；
图3为本公开实施例提供的一种图像处理装置的结构示意图；
图4为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
图1为本公开实施例提供的一种图像处理方法的流程示意图，该方法可以由图像处理装置执行，其中该装置可以采用软件和/或硬件实现，一般可集成在电子设备中。如图1所示，该方法包括：
步骤101、获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像。
其中，扩展现实设备可以为任意一个具有虚拟现实或增强现实或混合现实相关的设备，本公开实施例对于扩展现实设备的形式不作限定，例如扩展现实设备可以是头部显示设备，也可以为AR眼镜。环境场景指的是用户佩戴扩展现实设备所属的空间的场景，比如一个小房间。环境关键帧图像指的是对环境场景拍摄的彩色图像(即RGB图像)，也可以是灰度图像；深度图像指的是对环境场景拍摄具有三维深度特征信息的图像。其中，环境关键帧图像和深度图像通常为多个。
在本公开实施例中，获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像的方式有很多种，在一些实施方式中，在扩展现实设备每次转动预设角度后，对环境场景进行拍摄，得到环境关键帧图像和对应的深度图像。
在另一些实施方式中，预先设置各个拍摄位置，控制扩展现实设备在每个拍摄位置进行拍摄，得到环境关键帧图像和对应的深度图像。以上两种方式仅为获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像的示例，本公开不对获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像的具体方式进行限制。
具体的，在用户佩戴扩展现实设备的过程中，可以控制扩展现实设备在环境场景按照预设角度转动，并在扩展现实设备每次转动预设角度后，对环境场景进行拍摄，得到环境关键帧图像和对应的深度图像。
步骤102、根据环境关键帧图像和深度图像，确定光照模型。
在本公开实施例中，根据环境关键帧图像和深度图像，确定光照模型的方式有很多种，在一些实施方式中，对环境关键帧图像进行处理得到辐射图，并对深度图像进行处理，得到法向量图，基于预设的内参矩阵和辐射图的像素坐标进行计算，得到贴图模型的方向向量，基于辐射图，确定像素辐射值，并基于法向量图获取法向量，基于像素辐射值、方向向量和法向量进行计算，得到贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，基于贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，确定光照模型。其中，预设的贴图模型可以根据应用场景需要选择设置，比如半球模型。
在另一些实施方式中，将所有深度图都转到标准位置坐标下，获取环境关键帧图像对应的辐射图，将所有辐射图都转到标准位置坐标下，获取深度图对应的法向量图，基于辐射图确定贴图模型的方向向量，最后基于辐射图的像素辐射值、法向量图的法向量、方向向量计算贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，得到光照模型。其中，标准位置可以根据需要设置，比如待渲染扩展现实物体的位置作为标准位置。
本公开实施例中，当获取环境关键帧图像和对应的深度图像之后，可以基于环境关键帧图像和深度图像，确定光照模型。
步骤103、根据光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。
其中，待渲染扩展现实物体指的是将在扩展现实场景中显示的扩展现实物体，可以根据应用场景需要选择设置，例如选择一张椅子作为扩展现实物体渲染在扩展现实场景中，再例如选择一盆花作为扩展现实物体渲染在扩展现实场景中。
在本公开实施例中，根据光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染可以理解为将包括环境光照(光照强度和光照颜色)的光照模型发送给渲染引擎，渲染引擎基于光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。
本公开实施例提供的图像处理方案，获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像，根据环境关键帧图像和深度图像，确定光照模型，根据光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。采用上述技术方案，基于扩展现实设备获取所属环境场景的图像确定对应的光照模型，基于光照模型可以将真实场景的光照还原、以及还原出真实场景的材质，从而实现更为真实的虚拟现实、混合现实和增强现实等扩展现实场景，进一步提高扩展现实应用场景的沉浸感。
在一些实施例中，获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像，包括：在扩展现实设备每次转动预设角度后，对环境场景进行拍摄，得到环境关键帧图像和深度图像。
具体地，当扩展现实设备比如头戴式显示设备或AR眼镜开始正常工作后，记录用户转动的角度，比如每5度选取一帧RGB图像(环境关键帧图像)和深度图。
由此，通过角度转动，可以获取不同角度的环境关键帧图像和深度图像，从而获取不同角度的光照强度和光照颜色作为光照环境，从而提高后续光照模型的精确性，最后保证渲染结果的真实性，满足用户使用需求。
