基于光照线性子空间的人脸图像识别研究

以前的研究已经证明,在变化光照条件,甚至多个光源和阴影存在的情况下,对象（尤其是人脸）所形成的图像能够被低维线性子空间有效地表示。Lee证明了存在9个光源方向的统一配置,任一对象在这些统一配置光照方向下的9幅图像所组成的线性子空间,能够很好地表示该对象所有光照情况,并且达到了很好的识别性能。但它要求每一对象在统一配置光照方向下的9幅图像作为训练集,这一要求限制了它在实际中的应用。此外,商图像方法中简单的三维点光源模型无法很好地近似任意光照情况,因此,提出一种基于九维线性子空间的改进的商图像方法,并利用改进后的商图像方法合成对象在统一配置光源方向下的9幅图像,克服了Lee所提方法的不足。该文方法较好地满足了商图像方法的理论前提,从而达到了较好的图像合成和人脸识别性能。     

一种真实物体表面反射属性采集与建模方法

为了快速获取物体表面反射属性数据和三维几何数据,研制了一套包括相机、光源、三维扫描仪、控制系统等的物体表面反射属性数据采集系统,在此基础上,提出一种单材质物体表面反射属性建模方法.该方法根据物体反射特性对漫反射与镜面反射分别建模,能够逼真地构造出物体表面反射属性模型,并且保证了参数求解的稳定性.最后设计并实现了反射属性模型编辑工具.实验结果表明,利用该编辑工具可以实时、可视地调整模型参数,从而满足用户对反射属性模型编辑的需求.     

基于微观图像的加工表面3维形貌重建算法研究

切削加工表面由于微观不平度及镜面效应的存在,使得照射其上的光线具有多次散射及后向散射的特性,从而影响了以工件表面图像3维重建形貌的精度。提出了一种基于二向反射分布函数的表面重建算法,构造了以Hapke模型表达的金属切削表面重建方程。该算法以重建方程离散化为手段,计算出光源和物体的倾角和偏角,得到光源和物体的梯度值,最后采用全微分方程对物体表面高度进行恢复。通过对实际切削加工表面图像3维形貌重建结果与触针式测量结果的对比表明,重建形貌粗糙度轮廓贴近实测粗糙度轮廓,证明了本文算法的准确、有效性,为加工表面3维形貌的重建提供了新的思路和方法。     

基于BRDF 和GPU 并行计算的全局光照实时渲染

基于光线追踪,将屏幕图像像素分解为投射光线与场景对象交点面片辐射亮度和 纹理贴图的合成,每个面片的辐射亮度计算基于双向反射分布函数(BRDF)基的线性组合,并通 过图形处理器(GPU)处理核心并行绘制进行加速,最后与并行计算的纹理映射结果进行合成。 提出了一种基于BRDF 和GPU 并行计算的全局光照实时渲染算法,利用GPU 并行加速,在提 高绘制效率的前提下,实现动态交互材质的全局光照实时渲染。重点研究：对象表面对光线的 多次反射用BRDF 基的线性组合来表示,将非线性问题转换为线性问题,从而提高绘制效率; 利用GPU 并行加速,分别计算对象表面光辐射能量和纹理映射及其线性组合,进一步提高计算 效率满足实时绘制需求。     

一种Blinn-Phong BRDF红外反射模型的研究

针对红外场景仿真中辐射反射分量运算复杂、真实感欠缺等问题,提出一种Blinn-Phong BRDF红外反射模型,并基于Unity平台将其应用于三维红外仿真场景。该方法在对实测红外图像进行阈值分割的基础上,利用简化辐亮度运算和红外成像过程的仿真链路反演模型,求解目标表面温度值,根据红外辐射原理与可见光光照模型的理论相似性,将改进的Blinn-Phong光照模型移植到红外波段,并引入双向反射分布函数提高仿真精度,提出Blinn-Phong BRDF红外反射模型;最后基于该辐射反射模型构建零视距仿真场景,同时将仿真图像与实测图像进行比对,验证了反射模型的可信度和有效性。实验结果表明,提出的红外反射模型既有较高的仿真效率,又能够较好地模拟红外反射的高光现象,满足红外视景仿真对辐射反射的要求。     

动态非均质半透明物体的实时绘制算法

现有的对半透明物体的绘制算法中大部分都是为均质材质设计的,虽然有少数算法可以绘制非均质材质,但效率不高,为此提出一种图形硬件加速的动态非均质半透明物体的实时绘制算法.首先将模型的采样点组织成八叉树的形式,将双向次表面散射反射函数(BSSRDF)表达绑定为顶点属性,同时充分利用图形硬件的并行性来实现八叉树的快速建立和遍历;然后以树的结点之间的空间距离和材质的相似度为准则提出一种新的采样方法来提高表面积分的效率.由于整个过程不需要任何预计算,因此该算法可以很容易地扩展到动画场景或者变化的材质,并且还可以灵活地选择BSSRDF的表达方式.实验结果表明,文中算法可以达到实时的绘制帧率和良好的视觉效果.     

