用于處理3d圖像數(shù)據(jù)的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于處理3d圖像數(shù)據(jù)的方法和裝置。所述發(fā)明特別是涉及如下方法和系統(tǒng)，在所述方法和系統(tǒng)中，在三維(3d)的顯示中的對象利用所謂的3d圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行描述。
【背景技術(shù)】
[0002]例如在機(jī)動車輛中具有微處理器控制系統(tǒng)，在所述微處理器控制系統(tǒng)上實(shí)施如下應(yīng)用，所述應(yīng)用產(chǎn)生3d圖像數(shù)據(jù)。對此，每個(gè)應(yīng)用或應(yīng)用程序構(gòu)建單獨(dú)的、描述3d場景的所謂的場景模型。為了在顯示單元上顯示所述3d場景使用所謂的渲染器。所述系統(tǒng)同樣地可以在微處理器上、特別是計(jì)算機(jī)上實(shí)施。所述系統(tǒng)基本上用于如此處理所述3d場景的3d圖像數(shù)據(jù)，使得所述3d圖像數(shù)據(jù)為了顯示而匹配于顯示單元。
[0003]在渲染處理的過程中例如可以對由三維場景組成的圖像進(jìn)行計(jì)算。在對所述描述矢量圖形的3d圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化時(shí)，在渲染處理的過程中例如可以實(shí)現(xiàn)對象的矢量圖形轉(zhuǎn)換至對象在二維(2d)計(jì)算機(jī)圖形中的點(diǎn)狀的像素顯示。
[0004]3d渲染器例如可以由每個(gè)單個(gè)3d場景生成一個(gè)單獨(dú)的2d圖形。借助于控制組件、即所謂的圖層管理器，可以通過不同的2d圖形的疊加產(chǎn)生用于在顯示單元上進(jìn)行顯示的整體圖像。在此，各個(gè)2d圖像根據(jù)固定的順序作為圖層上下重疊地設(shè)置。在此，較高圖層中的內(nèi)容可以覆蓋較低圖層中的內(nèi)容。對于最高圖層可以保證其內(nèi)容的可見性。
[0005]通過這種基于圖層的結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)處理可以在一個(gè)共同的顯示器上顯示不同應(yīng)用的3d內(nèi)容。在此還可以確保，安全重要的應(yīng)用的內(nèi)容被顯示在顯示器上，亦即，安全重要的應(yīng)用的內(nèi)容不被其他非安全重要的應(yīng)用所覆蓋。
[0006]圖1示出相應(yīng)的圖像處理結(jié)構(gòu)。在此，在機(jī)動車輛中，多個(gè)控制器或設(shè)備中運(yùn)行三個(gè)應(yīng)用程序，即，在車載控制器中運(yùn)行用于行人識別的應(yīng)用程序1，在車輛中安裝的多媒體系統(tǒng)中運(yùn)行媒體播放器2以及在車輛中暫時(shí)連接的智能手機(jī)中運(yùn)行電子郵件應(yīng)用程序3。所述應(yīng)用程序分別產(chǎn)生如下圖像數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)描述3d場景4、5或6。例如在場景4中可以示出行人輪廓，在所述場景5中可以示出由媒體播放器產(chǎn)生的照片以及在所述場景6中可以示出電子郵件列表。在相應(yīng)的應(yīng)用程序所配設(shè)的渲染器7、8、9中，所述場景圖像數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)化成2d圖像。在此，所述應(yīng)用程序1、2、3也配設(shè)有圖層，其中，圖像數(shù)據(jù)10配設(shè)于最上圖層，圖像數(shù)據(jù)11配設(shè)于中間圖層以及圖像數(shù)據(jù)12配設(shè)于最底圖層。圖層管理器應(yīng)用13接收所述相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)并且逐層地疊加，其中，最上圖層疊加所有其他位于下面的圖層。由此產(chǎn)生如下2d圖像14，所述2d圖像由圖層管理器13輸出。
[0007]在所描述的方法中，每個(gè)3d場景單獨(dú)地進(jìn)行渲染以及稍后進(jìn)行逐層的疊加，在該方法中不利的是，不能計(jì)算在空間上引起的遮蓋或不同的3d場景的元素之間的光學(xué)效應(yīng)、如反射和陰影。此外，例如在機(jī)動車輛中有時(shí)必要的是，確定的圖形內(nèi)容在多個(gè)顯示單元上分布地顯示，例如在方向盤區(qū)域中的主顯示單元中顯示第一圖形部分，在中控臺區(qū)域中的信息娛樂系統(tǒng)中顯示第二圖形部分以及在后排座椅區(qū)域中的其他信息娛樂系統(tǒng)顯示第三圖形部分。各個(gè)圖形部分在此還可以同時(shí)在多個(gè)顯示單元中顯示。所述基于圖層的方案不能足夠良好地滿足這種要求。
[0008]由US 7，145，562 B2已知一種用于在二維計(jì)算機(jī)圖形中顯示二維和三維對象的系統(tǒng)，在所述系統(tǒng)中2d對象和3d對象可以劃分等級地集成到一個(gè)共同的場景中。在此，所述公開文獻(xiàn)的內(nèi)容通過引證納入到本說明書中。