在一些实施例中，根据关键帧图像和深度图像，确定光照模型，包括：对环境关键帧图像进行处理得到辐射图，并对深度图像进行处理，得到法向量图，基于预设的内参矩阵和辐射图的像素坐标进行计算，得到贴图模型的方向向量，基于辐射图，确定像素辐射值，并基于法向量图获取法向量，基于像素辐射值、方向向量和法向量进行计算，得到贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，基于贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，确定光照模型。
在本公开实施例中，在对深度图像进行处理，得到法向量图之前，还包括：获取辐射图和深度图对应的拍摄位置，在拍摄位置不为预设的标准位置的情况下，对辐射图和深度图像进行坐标转换，得到新辐射图和新深度图像。
在本公开实施例中，标准位置可以根据应用场景设置，比如为待渲染扩展现实物体的位置。其中，为了保证后续计算的精确性，需要将非标准位置的辐射图和深度图转换到标准位置图像坐标下进行计算。
在本公开实施例中，对环境关键帧图像进行处理，得到辐射图，包括：获取环境关键帧图像对应的颜色通道，并按照每个颜色通道对应的标定映射表进行处理，得到辐射图。
在本公开实施例中，对深度图像进行处理，得到法向量图，包括：基于深度图像的深度值和像素坐标计算每个像素对应三维空间物体上的法向量，得到法向量图。
具体地，预先需要对扩展现实设备的相机进行离线标定环节，即光度标定，主要目的是去除相机曝光对成像带来的影响，从而得到辐照图。更具体地，对关键帧图像为RGB图像时，将RGB图像三个颜色通道都分别进行一次光度标定，得到三个颜色通道不同的标定映射表，用于做RGB图像的预处理，分别得到三个颜色通道的辐射图；对关键帧图像为灰度图像时，将灰度图像的颜色通道进行一次光度标定，得到一个标定映射表，用于做灰度图像的预处理，得到一个辐射图。
也就是说，对于RGB图像，对每个颜色通道基于标定映射表，将三个颜色通道的色彩图映射成辐射图；对于深度图，基于深度值和像素坐标，计算每个像素对应三维空间物体上的法向量，得到一张法向量图。
具体地，对于标准位置，基于辐射图和法向量图将辐射图贴到贴图模型(比如半球模型)上。
以半球模型为例进行说明，通常认为环境并不是一个真正的球面或者立方体，以参考半球模型对环境进行建模，半球模型上的每一个点的方向向量f可以通过将像素投影到归一化平面上后进行单位化得到，如公式(1)所示：
f＝N(K-1(u,v,1)T) (1)
其中，K表示相机内参矩阵；u,v分别表示图像的x和y坐标；N(·)表示将向量单位化(即模长变为1)。
具体地，像素uv对应的像素辐射值为该半球模型的球面处的光照颜色值(材质)乘以光照强度值(光强)，再乘以n和f的cos得到，记像素辐射值为E(u，v)，光强为I(α，β)，材质为C(α，β)，如公式(2)所示：
E(u,v)＝I(α,β)C(α,β)|<n,f>| (2)
其中，|<·,·>|表示两个向量的内积的绝对值，α,β表示半球方位角坐标。
基于前述描述，针对非标准位置还需要进行坐标转换，也就是说，对于非标准位置，相机除了旋转，还有平移，因此在贴图过程中，需要消除相机相对于标准位置的平移带来的影响。
具体地，记标准位置代表的图像帧为w，当前相机帧为c，基于深度图和相机的当前帧图像投影到标准位置如公式(3)所示：
P＝Rwc K-1(u,v,1)Td(u,v)+twc (3)
其中，P表示将当前帧观测到的点在标准帧下的坐标值，d(u,v)表示深度图像(u,v)像素坐标的值，Rwc表示c到w的旋转，twc表示c到w的平移，在上述公式(3)为点的坐标变换公式。
具体地，如公式(4)和(5)所示：
其中，分别表示标准位置下图像的像素坐标值，Px,Py,Pz分别表示点P的x,y,z值。
具体地，在像素坐标系下，标准位置得到的深度值如公式(6)所示：
具体地，在像素坐标系下，标准位置得到的强度值如公式(7)所示：
根据上述公式(6)和(7)，可以生成一个消除平移之后的标准位置的新深度图和新辐射图，然后再进行贴图操作。
当所有方位角α,β覆盖完后，对于所有贴图关系，即公式(2)所示，需要计算一个全局最优的I(α,β)和c(α,β)。
在本公开实施例中，基于像素辐射值、方向向量、法向量、光照强度和光照颜色建立待求解光照函数，将待求解光照函数进行转换，得到目标光照函数，基于目标光照函数和离散化的各个方位角度，得到目标能量函数，对目标能量函数进行计算，得到贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色。
具体地，基于所辐射值、方向向量、法向量、光照强度和光照颜色建立待求解光照函数如公式(2)，已知的为E和|<n，f>|，未知的为I和C，对于光强I，可以认为在室内它是基本均匀的，即方位角变化不会引起太大的亮度变化，对于材质C，可以认为室内材质只有有限的几种，因此它的解是稀疏的；其中，材质可理解为光照射到不同物体产生的不同颜色。
具体地，对公式(2)对进行取对数，从而将乘法转化为加法，其中，i为常数，得到如公式(8)-(10)所示：
lnI(α,β)+lnC(α,β)＝λi(α,β) (9)
i(α,β)+c(α,β)＝λi(α,β) (10)
具体地，将方位角度离散化，α的取值为0到360度，β取值为0到90度，比如对于α每3度取一个值，记为αp，对于β每度取一个值，记为βq，设置如公式(11)所示：
由此，得到目标能量函数F如公式(12)所示：
其中，损失函数第一项表示测量数据，第二项表示光照是基本均匀的，第三项表示材质是稀疏的，通过比如交替方向乘子法对目标能量函数进行求解，可以最优的得到ip,q和cp,q，最终通过计算指数得到最终的光照强度和光照颜色(材质)。
