基于圖像的表面光照屬性的反求、壓縮和繪制.pdf

1、逼真的光照效果是計(jì)算機(jī)真實(shí)感圖形生成追求的主要目標(biāo)，而材質(zhì)光照屬性的精確設(shè)定是其中的關(guān)鍵問題。目前從實(shí)拍照片中獲得物體的材質(zhì)信息來增強(qiáng)所生成圖形真實(shí)感已成為新的研究熱點(diǎn)。其研究內(nèi)容可分為逆向繪制、基于圖像的重光照和對材料樣本的光照采樣等三類方法。逆向繪制方法反求物體的材質(zhì)參數(shù)，但難于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的全局重光照繪制，而且對光照條件要求嚴(yán)格。基于圖像的重光照需要大量采樣圖像，而且難于重建表面光照的高頻分量。對真實(shí)材料樣本采樣的方法獲取樣本在大量不

2、同的光照方向和視線方向時(shí)的數(shù)據(jù)，利用相近的光照和視線方向的采樣圖像數(shù)據(jù)繪制物體，它又分為雙向反射率和雙向紋理函數(shù)兩種方法。由于采樣數(shù)據(jù)量巨大，因而需要高效的壓縮方法，同時(shí)盡量滿足實(shí)時(shí)繪制的要求。雙向紋理函數(shù)作為一個(gè)局部光照下的采樣數(shù)據(jù)，與輻射度方法相結(jié)合是一個(gè)有意義的工作，目前還很少看到這類論文。本文研究了復(fù)雜環(huán)境光下的實(shí)時(shí)全局重光照繪制、雙向紋理函數(shù)的有效壓縮與繪制以及雙向紋理函數(shù)在輻射度場景中的應(yīng)用，有以下的創(chuàng)新：1)結(jié)合了逆向繪制

3、和基于圖像的重光照方法，利用少量的固定視點(diǎn)不同光照方向的采樣圖像獲得材料的反射屬性和各個(gè)面片的低價(jià)重光照函數(shù)。材料反射屬性用于計(jì)算場景中的直接光照分量，低階重光照函數(shù)計(jì)算各個(gè)面片上的環(huán)境光照和間接光照。僅用少量的采樣圖像實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜環(huán)境光照下的全局重光照效果，而且繪制速度達(dá)到了實(shí)時(shí)，同時(shí)保留了場景中清晰的高光和陰影邊緣等高頻光照效果。 2)通過擾動(dòng)面片的法向和材料高光屬性系數(shù)重建物體表面的豐富細(xì)節(jié)，避免了表面細(xì)節(jié)的繁瑣幾何造型過程

4、。 3)提出了一種有效的BTF壓縮方法。將簡單BTF樣本區(qū)域分解成整個(gè)區(qū)域統(tǒng)一低頻光照函數(shù)和逐象素變化的高頻細(xì)節(jié)函數(shù)兩部分，低頻光照函數(shù)反映整個(gè)樣本區(qū)域的整體光照效果，高頻函數(shù)生成各個(gè)象素的細(xì)節(jié)。對復(fù)雜樣本區(qū)域則自適應(yīng)地將象素聚集成幾類，并在各個(gè)象素類內(nèi)對視線采樣方向進(jìn)一步自適應(yīng)地聚類。在各個(gè)視線類內(nèi)分別擬合一個(gè)低頻光照函數(shù)，并求象素在各個(gè)視線內(nèi)的高頻函數(shù)，低頻函數(shù)與高頻函數(shù)的和重建了象素在相應(yīng)視線類內(nèi)的視覺效果。本文還利用GP