基于圖像的帶高光物體的形狀和反射屬性建模技術(shù)研究.pdf

1、基于圖像的建模一直以來都是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域內(nèi)研究的基本問題,其目標(biāo)是恢復(fù)物體和場(chǎng)景的幾何形狀。雖然目前3D激光掃描儀已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)的形狀數(shù)據(jù)來源,但是基于圖像的建模也有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):經(jīng)濟(jì)、方便、適用場(chǎng)合廣泛。隨著數(shù)字相機(jī)和攝像機(jī)的普及使用,這些優(yōu)勢(shì)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(fù)形狀,同時(shí)也能獲取表面紋理,可以用于基于3D模型的真實(shí)感繪制。基于圖像的建模技術(shù)在可視化、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、目標(biāo)識(shí)別、虛擬現(xiàn)實(shí)、游戲/電影

2、制作等方面有著廣泛的應(yīng)用。
　　 圖像中的基本信息即象素亮度,從物理學(xué)上說來自于場(chǎng)景中各點(diǎn)的輻射度。輻射度是各點(diǎn)材質(zhì)對(duì)環(huán)境光線作用的結(jié)果。對(duì)于大多數(shù)實(shí)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(duì)于物體形狀、質(zhì)感和環(huán)境光源的感知都起著重要的作用,因而在真實(shí)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(fù)帶來了困難。本文針對(duì)帶高光物體的表面形狀及其反射性質(zhì)重建,進(jìn)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(dòng)態(tài)范圍圖像)恢復(fù)物體形狀的方法。通過輻射度線性插值構(gòu)造一個(gè)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?yàn)槭褂昧宋锢硪饬x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(jìn)的Photometric Stereo算法。使用了一組具有預(yù)設(shè)的

4、不同粗糙度值的鏡面反射的線性組合來表達(dá)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(fù),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步恢復(fù)表面的反射性質(zhì)。
　　 3.提出了一種從真實(shí)物體中提取紋理的方法。將真實(shí)物體每種組成材質(zhì)的BRDF模型參數(shù)以及各點(diǎn)由不同材質(zhì)構(gòu)成的比例,形成一幅材質(zhì)權(quán)重圖。該圖作為紋理映射到3D物體上后,配合BRDF模型參數(shù)進(jìn)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