由此，通过基于扩展现实设备获取所属环境场景不同角度的图像确定光照强度和光照颜色，从而基于光照强度和光照颜色确定光照模型，基于光照模型可以将真实场景的光照还原、以及还原出真实场景的材质，从而实现更为真实的扩展现实场景，进一步提高扩展现实应用场景的沉浸感。
图2为本公开实施例提供的另一种图像处理方法的流程示意图，本实施例在上述实施例的基础上，进一步优化了上述图像处理方法。
如图2所示，该方法包括：
步骤201、在扩展现实设备每次转动预设角度后，对环境场景进行拍摄，得到环境关键帧图像和深度图像。
示例性的，扩展现实设备比如AR眼镜，环境场景为房间A，在用户佩戴AR眼镜控制AR眼镜开始工作，控制AR眼镜按照预设角度转动，每转动一定角度获取对应环境关键帧图像和深度图像，比如每转动5度对房间A进行拍摄，获取环境关键帧图像和深度图像。
步骤202、获取环境关键帧图像对应的颜色通道，并按照每个颜色通道对应的标定映射表进行处理，得到辐射图。
示例性，环境关键帧图像为RGB图像，包括RGB三个颜色通道，分别获取RGB对应的三个标定映射表分别为标定映射表1、标定映射表2和标定映射表，将R颜色通道按照标定映射表1进行处理，得到辐射图a1、将G颜色通道按照标定映射表2进行处理，得到辐射图a2和将B颜色通道按照标定映射表3进行处理，得到辐射图a3，从而针对一RGB图像，得到三个辐射图a1、a2和a3。
步骤203、获取辐射图和深度图对应的拍摄位置，在拍摄位置不为预设的标准位置的情况下，对辐射图和深度图像进行坐标转换，得到新辐射图和新深度图像。
在本公开实施例中，标准位置可以根据应用场景设置，比如为待渲染扩展现实物体的位置。其中，为了保证后续计算的精确性，需要将非标准位置的辐射图和深度图转换到标准位置图像坐标下进行计算，即后续针对非标准位置，将新辐射图和新深度图像进行后续计算处理。
步骤204、基于深度图像的深度值和像素坐标计算每个像素对应三维空间物体上的法向量，得到法向量图。
具体地，对于深度图，基于深度值和像素坐标，计算每个像素对应三维空间物体上的法向量，得到一张法向量图。
步骤205、基于预设的内参矩阵和辐射图的像素坐标进行计算，得到贴图模型的方向向量。
步骤206、基于辐射图，确定像素辐射值，并基于法向量图获取法向量。
步骤207、基于像素辐射值、方向向量和法向量进行计算，得到贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，并基于贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，确定光照模型。
在本公开实施例中，基于像素辐射值、方向向量、法向量、光照强度和光照颜色建立待求解光照函数，将待求解光照函数进行转换，得到目标光照函数，基于目标光照函数和离散化的各个方位角度，得到目标能量函数，对目标能量函数进行计算，得到贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色。
其中，预设的内参矩阵指的是相机内参矩阵，通过图像的像素坐标和内参矩阵，可以计算贴图模型上的每一个点的方向向量，以及基于辐射图，确定像素辐射值，并基于法向量图获取法向量，从而基于像素辐射值、方向向量和法向量进行计算，得到贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，并基于贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，确定光照模型。
步骤208、根据光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。
其中，待渲染扩展现实物体指的是将在扩展现实场景中显示的扩展现实物体，可以根据应用场景需要选择设置，例如选择一张椅子作为扩展现实物体渲染在扩展现实场景中，再例如选择一盆花作为扩展现实物体渲染在扩展现实场景中。
在本公开实施例中，基于光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染，得到扩展现实场景可以理解为将包括环境光照(光照强度和光照颜色)的光照模型发送给渲染引擎，渲染引擎基于光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。
本公开实施例提供的图像处理方案，在扩展现实设备每次转动预设角度后，对环境场景进行拍摄，得到环境关键帧图像和深度图像，获取环境关键帧图像对应的颜色通道，并按照每个颜色通道和对应的预标定映射表进行处理，得到辐射图，获取辐射图和深度图对应的拍摄位置，在拍摄位置不为预设的标准位置的情况下，对辐射图和深度图像进行坐标转换，得到新辐射图和新深度图像，基于深度图像的深度值和像素坐标计算每个像素对应三维空间物体上的法向量，得到法向量图，基于预设的内参矩阵和辐射图的像素坐标进行计算，得到贴图模型的方向向量，基于辐射图，确定像素辐射值，并基于法向量图获取法向量，基于像素辐射值、方向向量和法向量进行计算，得到贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，并基于贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，确定光照模型，根据光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。采用上述技术方案，可以将MR等扩展现实场景的光照还原，并还原出真实场景的材质，从而实现更为真实的扩展现实场景，即基于头显等设备获取到不同方位的图像采样后，即可恢复出一个场景比如小房间的较好的环境光照和环境材质模型，对于VR/AR等场景较为友好，能为扩展现实应用带来更好的沉浸感。