[0009]在顯示計(jì)算機(jī)圖形時(shí)，通常在相同的設(shè)備中產(chǎn)生和呈現(xiàn)最終的圖像。為了越過設(shè)備邊界實(shí)現(xiàn)圖形內(nèi)容的交換，所述圖形數(shù)據(jù)通常以預(yù)定的格式、所謂的視頻流進(jìn)行傳輸。所述視頻流在此通過接口傳輸?shù)竭h(yuǎn)程設(shè)備上并且在此集成到本地的場景中。在此不利的是，這通常僅以高的耗費(fèi)才能夠在遠(yuǎn)程和本地場景之間確定相互作用并且使其在目標(biāo)圖形中實(shí)現(xiàn)。如果在所傳輸?shù)囊曨l流中例如存在如下對象，所述對象投上一層陰影并且該陰影應(yīng)該在本地場景中的對象上應(yīng)也是可見的，則一方面需要的是，在所述兩個(gè)設(shè)備之間交換附加的信息。另一方面，這在產(chǎn)生目標(biāo)圖形時(shí)需要高的計(jì)算耗費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的任務(wù)在于，以高精度以及合理的計(jì)算耗費(fèi)能實(shí)現(xiàn)基于3d輸入圖像數(shù)據(jù)的圖像的疊加。
[0011]該任務(wù)通過在獨(dú)立權(quán)利要求中給出的發(fā)明得到解決。本發(fā)明有利的實(shí)施形式在從屬權(quán)利要求中給出。
[0012]按照本發(fā)明，為了處理用于在至少一個(gè)顯示單元上顯示圖像用的3d輸入圖像數(shù)據(jù)而規(guī)定，根據(jù)所配設(shè)的3d圖像場景分別逐個(gè)場景地提供所述3d輸入圖像數(shù)據(jù)。所述3d輸入圖像數(shù)據(jù)分別送入場景處理單元以用于管理和處理，并且所述3d輸入圖像數(shù)據(jù)在所述場景處理單元中逐個(gè)場景地處理。在此，至少部分地疊加至少兩個(gè)3d圖像場景，并且形成和管理3d整體場景。多個(gè)3d輸出場景從所述3d整體場景得到，在這些3d輸出場景中分別根據(jù)不同的透視觀察位置進(jìn)行疊加，并且在此產(chǎn)生3d輸出圖像數(shù)據(jù)。所述3d輸出圖像數(shù)據(jù)送入至少一個(gè)渲染單元，所述渲染單元配設(shè)于顯示單元，以用于產(chǎn)生匹配于顯示單元的目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)。
[0013]所述3d輸入圖像數(shù)據(jù)包括用于顯示3d對象的典型值、特別是3d坐標(biāo)數(shù)據(jù)和對象屬性。3d場景特別是可以在數(shù)據(jù)技術(shù)上通過場景樹或場景圖表(Szenengraphen)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。所述3d輸入圖像數(shù)據(jù)特別是可以由多個(gè)客戶計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供?？蛻粲?jì)算機(jī)系統(tǒng)、場景處理單元以及渲染單元可以是微處理器控制的設(shè)備和/或在這種設(shè)備上加載或運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序應(yīng)用。
[0014]本發(fā)明基于如下知識，S卩，3d整體場景的圖像能實(shí)現(xiàn)簡化地以及同時(shí)精確地處理用于從不同3d輸入圖像數(shù)據(jù)或其所配設(shè)的3d圖像場景中導(dǎo)出3d輸出圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明還基于如下知識，即，可以有利地從3d整體場景疊加所述3d圖像場景。此外已知有利的是，相應(yīng)的透視觀察位置在從3d整體場景疊加時(shí)注入到3d輸出圖像數(shù)據(jù)的形成(Bildung)中。
[0015]所述透視觀察位置可以作為攝像機(jī)參數(shù)注入到疊加中，其中，通常的透視參數(shù)、如圖像場景的張角或至圖像場景的距離可以用作為攝像機(jī)參數(shù)。例如可以將如下參數(shù)設(shè)置為攝像機(jī)參數(shù):
[0016]-變換矩陣，所述變換矩陣描述攝像機(jī)在3d空間中的位置和定向并且例如描述位置和/或相對觀察方向或攝像機(jī)所指向的點(diǎn)。附加地可以設(shè)置如下矢量，所述矢量說明如下優(yōu)先方向、例如垂直向上。
[0017]-張角、特別是在豎直方向上的張角
[0018]-目標(biāo)圖像的縱橫比、例如16:9
[0019]-所謂的近平面參數(shù)，所述近平面參數(shù)相應(yīng)于攝像機(jī)位置到投影面的距離，其中，在該投影面前面的所有元素在目標(biāo)圖像中是不可見的。
[0020]-所謂的遠(yuǎn)平面參數(shù)，所述遠(yuǎn)平面參數(shù)相應(yīng)于攝像機(jī)位置到界定攝像機(jī)空間的面的距離，其中在該界定攝像機(jī)空間的面后面的所有元素在目標(biāo)圖像中是不可見的。
[0021]如果應(yīng)用近平面和遠(yuǎn)平面參數(shù)，則攝像機(jī)僅拍攝如下場景元素，所述場景元素位于近平面和遠(yuǎn)平面之間。所述平面的面積由豎直的張角、縱橫比以及近平面或