如何使用 OpenGL 正确投影和扭曲 3d 点

Posted 2023-02-25

【中文标题】如何使用 OpenGL 正确投影和扭曲 3d 点

【英文标题】：How to properly project and distort 3d points with OpenGL

【发布时间】：2020-04-21 14:49:05

【问题描述】：

我正在编写一个 GLSL 着色器来使用模型、视图和投影矩阵进行 3D 顶点的投影。

我将This 用于投影矩阵。 但是我没有得到扭曲的图像。 为了扭曲我使用的观点：

  vec4 distort(vec4 pos)
    // normalize
    float z = pos[2];
    float z_inv = 1 / z;
    float x1 = pos[0] * z_inv;
    float y1 = pos[1] * z_inv;
    // precalculations
    float x1_2 = x1 * x1;
    float y1_2 = y1 * y1;
    float x1_y1 = x1 * y1;
    float r2 = x1_2 + y1_2;
    float r4 = r2 * r2;
    float r6 = r4 * r2;
    // rational distortion factor
    float r_dist = (1 + k1 * r2 + k2 * r4 + k3 * r6)
     / (1 + k4 * r2 + k5 * r4 + k6 * r6);
    // full (rational + tangential) distortion
    float x2 = x1 * r_dist + 2 * p1 * x1_y1 + p2 * (r2 + 2 * x1_2);
    float y2 = y1 * r_dist + 2 * p2 * x1_y1 + p1 * (r2 + 2 * y1_2);
    // denormalize for projection (which is a linear operation)
    return vec4(x2*z, y2*z, z, pos[3]);

投影如下：

    vec4 view_pos = modelView * vec4(aPos, 1.0);
    vec4 dist_pos = distort(view_pos);
    gl_Position = projection * dist_pos;

问题是当相机靠近物体时，我得到的 3d 点投影非常糟糕。 有没有办法检查该点是否可失真，我正在使用的失真函数是否有问题（我正在尝试使用 OpenCV 失真）？

【问题讨论】：

这能回答你的问题吗？ Camera lens distortion in OpenGL

我实际上是从那里得到方程式的。问题是当我离物体太近时，它的统计数据会变得非常糟糕。所以这些方程有一些限制，我想知道我是否可以预测在投影之前删除顶点什么时候会出错。

【参考方案1】：

不要扭曲单个顶点，因为正如您所提到的，它不能很好地工作。原因是无论你如何扭曲你的顶点，OpenGL 仍然会光栅化带有直边的三角形。然而，镜头畸变会导致直线出现弯曲。您可以通过将几何体细分为更小的三角形来缓解这种情况……但这永远无法完全解决问题。

相反，将您的场景渲染为屏幕外纹理，完成后渲染一个全屏四边形，该四边形对具有扭曲纹理坐标的纹理进行采样。此失真步骤可以与其他后期处理效果（例如色调映射）结合使用，使其成为一个相当便宜的选择。

【讨论】：

它不工作不是因为OpenGL，它不工作是因为当相机太近时我实现的失真模型不起作用（如果我可以说一些顶点远离失真域那）