本發(fā)明涉及對計算機生成的虛擬環(huán)境的輔助探索，特別是涉及在考慮到遮擋對象的存在時的最佳視點的選擇。

背景技術(shù)：

體積數(shù)據(jù)集(volumetricdatasets)存在于許多領(lǐng)域，例如工程學(xué)，材料科學(xué)，醫(yī)學(xué)成像，天體物理學(xué)。體積數(shù)據(jù)集的探索絕非無足輕重，并且在很大程度上受到用戶的特殊需求的影響。例如，在大多數(shù)機場中，安檢人員在行李檢查的情況下應(yīng)對像這樣的數(shù)據(jù)探索。x射線和斷層攝影是兩種常用的熒光透視掃描系統(tǒng)。x射線系統(tǒng)提供展平的2d行李掃描，而斷層攝影系統(tǒng)產(chǎn)生橫斷掃描，也稱為切片。歸功于諸如radon變換的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，這些系統(tǒng)可以產(chǎn)生完整的3d掃描，包括具有相應(yīng)密度數(shù)據(jù)的一組體素(voxel)。由于作為結(jié)果的x射線掃描圖像僅包含體素或像素密度，因此其不能顯示原始材料顏色。標(biāo)準(zhǔn)顏色視覺映射使用三種不同的顏色(橙色，綠色和藍色)來顯示數(shù)據(jù)密度。橙色對應(yīng)于低密度(主要是有機物)。相反，藍色用于高密度值(即金屬)。在x射線系統(tǒng)的情況下，綠色對應(yīng)于不同種類的材料或平均密度材料的疊加。

圖1展示了在掃描中物品可能被遮擋的一些方式。如圖1所示，所顯示的2d掃描圖像可能遭受四個問題：

疊加：威脅物(例如違禁物，如匕首、刀具...)可能被掩蔽在致密(dense)的材料后面。有時，使用高穿透性(增強的x射線功率)或圖像處理(對比度增進)等功能，可以看穿該盲式盾構(gòu)(blindshield)。如圖1所示，在右上角中的傘和致密的物體集合101可能會遮擋感興趣的物品。

位置：取決于威脅物在行李內(nèi)的位置，其可能很難被檢測到。位于角落、邊緣內(nèi)或在行李構(gòu)架內(nèi)部的對象很難識別。如圖1所示，箱體102的可縮回的拉桿和剛性拐角可能遮擋感興趣的物品。

分離：另一種掩飾威脅物的方式是將其分開且將其部件散布在行李中(武器或炸藥由多個分開的物件構(gòu)成，比如扳機、槍管…)。該分離可以與其它掩飾技術(shù)相結(jié)合。如圖1所示。呈現(xiàn)不太可能吸引特別注意的多個在表觀上莫可名狀的物件103，但是它們可以被組裝而形成某種感興趣的物品。

引誘物：用心不良的個人會使用引誘物來隱藏真實的威脅。例如，比如小剪刀的小威脅物會是明顯可見的并且抓住安檢人員的注意力，而更重要的威脅物則被隱藏。如圖1所示，金屬棒104會吸引用戶的注意，而使他們對某些不太明顯可見的威脅物放松注意。

利用直接體積渲染技術(shù)的體積數(shù)據(jù)探索在如下許多科學(xué)領(lǐng)域中對于在視覺上提取相關(guān)結(jié)構(gòu)有極大的幫助：醫(yī)學(xué)成像、天文物理學(xué)，以及更近期地在行李安檢中。為利用該知識提取，已經(jīng)開發(fā)了許多技術(shù)。在本領(lǐng)域中已知多種現(xiàn)有的基礎(chǔ)技術(shù)，包括體積可視化、傳遞函數(shù)、直接體素操縱和聚焦加上下文交互。

特別地，體積可視化可以利用幾何渲染系統(tǒng)來完成，幾何渲染系統(tǒng)將數(shù)據(jù)變換成表示等面(iso-surface)的一組多邊形。輪廓樹算法和其它替代，比如分支分解，通常用于發(fā)現(xiàn)這些等面。輪廓樹算法易受噪聲影響，這在行李檢查中是成問題的，因為致密材料比如鋼由于反射x射線而產(chǎn)生噪聲。

為了調(diào)查體積數(shù)據(jù)集，可以使用傳遞函數(shù)(tf)。實際上，傳遞函數(shù)利用具體的顏色(包括其透明度)來映射體素密度。傳遞函數(shù)可以是1維、2維或n維的，并且對隔離體積數(shù)據(jù)中的感興趣結(jié)構(gòu)具有極大幫助。歸功于顏色混合過程，適當(dāng)?shù)膫鬟f函數(shù)也能夠顯現(xiàn)出等面或隱藏密度，以改善體積數(shù)據(jù)可視化。

在環(huán)境(比如結(jié)合圖1所描述的)中出現(xiàn)的具體難題是，用戶對特定的感興趣物品的視圖通常被多個其它非感興趣物體遮擋。雖然在常規(guī)系統(tǒng)中，用戶不得不手動地對確定他的視點的虛擬相機進行重新定位以試圖看穿這些障礙物，但期望提供一種具有減少的對用戶交互的需要的、用于確定可接受的視點的機制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)第一方面，提供了一種在包括被定義為多個體素的多個虛擬對象的3d計算機生成環(huán)境中定位虛擬相機的方法，這樣的定位提供所述對象中的選定對象的具有來自其他所述對象的最小遮擋的視圖。該方法包括以下步驟：

