基于Navarro示意眼模型的视觉真实感绘制.pdf

第28卷第8期
计算机应用研究
Yol, 28 No 8
2011年8月
Application Research of Computers
基于 Navarro示意眼模型的视觉真实感绘制
张玉轩'2,吴佳泽',郑昌文
(1.中国科学院软件研究所综合信息系统技术国家級重点实验室,北京100190;2.中国科学院研究生院,北京
100049
摘:结合人眼光学建模和计算机图形学的真实感绘剞技术,提出一种基于 Navarro示意眼模型的人眼视觉
真实感绘倒方法。利用Namo模型与传的单遗模型相比能够更榭骟地模拟人眼的特性,将Naao楼型引
入祝凳真实感绘制中;采用光绒追踪方法,加入非球面折射画的计算,精确地模拟人眼的成像特性。实验结果表
明此种方法能够更樹确地摸拟人眼的视网膜成像,通过更政摸型参数也能够灵活地模拟人眼在不同视觉缺陷下
的成像。
关键词;示意眼模型;真实感;视覽块陷;光线跟踪
中分类号:TP391
文献标志码:A
文章编号:1001-3695(2011)08-3124-04
doi:10.3969/j.isa1001-3695.2011.08.090
Schematic eye model-based vision-realistic rendering
ZHANG Yu-xuan, 2, WU Jia-ze', ZHENG Chang-wen
(1.NaionlKeylaboraoygfnegnatednfonmulionSyemtTechnolagy,lnsriuedfSiuare,ChinaeAegdemyoSimnes,fBeing100190,
China: 2. Graduate Seho! of hin Academy of Sciences, Be jing 100049, Chi)
Abstract Combining human eye modeling lechnology and realistic rendering of computer graphics, this paper proposed a i
sion-realistic rendering method based on Navarro schematic eye model. Compared
mo 's model could simulate more vision characteristics of human eye. Based on Navarros model, utilizing the distributed ray
tracing, and compute aspheric surface ray path, simulated more accurate retinal image. Further more, by adjusting the shape
parameter of comea and lens, to change the total diopter of the eye, rendered retina images with exact myopis and hyperopia of
die levels. The experimen results niae that this mod can generate more realistic retina images reflected vision char-
acteristies of the human eye, and by adjusting the parameter of the model, it can easily simulate the eye defect
Key words: schematic eye model; vision realistic; eye defect; ray tracing
视的成像效果;实验的结果表明这种方法能够精确地模拟人眼
0引言
的成像效果。
基于物理光学的成像技术一直是计算机图形学真实感绘
相关研究
制领域的热点,已被广泛应用在医学的像可视化、拟现实、仿
真等众多领域。它的核心方法就是对相机进行真实感建模,结
Mostafawy s等人?提出了一种用光纔追際来模拟人眼成像
合建立的相机模型与光线追除技术,实现场景的真实感绘制。的方法,采用简化的 Gullstrand示意眼模型?作为成像系统。
在此基础上,Baky等人提出丁基于视觉的真实感绘制技该模型由四个球形面构成,通过修改模型中角膜面半径模拟了
术,用人眼模型来代替传统的相机模型。视觉真实感绘制技术入眼的近视特性。但是这个模型都由简化的球形面构成,计算
以人眼模型为成像模型,能够绘制反映人眼成像特性的图像
?不同近视程度下的角膜面半径的公式也过于粗略,不能确模
在人眼临床医学领域有重大意义。但在已有的研究中,无论相
机还是人眼模型,都是简单的针孔或单透镜模型,这些模型过拟人眼的威像特性。
Barsky"针对特定的人眼视觉系统,提出视觉真实感绘制
于简略,由球形面构成,只能模拟人眼近轴特性,无法用来绘制
反映人眼整体光学特性的图像。为此,本文提出了一种新的人的概念,但其研究中用的人眼模型本质上仍然是单透镜模型。
眼视党真实感绘制方法。该方法首先通过引入 Navarro模型作[o0s等人?利用一个薄透镜模型来模拟人眼的视觉特性,用
为成像模型,弥补传统模型无法真实反映人眼成像特点,如球公式方法构建自适应调节下的人眼模型,幞拟人眼的近、远视
形像差、色差等特性的缺点;其次,在分布式光线迫踪中加人
等视觉缺陷。但该方法完全通过计算得出的人眼模型并不能
非球面的光路计算,大大减少了绘制结果在远轴部分的误差;模拟人眼特有的成像特点,生成的图像缺乏真实性。 Kakimoto
通过与 Navarro21】和 Dubbelman等人提出的人眼自适应调等人叫在Io人眼模型的基础上提出了基于每个顶点(pe
节下晶状体变化模型相结合,该方法还可以模拟人眼近概、远 vertex)的光线追踪和模区域的概念,但在其研究中依然采用
收稿日期:2010-12-03;修回日期:2011-02-12基金项目:国家“863”计划資助项目(2009A1708)
作者介:豪玉轩(196-),女,河北亲平人,项士,主要所完方向为真实惑形学、人光手建模(yuan354@gmail.com);吴住浠(1982-)
另,博士,主卖听究方向为真实感图形、实时周形学、虚拟現实;員文(1969-),另,研完員,博哥,博士,主要所究方向为真实总图形学、实时图形
学、虛拟现実
万方数括