15、图像与视频渲染技术：从基础到应用

图像与视频渲染技术：从基础到应用

在计算机视觉和图形学领域，图像和视频渲染技术一直是研究的热点。这些技术不仅能够创造出逼真的视觉体验，还在许多实际应用中发挥着重要作用，如在线地图的沉浸式导航、3D 照片合成等。本文将深入探讨一系列图像和视频渲染技术，包括视图插值、光场和 Lumigraph 渲染、视频纹理等。

视图插值

视图插值是图像渲染中的一项重要技术，它通过结合预计算的深度图，在一对参考图像之间创建无缝过渡。该技术的核心思想源于将计算机视觉中的 3D 重建技术与计算机图形学的渲染技术相结合，利用场景的多个视图来创造交互式的逼真体验。

视图插值的过程可以分为以下几个步骤：
1. 图像变形 ：使用参考和虚拟 3D 相机的位姿信息以及每个图像的深度图，将两个源图像变形到新的视图。在这个过程中，通常会使用前向变形算法，并且为了提高空间和渲染时间效率，深度图会以四叉树的形式表示。
2. 冲突解决 ：在变形过程中，多个像素可能会落在同一个目标像素上，此时需要解决冲突。可以通过为每个目标像素关联一个 z - 缓冲区深度值，或者根据对极几何知识按从后到前的顺序变形图像来解决。
3. 图像合并 ：将变形后的两个参考图像合并成一个连贯的合成图像。当其中一个图像有孔洞时，使用另一个图像的值；当两个图像都有像素时，根据虚拟相机和源相机之间的相对距离进行混合。
4. 孔洞填充 ：最后，填充由于前向变形过程或缺乏源数据而产生的孔洞或裂缝。可以通过复制孔洞相邻像素的值来完成。

视图插值适用于刚性场