相對于所述選定對象內(nèi)的參考點針對多個預(yù)定義虛擬相機位置中的每一個計算總遮擋值，其中，每個所述總遮擋值是通過計算從每個所述虛擬相機位置到所述參考點的相應(yīng)路徑以及識別沿著所述路徑的每個體素來確定的，

通過將所述體素的密度乘以為相應(yīng)密度定義的傳遞函數(shù)值，來計算沿著每個所述相應(yīng)路徑的每個體素的遮擋值，

對針對相應(yīng)的預(yù)定義虛擬相機位置計算的、對于沿著每個所述相應(yīng)路徑的所有體素所確定的遮擋值求和，以獲得總路徑遮擋值，

選擇與具有最小總路徑遮擋值的路徑相對應(yīng)的預(yù)定義虛擬相機位置，以及

使得顯示與選定的預(yù)定義虛擬相機位置相對應(yīng)的所述3d計算機生成環(huán)境的圖形表示。自動提供最佳視點避免了對介于中間的由用戶驅(qū)動的探索動作的需要，并且因此減少對系統(tǒng)資源的需求。

根據(jù)第一方面的進展，定義了遮擋閾值，并且其中在計算沿著每個所述相應(yīng)路徑的每個體素的遮擋值的步驟中，不滿足所述閾值的任何體素的遮擋值被認(rèn)為是零。通過以這種方式簡化遮擋計算，本發(fā)明的益處通過減少的處理努力來實現(xiàn)。

根據(jù)第一方面的進展，在計算沿著每個所述相應(yīng)路徑的每個體素的遮擋值的步驟中，滿足所述閾值的任何體素的遮擋值被認(rèn)為具有預(yù)定值。通過以這種方式簡化遮擋計算，本發(fā)明的益處通過減少的處理努力來實現(xiàn)。

根據(jù)第一方面的進展，多個預(yù)定義虛擬相機位置是被指定的，以使得每個所述路徑通過正多面體的相應(yīng)頂點。以與主體(subject)成規(guī)則角度的關(guān)系來定位虛擬相機位置，給出了找到可接受的視點的良好機會，而不需要預(yù)先知道環(huán)境的內(nèi)容，進一步簡化了并且加速了處理。

根據(jù)第一方面的進一步進展，每個路徑具有相等的長度。將虛擬相機位置定位在與主體相距固定距離處使得接口的行為對于用戶更直觀，從而長期來看降低系統(tǒng)需求。

根據(jù)第一方面的進一步進展，從每個虛擬相機位置到期望對象的相應(yīng)路徑被確定為從每個預(yù)定義虛擬相機位置到選定對象的質(zhì)心的路徑。在許多上下文中，假設(shè)用戶的興趣焦點與質(zhì)心對準(zhǔn)將提供與用戶的意圖的良好對準(zhǔn)，而不需要收集特定的用戶輸入，從而減少系統(tǒng)調(diào)用和對系統(tǒng)資源的其他耗用。

根據(jù)第一方面的進一步進展，從每個虛擬相機位置到期望對象的相應(yīng)路徑被確定為從每個預(yù)定義虛擬相機位置到選定對象的幾何中心的路徑。在許多上下文中，假設(shè)用戶的興趣焦點與幾何中心(centreofmass[sic])對準(zhǔn)將提供與用戶的意圖的良好對準(zhǔn)，而不需要收集特定的用戶輸入，從而減少系統(tǒng)調(diào)用和對系統(tǒng)資源的其他耗用。

根據(jù)第一方面的進一步進展，對于屬于所述選定對象的多個參考點中的每一個，重復(fù)以下：計算從每個所述虛擬相機位置起的相應(yīng)路徑的步驟，計算沿著每個所述相應(yīng)路徑的每個體素的遮擋值的步驟，以及對遮擋數(shù)量求和的步驟。通過最初投入額外的努力來識別最佳視點，進一步減少了介于中間的由用戶驅(qū)動的探索動作的需要，并且因此長期來看減少對系統(tǒng)資源的需求。

根據(jù)第一方面的進一步的進展，多個參考點包括滿足指定密度閾值的用于選定對象的每個最外面的體素的一個參考點。在許多上下文中，低密度體素表示外圍材料，其將不會被用戶認(rèn)為是與他的注意焦點相關(guān)的。通過忽略這些體素，利用減少的處理努力實現(xiàn)本發(fā)明的益處。

根據(jù)第一方面的進一步進展，提供了進一步的步驟：檢測選定對象的呈現(xiàn)已知特征的部分，并且其中相對于其計算所述多個路徑的、屬于選定對象的參考點被指定為位于檢測到的部分中。通過主動地嘗試識別對象的最有可能讓用戶感興趣的一部分，可以忽略其他部分，通過減少的處理努力實現(xiàn)本發(fā)明的益處。此外，該方法進一步避免了介于中間的由用戶驅(qū)動的探索動作的需要，并且因此進一步減少對系統(tǒng)資源的需求。

根據(jù)第一方面的進一步進展，提供了調(diào)整選定的虛擬相機的取向以最佳地對應(yīng)于選定對象的取向的附加步驟。在許多上下文中，調(diào)整選定的虛擬相機的取向使得接口的行為對于用戶更直觀，從而從長期來看降低系統(tǒng)需求。

根據(jù)第一方面的進一步進展，提供了計算通過每個體素的路徑的長度、并且將每個體素的遮擋值乘以通過它的路徑的長度的附加步驟。通過最初投入額外的努力來識別最佳視點，進一步減少了介于中間的由用戶驅(qū)動的探索動作的需要，并且因此長期來看減少對系統(tǒng)資源的需求。

