免费论文摘要：物体材料质量曲射属性建立模型本领接洽

如实寰球中的物体是由各别材料质量形成的，那些材料质量具备各别的表面属性，它们与光彼此效率不妨爆发充分的光学局面。运用计划机本领传神表现那些光学局面，在假造实际、数字文娱、文明遗产养护等范围具备普遍的运用价格。物体表面属性由物体极点空间场所、普照情况、视点场所等多种元素共通确定，在计划机图形学中普遍运用高维数据或高维因变量举行刻画，这引导物体表面属性的数据搜集与建立模型格外艰巨。正文在国度天然科学基金名目“真什物体外表属性建立模型与绘制本领接洽(60773153)”的帮助下，环绕如实寰球中物体材料质量表面属性的数据搜集与建立模型发展接洽处事，接洽功效如次：(1) 研制了一套物体材料质量表面曲射属性数据搜集体例BH_DOME。该体例囊括硬件和软硬件两个局部：硬件局部囊括一个直径2.8米的半球状钢架，上头过载了22台可控数码相机和238个光源，经过多光源与多相机的同步触发遏制硬件体例，不妨赶快地搜集各别普照和视点前提下的物体图像；软硬件局部囊括鉴于剧本的同步触发遏制搜集软硬件体例，遏制BH_DOME中相机、光源等多个元素，以及数据标定体例，实行BH_DOME体例中相机、光源、三维扫描仪等元素的标定，最后将搜集图像数据变换为表面属性数据。(2) 对准各向异性单材料质量物体外表材料质量曲射属性的建立模型题目，提出了一种可编纂的、鉴于数据启动(Data-Driven)双向曲射散布因变量(Bidirectional Reflectance Distribution Function, BRDF)建立模型本领，经过矩阵领会算法将高维BRDF数据领会为多组一维弧线，将BRDF私有的物理属性变化为矩阵领会进程的牵制前提，运用带牵制的线性最小二乘优化算法实行矩阵领会，保护所获得的一维弧线不妨直觉地表白某一类光学局面，具备较强编纂性。平面物体曲射属性数据搜集进程中，因为外表只生存一个法向量，引导BRDF数据搜集密度不及，为此给出了一种鉴于二维专心正方图的BRDF数据参数化办法，并在此普通上，提出了一种鉴于拉普拉斯方程的BRDF分割数据插值算法，运用所搜集的BRDF数据插值获得光源目标设置域上未搜集到的BRDF数据，普及BRDF样品数据的散布密度。(3) 对准由多种材料质量形成物体的外表材料质量曲射属性建立模型题目，提出了一种鉴于Kernel Nyström的空间变革双向曲射散布因变量(Spatially-Varying Bidirectional Reflectance Distribution Function, SVBRDF)数据启动建立模型本领。开始重构所有采集样品空间的SVBRDF数据，而后将其领会为表白观点域变革的几何基本材料质BRDF，以及表白空间域变革的基本材料质BRDF权重散布图这两类具备可编纂意旨的紧充数据表白办法。对准SVBRDF数据量大、重构进程功夫开支大的题目，提出了一种鉴于Kernel Nyström的SVBRDF数据重构算法，将SVBRDF数据构造为二维矩阵，运用较少采集样品点的SVBRDF数据，赶快地重构所有采集样品空间的SVBRDF数据；对准基本材料质BRDF的求解题目，提出了一种贯串聚类与线性最小二乘优化的基本材料质BRDF求解算法，保护了所求解基本材料质BRDF之间的线性无干性；运用带牵制的线性最小二乘优化算法按照基本材料质BRDF及重构的SVBRDF数据计划一切采集样品点处各基本材料质BRDF的权重搀和因子，实行SVBRDF的建立模型。(4) 对准动静非平均单散射介入介质建立模型题目，提出了一种鉴于多辨别率体数据的非平均单散射介入介质建立模型本领。为了传神地重构出非平均单散射介入介质密度场的高频变革详细，提出了一种刻画介入介质密度场以及光彩传递属性的介入介质模子，由高辨别率体数据、介入介质接收系数和介入介质散射系数形成。按照辐射度传递方程，建立搜集图像像素值与介入介质模子参数之间的表白式，将非平均单散射介入介质模子求解题目变化为非线性数值优化题目。对准高辨别率体数据下洪量体素密度值同声求解功夫开支很大的题目，提出了一种鉴于多辨别率体数据渐渐求精的优化算法，普及了优化功效；提出了一种适合搜集图像像素值明暗散布顺序的密度场体数据初始化算法，为非线性数值优化算法供给较好初值；对准辐射度传递方程计划搀杂题目，提出了一种矫正的Ray Marching介入介质绘制本领；非线性数值优化进程中洪量体素密度值的梯度求解格外耗费时间，为此提出了一种鉴于GPU的多体素并行梯度计划算法。以卷烟为例考证了咱们的建立模型本领，只须要输出8幅图像就不妨回复所搜集烟的介入介质模子，同声维持其详细消息，并不妨在大肆新视点下绘制出传神的烟图像。之上局部接洽功效仍旧运用于数字博物院关系项手段树立，并博得了杰出的功效。

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