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1、基于圖像的重光照技術(shù)摘要基于圖像的重光照技術(shù)摘要增強現(xiàn)實是虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的一個前沿研究分支，是通過三維圖形技術(shù)和視覺跟蹤技術(shù)，將虛擬物體與現(xiàn)實景象相結(jié)合，使得三維虛擬圖形與現(xiàn)實的周圍環(huán)境從視覺上完美地融合在一起，來達(dá)到增強現(xiàn)實環(huán)境和人機交互的效果。隨著計算機科技的飛速發(fā)展和計算機處理圖像技術(shù)的突飛猛進，具有虛實結(jié)合和實時交互的增強現(xiàn)實技術(shù)在文物保護、文化娛樂、電影制作和工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域提出了越來越多新的要求。其中，重光照指的是使用真實世界的光照環(huán)境對虛擬物體進行光影上合成的過程，作為增強現(xiàn)實的重要因素，如何逼真地體現(xiàn)出環(huán)境對目標(biāo)物體的光照影響，逐漸成為近年來熱門的研究領(lǐng)域。本文主要著眼于基于圖
2、像的重光照技術(shù)，此類方法相對于傳統(tǒng)的幾何建模方法，無需美工對真實物體的精細(xì)建模和光照設(shè)計就能真實有效地模擬出物體在新的光照條件下的成像，大大降低了場景構(gòu)建的復(fù)雜度和渲染時間，并且具有更高的場景真實感，從而給用戶以身臨其境的體驗。現(xiàn)有的方法主要有兩類：一類是利用經(jīng)驗光照明模型和場景的幾何模型恢復(fù)物體材料的光照屬性，再根據(jù)這些屬性生成新的光照條件或新視點下的成像。這類方法允許用戶在場景中漫游并與之進行交互操作，但缺點就是需要知道場景的完整幾何信息和環(huán)境光照，且因為全局光照計算過大而很難達(dá)到實時。另一類方法基于場景中不同視點和光照方向的采樣圖像，選取合適的基函數(shù)對采樣圖像進行插值擬合等處理，獲得
3、以視點和光照方向為變量的重光照函數(shù)。函數(shù)包括了間接光照和環(huán)境光照的效果，且在重光照計算時速度較快。缺點就是由于此類方法需要對第I頁基于圖像的重光照技術(shù)摘要視點和光照方向構(gòu)成的高維空間進行密集采樣，數(shù)據(jù)量較大。本文提出并實現(xiàn)了結(jié)合基函數(shù)和圖像建模的重光照技術(shù)，在得到靜態(tài)場景的重光照結(jié)果的同時還可以變化視角觀察目標(biāo)物體在新的環(huán)境光照下的成像。論文主要論及以下幾方面工作：首先對基于圖像的建模和渲染的當(dāng)前研究與發(fā)展進行完整的總結(jié)和具體優(yōu)劣的闡述；然后針對項目具體的需求和問題確定圖像采樣裝置的設(shè)計，從而能夠方便地采集真實環(huán)境中目標(biāo)物體各個角度的樣本圖像；隨后分別從利用基函數(shù)和圖像建模兩個方向?qū)χ毓庹?/p>
4、技術(shù)進行探討，利用基函數(shù)計算快捷結(jié)果精確的優(yōu)點獲得靜態(tài)場景下的重光照結(jié)果，再結(jié)合圖像建模方法得到物體在一定視角范圍下幾何模型，結(jié)合兩者的結(jié)果實現(xiàn)視角變換下的重光照。由于使用了圖像建模的方法，并在圖像采樣過程中利用了鏡面反射的特性實現(xiàn)并行采樣，因此避免了對視點和光照方向構(gòu)成的高維空間進行密集采樣。實驗結(jié)果表明，在本文提出的模型框架下能夠達(dá)到快速采集樣本圖像和實時高效地完成靜態(tài)場景和變換視角下的重光照渲染。本文的實驗結(jié)果也提供了簡單的應(yīng)用重光照技術(shù)的增強現(xiàn)實例子。關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實，重光照,反射場，圖像建模第II頁IMAGE-BASEDRELIGHTINGABSTRACTIMAGE-BASEDR
5、ELIGHTINGABSTRACTAugmentedRealityisacutting-edgeresearchfieldinvirtualreality.Withthe3Dgraphicstechnologyandvisualtrackingtechnology,it’sabletocombinevirtualsceneswithrealobjectsseamlesslyandenhancehuman-computerinteractionexperience.Withtherapiddevelopmentofcomputervisionandcomputerimageprocessin
6、gtechnology,itraisesmorerequirementsintheheritageandculturereconstruction,entertainment,filmindustryandindustrialdesign.Thelightingeffectplaysaveryimportantpartinreal-virtualenvironmentcombination,whichusesreal-worldenvironmentlighttorendervirtualobjects.Thisparthasbecomeapopularfieldofstudyinrece
7、ntyears.Thisarticlefocusesonimage-basedrelightingtechnology,whichcansimulatehowtheobjectlookslikeundernewlightingenvironmentwithoutcarefulgeometricalmodelingandlightadjustment.Itgreatlyreducesthecomplexityofbuild