图3为本公开实施例提供的一种图像处理装置的结构示意图，该装置可由软件和/或硬件实现，一般可集成在电子设备中。如图3所示，该装置包括：
获取模块301，用于获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像；
处理模块302，用于根据所述关键帧图像和所述深度图像，确定光照模型；
渲染模块303，用于根据所述光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。
可选的，所述获取模块301具体用于：
在所述扩展现实设备每次转动预设角度后，对所述环境场景进行拍摄，得到所述环境关键帧图像和所述深度图像。
可选的，所述处理模块302，包括：
第一处理单元，用于对所述环境关键帧图像进行处理得到辐射图；
第二处理单元，用于对所述深度图像进行处理，得到法向量图；
计算单元，用于基于预设的内参矩阵和所述辐射图的像素坐标进行计算，得到所述贴图模型的方向向量；
确定获取单元，用于基于所述辐射图，确定像素辐射值，并基于所述法向量图获取法向量；
计算单元，用于基于所述像素辐射值、所述方向向量和所述法向量进行计算，得到所述贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色；
确定单元，用于基于所述贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，确定所述光照模型。
可选的，所述处理模块302，还包括：
获取单元，用于获取所述辐射图和所述深度图对应的拍摄位置；
转换单元，用于在所述拍摄位置不为预设的标准位置的情况下，对所述辐射图和所述深度图像进行坐标转换，得到新辐射图和新深度图像。
可选的，所述第一处理单元，具体用于：
获取所述环境关键帧图像对应的颜色通道，并按照每个所述颜色通道对应的标定映射表进行处理，得到所述辐射图。
可选的，所述第二处理单元，具体用于：
基于所述深度图像的深度值和像素坐标计算每个像素对应三维空间物体上的法向量，得到所述法向量图。
可选的，所述计算单元，具体用于：
基于所述像素辐射值、所述方向向量、所述法向量、所述光照强度和所述光照颜色建立待求解光照函数；
将所述待求解光照函数进行转换，得到目标光照函数；
基于所述目标光照函数和离散化的各个方位角度，得到目标能量函数；
对所述目标能量函数进行计算，得到所述贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色。
本公开实施例所提供的图像处理装置可执行本公开任意实施例所提供的图像处理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现本公开任意实施例所提供的图像处理方法。
图4为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。下面具体参考图4，其示出了适于用来实现本公开实施例中的电子设备400的结构示意图。本公开实施例中的电子设备400可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。图4示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示，电子设备400可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)402中的程序或者从存储装置408加载到随机访问存储器(RAM)403中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 403中，还存储有电子设备400操作所需的各种程序和数据。处理装置401、ROM 402以及RAM 403通过总线404彼此相连。输入/输出(I/O)接口405也连接至总线404。
通常，以下装置可以连接至I/O接口405：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置406；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置407；包括例如磁带、硬盘等的存储装置408；以及通信装置409。通信装置409可以允许电子设备400与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图4示出了具有各种装置的电子设备400，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置409从网络上被下载和安装，或者从存储装置408被安装，或者从ROM 402被安装。在该计算机程序被处理装置401执行时，执行本公开实施例的图像处理方法中限定的上述功能。
需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