根據(jù)第二方面，提供了一種適于實現(xiàn)第一方面的方法的裝置。

根據(jù)第三方面，提供了一種適于在包括被定義為多個體素的多個對象的3d計算機生成環(huán)境中定位虛擬相機的裝置，這樣的定位提供所述對象中的選定對象的具有來自其他所述對象的最小遮擋的視圖。該裝置適于相對于所述選定對象內(nèi)的參考點針對多個預(yù)定義虛擬相機位置中的每一個計算總遮擋值，其中每個所述總遮擋值是通過計算從每個所述虛擬相機位置到參考點的相應(yīng)路徑以及識別沿著所述路徑的每個體素來確定的，通過將該體素的密度乘以為相應(yīng)密度定義的傳遞函數(shù)值來計算沿著每個所述相應(yīng)路徑的每個體素的遮擋值。該裝置還適于對針對相應(yīng)的預(yù)定義虛擬相機位置計算的、對于沿著每個所述相應(yīng)路徑的所有體素所確定的遮擋值求和，以獲得總路徑遮擋值。該裝置還適于選擇與具有最小總路徑遮擋值的路徑相對應(yīng)的預(yù)定義虛擬相機位置，所述裝置還適于使得能夠顯示與選定的預(yù)定義虛擬相機位置相對應(yīng)的3d計算機生成環(huán)境的圖形表示。

根據(jù)第四方面，提供了適于實現(xiàn)第一方面的計算機程序。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的上述優(yōu)點和其它優(yōu)點，其中：

圖1示出了在掃描中物品可能被遮擋的一些方式；

圖2示出了包括多個虛擬對象的3d計算機生成環(huán)境；

圖3示出了根據(jù)實施例的方法的步驟；

圖4示出了簡化的傳遞函數(shù)；

圖5示出了簡單的3d計算機生成環(huán)境，其包括具有未對準(zhǔn)的預(yù)定虛擬相機位置的多個虛擬對象；

圖6示出了適于實現(xiàn)本發(fā)明的實施例的通用計算系統(tǒng)；

圖7示出了適于構(gòu)成實施例的智能手機設(shè)備；

圖8示出了適于構(gòu)成實施例的對象掃描儀系統(tǒng)；以及

圖9示出了適于構(gòu)成實施例的身體掃描儀系統(tǒng)。

具體實施方式

圖2示出了包括多個虛擬對象的3d計算機生成環(huán)境。如圖2所示，提供了感興趣對象200和三個遮擋對象210、220和230。每個對象由多個相鄰體素限定，由圖2中的立方體表示。每個體素具有相關(guān)聯(lián)的密度值。圖2中每個體素的密度由其不透明度表示，因此如圖所示，存在三個密度級別——高密度材料顯示為淺色和不透明，中等密度材料為中灰色并且稍微透明，低密度材料顏色深，透明度高。密度和透明度的融合是有意的，因為在所討論的掃描技術(shù)的上下文中，更致密的材料對于用于顯影圖像的射線通常是較低透過性的。通常，特定對象將表現(xiàn)為具有較低密度的邊界的致密核心，該較低密度的邊界可能由實際上較低密度的外裝飾層或保護層引起，或者由于對象的實際邊緣不能與對應(yīng)體素的邊緣精確地重合的混疊效應(yīng)。應(yīng)當(dāng)理解，為了呈現(xiàn)本發(fā)明的實施例的目的，圖2被高度簡化，并且實際數(shù)據(jù)集可以包括更多的對象，每個對象包含更多具有隨機取向的更加緊密堆積的體素。

圖3示出了根據(jù)實施例的方法的步驟。

更具體地，圖3示出了將虛擬相機定位在諸如參考圖2所描述的3d計算機生成環(huán)境中的方法，3d計算機生成環(huán)境包括諸如對象200、210、220、230的多個虛擬對象。位置例如提供選定對象200的具有來自其他對象210、220、230的最小遮擋的視圖。根據(jù)圖3的實施例，相對于所述對象對于多個預(yù)定義虛擬相機位置中的每一個計算遮擋值。在圖2中，這些預(yù)定義的虛擬相機位置可以對應(yīng)于圖2所示的眼睛位置241、242和243。如圖2所示，三個虛擬相機位置241、242和243位于三個相應(yīng)的正交軸251、252和253上，其原點在選定的對象200的中心體素201上定中心。

應(yīng)當(dāng)理解，盡管為了簡單起見，將參照具有三個正交定向的虛擬相機位置的這種簡單情況來描述以下具體實施方式，但是本發(fā)明可應(yīng)用于任何數(shù)量的虛擬相機位置。實際上，一般來說，所有其他條件相同的情況下，考慮的位置越多，最終選擇的視點就可能越好，使得對所考慮的點的數(shù)量的主要約束可能是實現(xiàn)過程的計算硬件的處理能力。這當(dāng)然可能隨著時間的推移而演進，使得當(dāng)今可能構(gòu)成現(xiàn)實最大值的，可能隨著技術(shù)進展而被認(rèn)為是最小值。類似地，盡管圖2所示的三個位置的相對立體角是恒定的，但是完全有可能選擇具有可變角度關(guān)系的位置。根據(jù)某些實施例，虛擬相機位置可以位于正多面體的頂點或者通過每個面的中心，所述正多面體例如是柏拉圖立體，其中心對應(yīng)于選定的對象200內(nèi)的中心或某個其他點。在圖2的情況下，將挑選的位置延伸到每個軸上的3個相對位置將是簡單的事情。

