基于圖像的室外場景光照估計與陰影合成.pdf

1、增強現(xiàn)實是近二十年來興起的一項新技術(shù)，在醫(yī)療手術(shù)、文化遺產(chǎn)保護、工業(yè)維修、游戲娛樂等方面都有著很高的應(yīng)用價值。它借助計算機圖形技術(shù)生成現(xiàn)實環(huán)境中不存在的虛擬對象，通過顯示設(shè)備將虛擬對象與真實環(huán)境融為一體，從而呈現(xiàn)給使用者一個感官效果真實的新環(huán)境。
　　場景的光影條件決定了物體的外觀，因此獲取真實場景的光影信息以實現(xiàn)虛擬物體同真實場景的光照一致性和合成一致性對于增強現(xiàn)實環(huán)境的真實感起著至關(guān)重要的作用。本文針對室外場景，研究了如何從固

2、定視點視頻或圖像中恢復(fù)場景的光照及陰影條件，有效解決了增強現(xiàn)實中所面臨的光照一致性和和合成一致性問題，論文主要貢獻如下:
　　提出了一種基于區(qū)域選擇的室外場景在線視頻光照估計框架。與之前方法不同，該方法無需重建場景幾何或者存儲大量先驗數(shù)據(jù)，僅需在初始化階段交互選擇若干具有特殊法向的區(qū)域，便可實現(xiàn)光照參數(shù)的在線計算。在線運行時，更多具有相同法向的區(qū)域?qū)⒈贿x出，通過優(yōu)化處理以提高算法的穩(wěn)定性和準確性。此外，該方法還可應(yīng)用于相機旋轉(zhuǎn)時的

3、室外場景光照參數(shù)在線計算。
　　提出了一種無陰影條件下的室外場景固定視點視頻實時光照估計方法。方法移去了前一工作的兩個約束:(1)要求畫面中存在一定面積的陰影區(qū)域;(2)假設(shè)天空光均勻分布，從而可適用的室外場景范圍更廣。算法利用已知表面的幾何和材質(zhì)信息通過求解一含約束最小二乘問題實現(xiàn)對場景光照的計算。此外，還巧妙的將天空光分布信息融入了遮擋因子，去除了天空亮度均勻分布的假設(shè)，減少了由于天空光分布發(fā)生變化給光照求解帶來的影響。

4、>　　提出了一種基于單幅室外圖像的光照求解算法。前兩項工作由于忽略了場景中景物對整體光照的貢獻，無法模擬鏡面反射等較為復(fù)雜的表面效果，本方法較全面地考慮了室外光照的各項因素，可以恢復(fù)包含周圍景物環(huán)境光在內(nèi)的復(fù)雜光照條件，從而得到更具真實感的繪制結(jié)果。方法采用球面調(diào)和函數(shù)將室外光照模型簡化為僅含六個光照參數(shù)的簡單模型，在恢復(fù)了場景中部分表面的材質(zhì)系數(shù)后，僅通過求解線性問題便可獲取光照參數(shù)，具有較高的運行效率，這種線性結(jié)構(gòu)也使該方法具有在線