在一些实施方式中，客户端、服务器可以利用诸如HTTP(Hyper Text TransferProtocol，超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)，广域网(“WAN”)，网际网(例如，互联网)以及端对端网络(例如，ad hoc端对端网络)，以及任何当前已知或未来研发的网络。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像，根据环境关键帧图像和深度图像，确定光照模型，根据光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上***(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行***、装置或设备使用或与指令执行***、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体***、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供了一种图像处理方法，包括：
获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像；
根据所述环境关键帧图像和所述深度图像，确定光照模型；
根据所述光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供的图像处理方法中，所述获取扩展现实拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像，包括：
在所述扩展现实设备每次转动预设角度后，对所述环境场景进行拍摄，得到所述关键帧图像和所述深度图像。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供的图像处理方法中，根据所述环境关键帧图像和所述深度图像，确定光照模型，包括：
对所述环境关键帧图像进行处理得到辐射图，并对所述深度图像进行处理，得到法向量图；
基于预设的内参矩阵和所述辐射图的像素坐标进行计算，得到所述贴图模型的方向向量；
基于所述辐射图，确定像素辐射值，并基于所述法向量图获取法向量；
基于所述像素辐射值、所述方向向量和所述法向量进行计算，得到所述贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色；
基于所述贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，确定所述光照模型。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供的图像处理方法中，在对所述深度图像进行处理，得到所述法向量图之前，还包括：
获取所述辐射图和所述深度图对应的拍摄位置；
在所述拍摄位置不为预设的标准位置的情况下，对所述辐射图和所述深度图像进行坐标转换，得到新辐射图和新深度图像。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供的图像处理方法中，所述对所述环境关键帧图像进行处理，得到辐射图，包括：
获取所述环境关键帧图像对应的颜色通道，并按照每个所述颜色通道对应的标定映射表进行处理，得到所述辐射图。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供的图像处理方法中，所述对所述深度图像进行处理，得到法向量图，包括：
基于所述深度图像的深度值和像素坐标计算每个像素对应三维空间物体上的法向量，得到所述法向量图。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供的图像处理方法中，所述基于所述像素辐射值、所述方向向量和所述法向量进行计算，得到所述贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，包括：
基于所述像素辐射值、所述方向向量、所述法向量、所述光照强度和所述光照颜色建立待求解光照函数；
将所述待求解光照函数进行转换，得到目标光照函数；
基于所述目标光照函数和离散化的各个方位角度，得到目标能量函数；
对所述目标能量函数进行计算，得到所述贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供了一种图像处理装置，包括：
获取模块，用于获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像；
处理模块，用于根据所述环境关键帧图像和所述深度图像，确定光照模型；
渲染模块，用于根据所述光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供的图像处理装置中，所述获取模块具体用于：
在所述扩展现实设备每次转动预设角度后，对所述环境场景进行拍摄，得到所述关键帧图像和所述深度图像。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供的图像处理装置中，所述处理模块，包括：
第一处理单元，用于对所述环境关键帧图像进行处理得到辐射图；
第二处理单元，用于对所述深度图像进行处理，得到法向量图；
计算单元，用于基于预设的内参矩阵和所述辐射图的像素坐标进行计算，得到所述贴图模型的方向向量；
确定获取单元，用于基于所述辐射图，确定像素辐射值，并基于所述法向量图获取法向量；
计算单元，用于基于所述像素辐射值、所述方向向量和所述法向量进行计算，得到所述贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色；
确定单元，用于基于所述贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，确定所述光照模型。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供的图像处理装置中，所述处理模块，还包括：