如圖3所示，該方法從步驟300開始，然后進行到步驟310，在步驟310中通過計算從每個所述虛擬相機位置到期望對象的相應(yīng)路徑并識別沿著所述路徑的每個體素，來確定每個所述遮擋值。

例如，考慮圖2，如果選定對象的參考點是體素201的中心，并且計算對虛擬相機位置241執(zhí)行，則路徑由線251表示。因此，路徑在到達對象200的外表面之前通過高密度體素221和低密度體素222。類似地，如果選定對象的參考點是體素201的中心，并且計算對虛擬相機位置242執(zhí)行，則路徑由線252表示。因此，路徑在到達對象200的外表面之前穿過高密度體素231。最后，如果選定對象的參考點是體素201的中心，并且計算對虛擬相機位置243執(zhí)行，則路徑由線253表示。

該方法接下來進行到步驟320，在步驟320，通過將該體素的密度乘以傳遞函數(shù)值，來計算沿著每個相應(yīng)路徑的每個體素的遮擋值。

圖4示出了簡化的傳遞函數(shù)。如圖4所示，提供了放大高密度體素的顯著性的傳遞函數(shù)。具體地，如圖所示，低密度體素被賦予1的加權(quán)，中等密度體素被賦予2的加權(quán)，而高密度體素被賦予3的加權(quán)。將理解，實際傳遞函數(shù)通常將具有更多的密度級別，以及較不精細(xì)的加權(quán)因子集合。所示的標(biāo)度是線性的，但是在實際實現(xiàn)方式中可以是對數(shù)的或遵循一些其他形式，這取決于典型樣本和系統(tǒng)本身的特性。

將圖4的傳遞函數(shù)應(yīng)用于圖3的步驟320，因為路徑251通過高密度體素221和低密度體素222。如果為了示例的目的，高密度體素被認(rèn)為具有3的密度，中等密度體素被認(rèn)為具有2的密度，并且低密度體素被認(rèn)為具有1的密度，則路徑251具有(3×3)和(1×1)的體素遮擋值。類似地，由線252表示的路徑在到達對象200的外表面之前通過高密度體素231，使得路徑252具有(3×3)的體素遮擋值。最后，由線253表示的路徑在到達對象200的外表面之前通過高密度體素211和高密度體素212，使得路徑252具有(3x3)和(3x3)的體素遮擋值。

在某些實施例中，可以定義遮擋閾值，并且在步驟320中，當(dāng)計算沿著每個相應(yīng)路徑的每個體素的遮擋值時，不滿足所述閾值的任何體素的遮擋值可以被認(rèn)為是零。換句話說，可以忽略具有低于閾值的遮擋值的體素。

在一些實施例中，諸如其中忽略具有低于閾值的遮擋值的體素的實施例，在步驟320，當(dāng)計算沿著每個相應(yīng)路徑的每個體素的遮擋值時，滿足閾值的任何體素的遮擋值被認(rèn)為具有預(yù)定值。也就是說，滿足閾值的所有體素可以被視為具有相同的預(yù)定義遮擋值。

該方法接下來進行到步驟330，其對由對于相應(yīng)的所述預(yù)定義虛擬相機位置計算的沿著每個所述相應(yīng)路徑的體素造成的遮擋的數(shù)量(number)求和，以獲得總路徑遮擋值。

因此，路徑251具有(3x3)+(1x1)＝10的總遮擋值。類似地，由線252表示的路徑具有(3×3)＝9的總遮擋值。最后，由線253表示的路徑具有(3x3)+(3x3)＝18的總遮擋值。

在其中定義了遮擋閾值并且其中滿足閾值的體素被分配預(yù)定值并且不滿足閾值的體素被忽略的實施例中，步驟330具有對滿足閾值的體素計數(shù)的效果。

該方法接下來進行到步驟340，選擇對應(yīng)于具有最小總路徑遮擋值的路徑的預(yù)定義虛擬相機位置。

根據(jù)圖2和圖4的示例，選定的路徑因此是由具有總遮擋值9的線252表示的路徑。

最后，該方法進行到步驟350，顯示與選定的預(yù)定義虛擬相機位置相對應(yīng)的所述3d計算機生成環(huán)境的圖形表示。

盡管已經(jīng)在掃描儀技術(shù)的上下文中描述了某些實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，所描述的過程可應(yīng)用于包括被定義為多個體素的多個虛擬對象的任何3d計算機生成環(huán)境。例如，環(huán)境可以反映完全人工的或部分人工的環(huán)境，例如對應(yīng)于游戲、教育或訓(xùn)練環(huán)境或類似模擬器的環(huán)境。環(huán)境可以由任何時期的捕獲和存儲的數(shù)據(jù)定義，或者環(huán)境可以反映諸如上述那些的x射線掃描儀的實時輸入，或能夠生成實體空間的三維計算機表示的任何其他儀器或儀器組，例如激光雷達、雷達、聲納等。環(huán)境還可以例如在增強現(xiàn)實設(shè)置中進一步組合兩個或更多個存儲的對象、動態(tài)生成的人工對象和檢測到的真實對象。

