基于諧波圖片的重光照技術研究.pdf

1、基于圖像的渲染技術是計算機圖形學的重要分支，是圖像與信號處理、虛擬現(xiàn)實與計算機圖形學深入交叉互動的技術成果。該技術將真實或近似于真實的物體與環(huán)境重現(xiàn)于虛擬環(huán)境中，對于提升用戶的真實感與沉浸感有著極其重要的作用。而基于圖像的重光照技術是其中一個重要方向，也是近年來圖形技術研究中的一個熱點。該技術通過對現(xiàn)實物體與環(huán)境的采集，經過重新合成渲染成重光照結果，從而逼真的體現(xiàn)出環(huán)境對目標物體的光照影響。本文主要著眼于基于圖像的重光照技術，該技術是實

2、現(xiàn)重光照的一個重要而且現(xiàn)實的方法。重光照技術主要經過采集數據、處理數據以及合成運算三個步驟，根據采集數據和處理數據的方法的不同有不同的研究的方向。最主要的兩大類方法是依采集數據的目的劃分：基于模型的重光照技術對物體進行模型重建，并逆向還原出物體反射屬性，但受限于模型重建技術的精度和成本，在物體表面幾何結果和光照條件復雜的情況下很難進行；基于圖像的重光照技術對物體在定制的光照條件下進行采集，利用基函數進行運算，但采集過程過長限制了重光照技

3、術的發(fā)展。本文將熱點技術球面諧波理論與重光照技術相結合，利用球面諧波理論對球面上函數有效的離散表示，減少重光照需采集的基圖片的數量和時間，降低重光照運算過程的時間和空間用量，彌補傳統(tǒng)重光照技術對真實物體反射信息采集量巨大，由此帶來的采集慢渲染慢的缺點。本文主要討論并完成了以下幾方面工作：首先對于基于圖像的重光照技術的相關研究與發(fā)展進行了總結和闡述，介紹了該技術的意義、定義以及分類。之后簡述了球面諧波理論的原理和意義，及其在重光照技術中的

4、表示和應用方法。對球面諧波作為基函數對采集基圖片方法的改變和對光照和反射的球面諧波表示進行了探討和實踐，利用其有效的表示方法和運算精度的優(yōu)點獲得重光照結果。對重光照過程算法、流程以及存儲空間等方面進行了細節(jié)與過程上的優(yōu)化，并分析和利用GPU的并行計算能力對重光照運算進行了加速，獲得了效率上的顯著提高。實驗結果表明，在本文提出的重光照過程和優(yōu)化加速方法下能夠快速地采集基圖片和進行重光照計算，在同一套諧波圖片的基礎上可以實時地獲得變換光源的