获取单元，用于获取所述辐射图和所述深度图对应的拍摄位置；
转换单元，用于在所述拍摄位置不为预设的标准位置的情况下，对所述辐射图和所述深度图像进行坐标转换，得到新辐射图和新深度图像。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供的图像处理装置中，所述第一处理单元，具体用于：
获取所述环境关键帧图像对应的颜色通道，并按照每个所述颜色通道对应的标定映射表进行处理，得到所述辐射图。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供的图像处理装置中，所述第二处理单元，具体用于：
基于所述深度图像的深度值和像素坐标计算每个像素对应三维空间物体上的法向量，得到所述法向量图。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供的图像处理装置中，所述计算单元，具体用于：
基于所述像素辐射值、所述方向向量、所述法向量、所述光照强度和所述光照颜色建立待求解光照函数；
将所述待求解光照函数进行转换，得到目标光照函数；
基于所述目标光照函数和离散化的各个方位角度，得到目标能量函数；
对所述目标能量函数进行计算，得到所述贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供了一种电子设备，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现如本公开提供的任一所述的图像处理方法。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行如本公开提供的任一所述的图像处理方法。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (10)

1.一种图像处理方法，其特征在于，包括：
获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像；
根据所述环境关键帧图像和所述深度图像，确定光照模型；
根据所述光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。
2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像，包括：
在所述扩展现实设备每次转动预设角度后，对环境场景进行拍摄，得到所述环境关键帧图像和所述深度图像。
3.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述根据所述环境关键帧图像和所述深度图像，确定光照模型，包括：
对所述环境关键帧图像进行处理得到辐射图，并对所述深度图像进行处理，得到法向量图；
基于预设的内参矩阵和所述辐射图的像素坐标进行计算，得到贴图模型的方向向量；
基于所述辐射图，确定像素辐射值，并基于所述法向量图获取法向量；
基于所述像素辐射值、所述方向向量和所述法向量进行计算，得到所述贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色；
基于所述贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，确定所述光照模型。
4.根据权利要求3所述的图像处理方法，其特征在于，在对所述深度图像进行处理，得到所述法向量图之前，还包括：
获取所述辐射图和所述深度图对应的拍摄位置；
在所述拍摄位置不为预设的标准位置的情况下，对所述辐射图和所述深度图像进行坐标转换，得到新辐射图和新深度图像。
5.根据权利要求3所述的图像处理方法，其特征在于，所述对所述环境关键帧图像进行处理，得到辐射图，包括：
获取所述环境关键帧图像对应的颜色通道，并按照每个所述颜色通道对应的标定映射表进行处理，得到所述辐射图。
6.根据权利要求3所述的图像处理方法，其特征在于，所述对所述深度图像进行处理，得到法向量图，包括：
基于所述深度图像的深度值和像素坐标计算每个像素对应三维空间物体上的法向量，得到所述法向量图。
7.根据权利要求3所述的图像处理方法，其特征在于，所述基于所述像素辐射值、所述方向向量和所述法向量进行计算，得到所述贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色，包括：
基于所述像素辐射值、所述方向向量、所述法向量、所述光照强度和所述光照颜色建立待求解光照函数；
将所述待求解光照函数进行转换，得到目标光照函数；
基于所述目标光照函数和离散化的各个方位角度，得到目标能量函数；
对所述目标能量函数进行计算，得到所述贴图模型每个方位角坐标的光照强度和光照颜色。
8.一种图像处理装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取扩展现实设备拍摄的环境关键帧图像和对应的深度图像；
处理模块，用于根据所述环境关键帧图像和所述深度图像，确定光照模型；
渲染模块，用于根据所述光照模型对待渲染扩展现实物体进行渲染。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述权利要求1-7中任一所述的图像处理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-7中任一所述的图像处理方法。
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