3d計算機生成環(huán)境的圖形表示的顯示可以是二維或三維的，并且可以通過用于表示類型的任何合適的顯示裝置來顯示。

在關(guān)于虛擬相機位置的分布的參考位置對應(yīng)于選定對象的中心的情況下，應(yīng)當(dāng)理解，中心本身可以對應(yīng)于所討論的對象的質(zhì)心，其可以容易地根據(jù)密度信息的可用性來計算出，或者可以對應(yīng)于對象的幾何中心。在確定中心時，可以忽略某些體素，例如低于指定密度閾值的那些體素，或者表示來自對象的主體的射流的那些體素。此外，對象的參考點可以不對應(yīng)于對象的任何中心。它可以被選擇為對象的最致密的體素。

此外，可以對選定對象的多于一個體素執(zhí)行圖3的方法。特別地，該方法可以針對對象的每個表面體素或者對象的滿足指定的密度閾值的每個最外面的體素來實施。

在針對屬于同一對象的多個體素執(zhí)行圖3的方法的情況下，可以將虛擬相機位置保持在它們的固定位置，這意味著相對于作為整體的對象的角度改變，或者虛擬相機位置可以橫向移位，使得朝向物體投射的光線的角度不變。

在某些實施例中，可以基于附加標(biāo)準(zhǔn)來選擇執(zhí)行圖3的過程所針對而實施的選定對象的體素。例如，可能需要對對象的某特定部分或特征的清晰視圖。部件或特征可以由用戶手動選擇，或者可以基于例如對象匹配過程來選擇，由此系統(tǒng)從已知特征或?qū)ο蟮哪夸浕蛱卣骰驅(qū)ο笤椭袑ふ姨囟ㄌ卣骰驅(qū)ο螅⑶移渲羞@樣的對象或特征被識別為選定對象的一部分，嘗試識別用于查看特征或?qū)ο蟮淖罴烟摂M相機位置。例如，槍管將具有特征尺寸和密度值，即使槍管被偽裝在形成單個物理對象的材料的聚集中，槍管也可以是可被自動檢測到的。在這種情況下，系統(tǒng)可以嘗試給出對應(yīng)于槍管的該對象的部分的最佳可能的視圖。類似地，可以想到的是，隨著系統(tǒng)靈敏度和分辨率的提高，檢測對象上的字符變得可行，例如在沖壓處或雕刻處。在這種情況下，可能期望確定給予用戶這樣的字符的視圖的最佳虛擬相機位置。

在參照圖2和圖3描述的實施例中，假定每個虛擬相機位置位于距離參考點相同的相應(yīng)距離處。應(yīng)當(dāng)理解，可以為一些或所有位置選擇不同的距離。

在某些實施例中，參考位置與一些或所有虛擬相機位置之間的距離可以默認(rèn)設(shè)置為參考位置與當(dāng)前虛擬相機位置之間的距離。

在一些情況下，可以從過程中排除某些虛擬相機位置。這可能例如當(dāng)候選虛擬相機位置被發(fā)現(xiàn)位于另一對象內(nèi)時是適當(dāng)?shù)摹?/p>

在一些實施例中，可以對參考點的同一側(cè)上的沿相同軸上的多個虛擬相機位置執(zhí)行計算。以這種方式，所描述的過程不僅可以選擇視角，而且可以選擇距參考點的距離以實現(xiàn)最佳視圖。

應(yīng)當(dāng)理解，在考慮到距參考點的多個距離的情況下，在不同的相應(yīng)視角的情況下，或者對于每個角度處的不同距離，可以設(shè)置最大距離和最小距離，以便確保相對于選定對象的可接受角度，因為否則最小遮擋視圖將通常緊挨著對象本身，這可能提供對象的不令人滿意的角度。

任何虛擬相機位置將在虛擬空間中具有相關(guān)聯(lián)的位置，以及相對于參考點的角度和距離。在一些實施例中，考慮虛擬相機位置在空間中的取向也可能是重要的。換句話說，虛擬空間中的方向如何映射到用戶顯示。在一些情況下，虛擬空間的取向和用戶顯示可以都對應(yīng)于被掃描的物理空間的真實取向——對站立人的掃描進行觀察的在概念上最可訪問的方式可以是將他們直立呈現(xiàn)，使得他們的頭在他們的腳之上。在其他情況下，挑選其他取向可能更有幫助。例如，在如上所述檢測文本的情況下，旋轉(zhuǎn)虛擬相機取向以便以其常規(guī)取向呈現(xiàn)文本通常是有幫助的，而不管其內(nèi)文的對象的取向如何。類似地，如果對象以人類用戶習(xí)慣于觀看它的取向呈現(xiàn)，則人類用戶通常更容易理解該對象。在這方面，該過程可以涉及嘗試匹配對象庫中的對象，其可以指定每個對象的優(yōu)選取向。在不可能基于對象本身的識別來選擇優(yōu)選取向的情況下，可以基于對象的物理特性做出決定，例如通過確保基本上立方體的物品被定向為使一個表面水平，等等。因此，根據(jù)某些實施例，該過程可以涉及參考對象本身的性質(zhì)來確定相對于選定對象的優(yōu)選虛擬相機取向的步驟。

應(yīng)當(dāng)理解，圖2的示例在某些方面表示理想情況，特別是在于路徑251、252、253平行于限定空間中的體素的三個軸，并且被對準(zhǔn)以穿過每個體素的中心?？梢詰?yīng)用圖3的過程的其他布置而不需要遵守這些約束。

