利用弯曲反光表面将变形图像成像为原始图像装置及方法 【技术领域】
本发明涉及一种计算机图像处理技术。
背景介绍
众所周知，正常形态的图像经弯曲反光表面反射后会成像为变形、扭曲的图像，而某种变形、扭曲的图像经弯曲反光表面的反射后就可能成像为正常形态的图像。不过，到目前为止，还没有出现利用数学知识、物理学知识和计算机技术，形成一套软件，通过精确的计算，以正常形态的图像为原始图像，得到其变形图像，使之能够在已知的弯曲反光表面的反射下，成像为原始图像。本发明正是利用了数学、物理学知识和计算机技术，实现了将变形图像经弯曲反光表面的反射后，成像为正常图像的设想。
【发明内容】
本发明的内容是根据数学、物理学和计算机科学地理论方法，利用硬件装置与计算机软件，实现将变形图像经弯曲反光表面的反射，成像为原始图像的方法，从而产生了一种新奇的视觉艺术效果。
本发明的技术方案是这样实现的：利用计算机软件将一个正常图像制作成一个变形图像，该变形图像经由某一已知的弯曲反光表面反射后，就会成像为正常形态的原始图像。参
见图1、图2。
实现上述图像变化的方法由硬件装置和计算机软件两部分组成：硬件部分由弯曲反光表面与变形图像所组成。
弯曲反光表面的特点是
1、该弯曲反光表面是已知的，即该曲面的函数表达式已知，进而从函数表达式能够得出该曲面上任意一点I0(X0、Y0、Z0)的法线方程；
2、弯曲反光表面要求有一定的光洁度，能够比较清晰的映照物体和图像；
3、弯曲反光表面要求能够被静止的放置在空间某个固定位置；
变形图像的特点是：
其图像是根据某已知的正常形态的图像即原始图像经计算机软件处理得到的变形图像。
计算机软件的处理过程包括以下步骤：
1、将原始图像保存在计算机中；
2、以像素为单位，将原始图像分割为m×n的像素矩阵。其中，m是原始图像在水平方向上所分割的像素数，n是原始图像在垂直方向上所分割的像素数；
3、根据图3所示建立数学模型，其中：
直角坐标系的建立：以要生成的变形图像所在的平面为XOY平面，按图3所示建立直角坐标系；
ψ：已知的弯曲反光表面；
∑：要成像的图像(虚像)，其图像是原始图像；
E：人眼所在的点；
I0：∑上任意一点；
I：I0点与E点连线与曲面ψ的交点。如果这样的交点有若干个，取距离人眼最近的一个交点。直线IE即为反射光线；
F：曲面ψ在I点处的法线；
E’：点E关于法线F的对称点。直线E’I即为入射光线；
D：直线E’I与XOY面的交点。D点是虚像点I0对应的变形图像上的点。
4、将原始图像放置在图3的∑面处。对其任意像素点I0(X0，Y0，Z0)进行计算：
(1)连接E点(Xe，Ye，Ze)与I0点(X0，Y0，Z0)，交曲面于点I(Xi，Yi，Zi)；
(2)根据曲面函数，求出其I点处法线F的方程：(X-Xi)/fx＝(Y-Yi)/fy＝(Z-Zi)/fz；其中{fx，fy，fz}为曲面在I点处的法线向量；
(3)计算得到点E关于法线F的对称点E’的坐标(Xe’，Ye’，Ze’)；
(4)直线E’I：(X-Xe’)/(Xi-Xe’)＝(Y-Ye’)/(Yi-Ye’)＝(Z-Ze’)/(Zi-Ze’)为入射光线方程，将其与平面Z＝0联立，解出X，Y值，坐标(X，Y，0)就是I0点对应的变形图像上D点的坐标。
5、按步骤4的计算方法，对原始图像的像素逐一进行计算，将计算得到的全部变形图像数据以一定的图像格式保存在变形图像文件中，将其打印成为变形图像；
6、按照计算变形图像时确定的人眼、弯曲反光表面和变形图像的位置设置人眼、弯曲反光表面和变形图像，人眼就可以观察到变形图像经弯曲反光表面反射后形成的虚像，该虚像就是原始图像。
本发明的优点：通过计算机软件和数学、物理学知识实现一种新奇的视觉艺术效果。
【附图说明】
图1为本发明观测示意图，其中：
E点为人眼所处的观测点；
曲面ψ为弯曲反光表面；
Ω为变形图像；
图2为变形图像经弯曲反光表面反射后，成像为原始图像的示意图，其中：
曲面ψ为弯曲反光表面；
Ω为变形图像，其形态为曲边三角形；
∑为变形图像经弯曲反光表面反射后，形成的虚像，其形态是正常的三角形，该图像与
原始图像相同。点A的像是A’、点B的像是B’、点C的像是C’；
图3为本发明弯曲反光表面成像的数学模型示意图；
图4为由若干正方形组成的网络图案；
图5是图4经计算机软件处理后形成的变形图像；
图6为世界名画《泉》；
图7是图6经计算机软件处理后形成的变形图像；
【具体实施方式】
本发明实施方法结合附图和实例加以说明。
实施例1：
原始图像为图4，弯曲反光面为半径是14毫米的柱面，其柱面方程为：X2+Y2＝142。经计算机软件处理后的变形图像为图5。
将变形图像图5水平放置，将圆柱垂直放置在图5中央的圆环处。眼睛位于图5底边的中垂线上方，与水平面成45度角进行观察，就可以在圆柱上看到变形图像的虚像，虚像与图4相同。
实施例2：
原始图像为图6，变形图像为图7，观察方法与实施例1相同。
以上两个实施例中，变形图像经柱面反射后形成的图像均与对应的原始图像相同，试验均告成功。
(注：由于文档对图像进行了缩放处理，所以图5，图7与计算机软件产生的变形图像有差别。)