基于互联网照片集的室外场景重光照技术研究与实现

1144766066 · 发表于 2022-4-28 15:34:59

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真实场景重光照技术是虚拟现实、计算机图形学和计算机视觉等领域的重要研究内容。随着数码相机和互联网的普及，海量互联网照片成为宝贵的信息资源，基于互联网照片集重光照题目成为新的研究热点和难点。本文在国家自然科学基金项目“基于互联网照片集的室外静态场景建模技术研究(60773153)”和北京市自然科学基金项目“物体表面复杂材质反射属性建模技术研究(4102037)”的资助下，开展了相关研究，并取得了如下成果：1. 设计并实现了一种各向同性基材质库，其数据组织方式包括基于数据驱动的密集存储形式和基于参数化模型的轻量级存储形式，实现了从密集存储数据拟合参数化模型并根据拟合的参数快速聚类基材质的方法。基材质库的数据来源充分利用了开源数据，同时利用物体表面反射属性采集系统Dome实现了各向同性基材质表面反射属性的快速采集及库存储数据的构建。2. 实现了一种高效的全频环境光照绘制方法，该方法从光传播方程出发并采用辐射度表示环境光照强度，环境中各点辐射度是环境光照、材质表面反射属性和几何可见性函数三者在单位上半球的积分结果。算法预采样三要素的静态数据，并将预采样结果投影到小波空间，存储小波系数；绘制时根据当前顶点法向量方向和视线方向索引预计算的小波系数，作三重小波积积分算得顶点颜色值。3. 针对三重小波积积分绘制框架提出了基于各向同性BRDF线性表达未知BRDF的方法，将未知BRDF表达为基材质的线性组合，而基材质进一步表达为各向同性基材质BRDF的线性组合，由此拓展了绘制框架的数据使用范围并构建了线性依赖BRDF基的绘制方程；同时设计了正向绘制算法的多项优化工作，主要优化策略包括并行加速、小波非线性近似、动态规划。4. 针对互联网照片集，基于各向同性基材质库和三重小波积积分绘制框架，实现了基于互联网照片集同时建模物体表面反射属性及环境光照算法。算法对互联网照片作相关预处理后，预恢复出物体几何模型，基于已知的几何模型从正向绘制方程出发将逆向求解题目转化为BRDF和环境光照的双线性优化题目，并使用双边线性优化迭代求解BRDF和环境光照。

基于互联网照片集的室外场景重光照技术研究与实现

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