圖5示出了包括具有未對準(zhǔn)的預(yù)定虛擬相機位置的多個虛擬對象的簡單3d計算機生成環(huán)境。圖5的3d環(huán)境與圖2的3d環(huán)境相同，然而在這種情況下，定義了虛擬相機位置500。當(dāng)在該虛擬相機位置500和體素201的中心之間設(shè)置路徑時，在到達選定對象200的表面之前，所得到的路徑傾斜地穿過體素513，然后穿過另一體素514的角。將注意到，穿過體素513的路徑的長度大于體素的單位高度，而穿過體素514的路徑的長度小于體素的單位高度。

根據(jù)某些實施例，如上所述的步驟320中路徑所通過的每個單元的遮擋值的計算可以簡單地對每個單元應(yīng)用固定遮擋值，而不管通過該單元的所描述的路徑的長度如何，固定遮擋值等于密度乘以如上所述的傳遞函數(shù)值。

根據(jù)替代實施例，可以提供計算通過每個體素的路徑的長度并且將每個體素的遮擋值乘以通過其的路徑的長度的附加步驟。以這種方式，能夠更精確地解釋由通過遮擋體素的較短或較長通道所引發(fā)的遮擋。

根據(jù)某些實施例，在以體素定義的虛擬三維空間的擁擠表示中，感興趣對象將經(jīng)常被在定義用戶的視點的虛擬相機與感興趣對象之間的具有不同密度的一個或多個對象遮擋。為了自動識別最佳虛擬相機位置，考慮多個候選位置，例如位于以感興趣對象為中心的正多面體的頂點。對于這些候選位置中的每一個，朝向感興趣對象投射射線，并且針對每個介于中間的體素的遮擋被確定為該體素密度和密度傳遞函數(shù)的乘積。然后，選擇對應(yīng)于最小遮擋路徑的虛擬相機位置作為新的視點。

所公開的方法可以采取完全硬件實施例(例如，fpga)，完全軟件實施例(例如，根據(jù)本發(fā)明控制系統(tǒng))或包含硬件和軟件元件的實施例。因此，實施例可以包括適于實現(xiàn)彼此通信的本發(fā)明的多個子系統(tǒng)、功能元件或裝置和/或例如如下所述的標(biāo)準(zhǔn)固定功能或可編程元件。

軟件實施例包括但不限于應(yīng)用、固件、駐留軟件、微代碼等。本發(fā)明可以呈現(xiàn)為能從計算機可用或計算機可讀介質(zhì)訪問的計算機程序產(chǎn)品的形式，計算機可用或計算機可讀介質(zhì)提供由計算機或指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或者與計算機或指令執(zhí)行系統(tǒng)相結(jié)合使用的程序代碼。

計算機可用或計算機可讀可以是任何能夠包含、存儲、傳送、傳播、或傳輸程序以便由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或與指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備相結(jié)合使用的任意裝置。介質(zhì)可以是電子的、磁的、光的、電磁的、紅外的或半導(dǎo)體的系統(tǒng)(或裝置或設(shè)備)或傳播介質(zhì)。

在一些實施例中，本文所述的方法和過程可以完全或部分地通過用戶設(shè)備來實現(xiàn)。這些方法和過程可通過計算機應(yīng)用程序或服務(wù)、應(yīng)用編程接口(api)、庫、和/或其它計算機程序產(chǎn)品或這些實體的任意組合來實現(xiàn)。

用戶設(shè)備可以是移動設(shè)備諸如智能手機或平板設(shè)備、計算機或任何其它具備處理能力的設(shè)備，比如機器人或其它連接的設(shè)備。

圖6示出了適合實現(xiàn)本發(fā)明的實施例的一般的計算系統(tǒng)。

如圖6所示，系統(tǒng)包括邏輯設(shè)備601和存儲設(shè)備602。系統(tǒng)可以可選地包括顯示子系統(tǒng)611、輸入/輸出子系統(tǒng)603、通信子系統(tǒng)620和/或未示出的其他組件。

邏輯設(shè)備601包括被配置成執(zhí)行指令的一個或多個物理設(shè)備。例如，邏輯設(shè)備601可以被配置成執(zhí)行作為一個或多個應(yīng)用、服務(wù)、程序、例程、庫、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或其它邏輯構(gòu)造的部分的指令。該指令可以被實現(xiàn)以執(zhí)行任務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)類型，變換一個或多個組件的狀態(tài)，實現(xiàn)技術(shù)效果或以其它方式達到期望的結(jié)果。

邏輯設(shè)備601可以包括被配置成執(zhí)行軟件指令的一個或多個處理器。另外地或者可替代地，邏輯設(shè)備可以包括被配置成執(zhí)行硬件或固件指令的一個或多個硬件或固件邏輯設(shè)備。邏輯設(shè)備的處理器可以是單核或多核，并且在其上面執(zhí)行的指令可以被配置成順序的、并行的和/或分布式的處理。邏輯設(shè)備601的各個組件可選地可以分布在兩個或更多個單獨的設(shè)備之中，所述兩個或更多個單獨的設(shè)備可以遠程地定位和/或被配置用于協(xié)調(diào)處理。邏輯設(shè)備601的方面可以通過以云計算配置來配置的可遠程訪問的、聯(lián)網(wǎng)計算設(shè)備來虛擬化和執(zhí)行。

存儲設(shè)備602包括被配置成保存實現(xiàn)本文所述的方法和過程的、由邏輯設(shè)備可執(zhí)行的指令的一個或多個物理設(shè)備。當(dāng)這些方法和過程被實現(xiàn)時，存儲設(shè)備602的狀態(tài)可以變換——例如，保存不同的數(shù)據(jù)。

