基于圖像的帶高光物體的形狀和反射屬性建模技術研究.pdf

1、基于圖像的建模一直以來都是計算機圖形學和計算機視覺領域內研究的基本問題,其目標是恢復物體和場景的幾何形狀。雖然目前3D激光掃描儀已經成為標準的形狀數據來源,但是基于圖像的建模也有其獨特的優(yōu)勢:經濟、方便、適用場合廣泛。隨著數字相機和攝像機的普及使用,這些優(yōu)勢越發(fā)凸顯。使用圖像的最大的好處在于不僅能夠用來恢復形狀,同時也能獲取表面紋理,可以用于基于3D模型的真實感繪制。基于圖像的建模技術在可視化、計算機動畫、目標識別、虛擬現(xiàn)實、游戲/電影

2、制作等方面有著廣泛的應用。
　　 圖像中的基本信息即象素亮度,從物理學上說來自于場景中各點的輻射度。輻射度是各點材質對環(huán)境光線作用的結果。對于大多數實際物體來說,除了漫反射外,都具有不同程度的鏡面反射。由鏡面反射引起的圖像中的高光現(xiàn)象,對于物體形狀、質感和環(huán)境光源的感知都起著重要的作用,因而在真實感繪制中也扮演了重要的角色。但是高光的存在也為形狀恢復帶來了困難。本文針對帶高光物體的表面形狀及其反射性質重建,進行了一系列的研究工作

3、:
　　 1.提出了一種有效的使用HDR圖像(高動態(tài)范圍圖像)恢復物體形狀的方法。通過輻射度線性插值構造一個特定光源方向下的精確的反射圖,并將該反射圖用于Shape from Shading和Photometric Stereo算法。因為使用了物理意義上的輻射度來統(tǒng)一處理漫反射和鏡面反射,求得的反射圖可以替代任意的解析BRDF模型。
　　 2.提出了一種改進的Photometric Stereo算法。使用了一組具有預設的

4、不同粗糙度值的鏡面反射的線性組合來表達任何一種可能的鏡面反射,能夠有效處理帶高光物體表面形狀的恢復,并在此基礎上進一步恢復表面的反射性質。
　　 3.提出了一種從真實物體中提取紋理的方法。將真實物體每種組成材質的BRDF模型參數以及各點由不同材質構成的比例,形成一幅材質權重圖。該圖作為紋理映射到3D物體上后,配合BRDF模型參數進行繪制,形成一種適用于重光照(relighting)的紋理。
　　 4.提出了一種基于Vis