存儲設(shè)備602可以包括可移除和/或內(nèi)置設(shè)備。存儲設(shè)備602可以包括一個或多個類型的存儲設(shè)備，包括光存儲器(例如，cd，dvd，hd-dvd，藍光光盤等)、半導(dǎo)體存儲器(例如，ram、eprom、eeprom等)和/或磁存儲器(例如，硬盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、磁帶驅(qū)動器、mram等)，以及其它。存儲設(shè)備可以包括易失性的、非易失性的、動態(tài)的、靜態(tài)的、讀/寫、只讀、隨機存取、順序訪問、位置可尋址、文件可尋址和/或內(nèi)容可尋址的設(shè)備。

在一些布置中，該系統(tǒng)可以包括適于支持邏輯設(shè)備601與另外的系統(tǒng)組件之間的通信的接口603。例如，附加的系統(tǒng)組件可以包括可移除和/或內(nèi)置擴展存儲設(shè)備。擴展存儲設(shè)備可以包括一個或多個類型的存儲設(shè)備，包括光存儲器632(例如，cd，dvd，hd-dvd，藍光光盤等)、半導(dǎo)體存儲器(未示出)(例如，ram、eprom、eeprom、flash等)和/或磁存儲器631(例如，硬盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、磁帶驅(qū)動器、mram等)，以及其它。這些擴展的存儲設(shè)備可以包括易失性的、非易失性的、動態(tài)的、靜態(tài)的、讀/寫、只讀、隨機存取、順序訪問、位置可尋址、文件可尋址和/或內(nèi)容可尋址的設(shè)備。

將意識到，存儲設(shè)備包括一個或多個物理設(shè)備，并且不包括傳播信號本身。然而，本文所述的指令的各方面可替代地可通過通信介質(zhì)(例如，電磁信號、光信號等)來傳播，與存儲在存儲設(shè)備上不同。

邏輯設(shè)備601和存儲設(shè)備602的各方面可以集成在一起而成為一個或多個硬件邏輯組件。該硬件邏輯組件可以包括例如現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、程序和應(yīng)用特定集成電路(pasic/asic)、程序和應(yīng)用特定標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(pssp/assp)、片上系統(tǒng)(soc)和復(fù)雜可編程邏輯器件(cpld)。

術(shù)語“程序”可用于描述被實現(xiàn)以執(zhí)行特定功能的計算系統(tǒng)的方面。在一些情況下，程序可以經(jīng)由執(zhí)行存儲設(shè)備所保存的機器可讀指令的邏輯設(shè)備來例示。將理解的是，可以從同一應(yīng)用、服務(wù)、代碼塊、對象、庫、例程、api、函數(shù)等來例示不同的模塊。同樣，同一程序可由不同的應(yīng)用、服務(wù)、代碼塊、對象、例程、api、函數(shù)等來例示。術(shù)語“程序”可以涵蓋單個的或成組的可執(zhí)行文件、數(shù)據(jù)文件、庫、驅(qū)動器、腳本、數(shù)據(jù)庫記錄等。

特別地，圖6的系統(tǒng)可以用于實現(xiàn)本發(fā)明的實施例。

例如，實現(xiàn)關(guān)于圖3所描述的步驟的程序可以存儲在存儲設(shè)備602中且由邏輯設(shè)備601來執(zhí)行。用于創(chuàng)建選定空間的圖形表示的數(shù)據(jù)可以存儲在存儲設(shè)備602或擴展存儲設(shè)備632或631中，并且顯示器611用于顯示圖形表示。

在一些情況下，計算系統(tǒng)可以包括掃描儀680或如上所述的其他三維成像系統(tǒng)或與之通信。這種通信可以根據(jù)需要通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)、串行總線、火線、scsi或任何其它通信手段來實現(xiàn)。在這種情況下，用于控制掃描儀680和/或從其檢索數(shù)據(jù)的程序可以在邏輯設(shè)備601上同時運行，或者這些特征可以實現(xiàn)于與關(guān)于圖3描述的步驟的相同的程序中。

因此，本發(fā)明可以以計算機程序的形式實施。

此外，當(dāng)被適當(dāng)?shù)嘏渲煤瓦B接時，圖6的元件可以構(gòu)成適于生成用戶接口的圖形表示并且使顯示設(shè)備顯示所述表示的裝置；該裝置還可以適于從眼睛跟蹤系統(tǒng)接收指示注視點的數(shù)據(jù)。所述裝置可以包括用于在持續(xù)時間內(nèi)編譯所述注視點的記錄的存儲器，并且所述裝置還可以適于修改圖形表示以指示所述注視點指向所述表示中的每個點的持續(xù)時間的比例。

將意識到，本文所使用的“服務(wù)”是能夠跨多個用戶會話執(zhí)行的應(yīng)用程序。服務(wù)可供一個或多個系統(tǒng)組件、程序和/或其它服務(wù)使用。在一些實現(xiàn)方式中，服務(wù)可運行于一個或多個服務(wù)器計算設(shè)備上。

當(dāng)被包含時，顯示子系統(tǒng)611可以用于呈現(xiàn)存儲設(shè)備所保存的數(shù)據(jù)的可視表示。該可視表示可呈現(xiàn)為圖形用戶接口(gui)的形式。由于本文所述的方法和過程改變存儲設(shè)備602所保存的數(shù)據(jù)、并且因此變換存儲設(shè)備602的狀態(tài)，所以顯示子系統(tǒng)611的狀態(tài)同樣可以被變換以可視地表示底層數(shù)據(jù)的變化。顯示子系統(tǒng)611可以包括使用實際上如上文所述的任何類型的技術(shù)的一個或多個顯示設(shè)備。該顯示設(shè)備可以與共享封裝中的邏輯設(shè)備和/或存儲設(shè)備相結(jié)合，或者該顯示設(shè)備可以是外圍顯示設(shè)備。

當(dāng)被包含時，輸入子系統(tǒng)可以包括一個或多個用戶輸入設(shè)備比如鍵盤612、鼠標(biāo)613、觸摸屏611或游戲控制器(未示出)或者與它們接口。在一些實施例中，輸入子系統(tǒng)可以包括選定的自然用戶輸入(nui)組件或與其接口。該組件可以是集成的或外圍的，并且輸入動作的轉(zhuǎn)導(dǎo)和/或處理可在板上處理或離板處理。示例的nui組件可以包括用于語音和/或話音識別的麥克風(fēng)；用于機器視覺和/或姿勢識別的紅外、彩色、立體和/或深度相機；用于運動檢測和/或意圖識別的頭部跟蹤器、眼睛跟蹤器、加速度計、和/或陀螺儀；以及用于評估大腦活動的電場感應(yīng)組件。

當(dāng)被包含時，通信子系統(tǒng)620可以被配置成將計算系統(tǒng)與一個或多個其它計算設(shè)備通信耦合。例如，通信模塊可以經(jīng)由任意大小的網(wǎng)絡(luò)(包括例如個域網(wǎng)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng))將計算設(shè)備通信地耦合到例如托管在遠程服務(wù)器676上的遠程服務(wù)。通信子系統(tǒng)可以包括能夠與一個或多個不同的通信協(xié)議兼容的有線和/或無線通信設(shè)備。作為非限制的示例，通信子系統(tǒng)可以被配置為經(jīng)由無線電話網(wǎng)674或有線或無線局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)來通信。在一些實施例中，通信子系統(tǒng)可允許計算系統(tǒng)經(jīng)由比如因特網(wǎng)675的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送消息到其它設(shè)備和/或接收來自其它設(shè)備的消息。通信子系統(tǒng)可以另外支持與無源設(shè)備(nfc，rfid等)的短程感應(yīng)通信。

圖6的系統(tǒng)旨在反映廣泛范圍的不同類型的信息處理系統(tǒng)。將意識到，本文關(guān)于圖6所述的許多子系統(tǒng)和特征對于本發(fā)明的實現(xiàn)不是必需的，而是被包含以反映根據(jù)本發(fā)明的可能的系統(tǒng)。將意識到，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)多樣地變化，并且圖6的不同子系統(tǒng)之間的關(guān)系僅僅是示意性的，并且同樣可以在系統(tǒng)中的布局和角色分配上進行變化。將意識到，實際上，系統(tǒng)可能納入在上文結(jié)合圖6所描述的各個特征和子系統(tǒng)的不同子集。圖7、圖8和圖9公開了根據(jù)本發(fā)明的另外的示例設(shè)備。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，也可以在未來采用也根據(jù)本發(fā)明的操作的系統(tǒng)。

圖7示出了適于構(gòu)成實施例的智能手機設(shè)備。如圖7所示，智能手機設(shè)備包含了元件601、602、603、620，近場通信接口721，閃速存儲器733，如上所述的元件614、615和611。智能手機設(shè)備經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)675與電話網(wǎng)774和服務(wù)器676通信。還可以使用諸如專用網(wǎng)絡(luò)或wifi的替代通信機制。該設(shè)備還可以與掃描儀設(shè)備680通信。該圖中公開的特征也可以包括在平板設(shè)備內(nèi)。

圖8示出了適于構(gòu)成實施例的對象掃描儀系統(tǒng)。這代表了在機場等中用來掃描行李和其它物品的所隱藏的武器或禁運品的設(shè)備。如圖8所示，對象掃描儀系統(tǒng)包括如上所述的元件601、602、603、620、620和617。它可以經(jīng)由移動電話網(wǎng)絡(luò)674與服務(wù)器676通信。也可以使用諸如專用網(wǎng)絡(luò)或wifi的替代通信機制。該設(shè)備還與掃描儀硬件680通信。

圖9示出了適于構(gòu)成實施例的身體掃描儀系統(tǒng)。這代表了在機場等中用來掃描個人的所隱藏的武器或禁運品的設(shè)備。如圖9所示，對象掃描儀系統(tǒng)包括如上所述的元件601、602、603、620、620和617。它可以經(jīng)由移動電話網(wǎng)絡(luò)674與服務(wù)器676通信。也可以使用諸如專用網(wǎng)絡(luò)或wifi的替代通信機制。該設(shè)備也與掃描儀硬件680通信。

將理解的是，本文所述的配置和/或方法本質(zhì)上是示范性的，并且這些具體的實施例或示例不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的，因為若干變型例是可能的。本文所述的具體的例程或方法可以代表任意多個處理策略中的一個或多個。因此，所圖示和/或描述的各個動作可以按圖示和/或描述的順序來執(zhí)行，按其它順序執(zhí)行，并行地執(zhí)行，或者省略。同樣，上述過程的順序可以改變。

本公開的主題包括本文公開的各種過程、系統(tǒng)和配置、其它特征、功能、動作和/或性質(zhì)以及它們的任意和全部等同物的全部新穎的且非顯而易見的組合和子組合。