基于像素聚类的空间变化表面材质建模

针对空间变化表面材质的反射属性提出了一种基于图像的轻量化建模方法.仅需利用消费级手机,在环境光和点光源下分别对平面材质样本拍摄一幅图像,即可计算重建其表面的双向反射分布函数(svBRDFs)参数图、法向量图、切向量图等材质属性.其中对BRDF参数的拟合采用了一种基于像素聚类的策略,即假定具有相似外观和结构特征的像素属于...     

基于线性子空间和商图像理论的人脸光照补偿

光照是影响人脸识别率的主要因素,它已成为人脸识别技术发展的瓶颈。根据商图像理论,在所构造的低维训练集上对待识别的图像进行光照条件估计,通过加光和去光两种方法,实现了光照补偿的目的,并通过识别实验验证了其补偿效果。     

利用球谐方法分散计算场景的全局光照

作为一种特殊的光照模型,辐射度在图形学中有着重要的应用.然而,由于其计算的复杂性,辐射度方法一直得不到广泛的应用,特别是在动态场景中.提出一种基于辐射度算法的全局光照实时加速算法,在原有基于点采样进行场景的全局光照近似的基础上,提出了不同的点采样计算方法,以提高辐射度方法对动画场景的适应性.算法对场景中的物体建立六面体包围盒,并在包围盒各顶点设置采样点,这样就可以在环境变化对其光照影响不大的情况下采用原有的计算结果,实现辐射度算法在动态场景中的计算加速.同时,对场景中的每个物体的光照,利用立方体映射计算直接光照;而对物体间的能量交换采用点采样方法进行近似计算并利用附近采样点的光照插值作为物体的光照.实验结果表明,该算法可以减少大量的间接光照计算,提高了辐射度算法的效率.     

使用半球谐函数进行的快速全局照明计算

提出一种基于蒙特卡洛积分,利用半球谐函数对光滑平面进行的快速全局照明计算方法。该方法通过在光滑平面上的辐亮度进行取样,然后把其放进高速缓存器中,经过计算再对其它点进行插值。为了提高计算速度,物体表面的入射辐亮度被半球谐化,并且物体表面的双向反射率分布函数也被定义成两个半球面上的笛卡儿积。插值时,利用梯度方向插值,并且用了一种简便的方法来计算一个点的梯度。该方法能极大提高了全局照明的计算速度。这对于照明工程、高质量的动画制作及虚拟现实等领域都具有非常广阔的应用前景。     

环境贴图在VR系统中的应用研究

为了把环境贴图应用于VR系统中,实现场景对象的真实感绘制,首先从分析球面调和函数入手,提出了漫反射环境纹理图的快速计算方法。在研究镜面反射模型时,提出采用箱式滤波器代替Phong余弦函数滤波的方法,从而简化了镜面反射环境纹理图的滤波计算。在实现阶段,采用立方体环境纹理图表示场景光照环境,并对纹理图进行分级细化从而提高了绘制效率。实验表明,该方法实现了物体漫反射和镜面反射的快速绘制,非常适合虚拟现实应用。     

基于MATLAB的球谐函数M函数库

以MATLAB为设计语言,开发了系列用于原子轨道球谐函数Y_(1m)(θ,φ)如s、p、d、f原子轨道及sp~3和d~2sp~3杂化轨道角度函数可视化的精确、快速、简便的m函数库。根据球坐标的自变量定义域:φ∈[0,2π]、θ∈[0,π],设定离散的自变量值T,P,对球谐函数Y_(1m)(θ,φ)及杂化轨道角度函数的解析式进行计算机程序化,根据解析式计算对应的R值,然后由MATLAB矩阵变换命令[X,Y,Z]=sph2cart(T,P,R)和绘图命令mesh(X,Y,Z)实现球谐函数Y_(1m)(θ,φ)及杂化轨道角度函数的可视化。详细介绍了程序设计思路、编写方法,给出了球谐函数Y_(1m)(θ,φ)及杂化轨道角度函数的解析式数组算法表达式、m-file绘图程序和运行结果。     

Computer-aided appearance design based on BRDF measurements

This paper presents a comprehensive and efficient framework for computer-aided appearance design based on BRDF (bidirectional reflectance distribution function) measurements. It covers all stages of a new product development including acquisition, processing and modeling of reflectance data, interactive rendering and evaluation of material appearance, and manufacturing operations. The proposed method eliminates the need of making a real physical prototype by providing a reliable surface appearance design process in which he/she can faithfully simulate the final surface appearance in the early design stage of a product. In addition, it enables us to manufacture the coating surface the same as the computer simulated surface from the known coating specification. The accuracy test between a real sample and the computer simulated one demonstrates that the proposed method satisfies an acceptable level of accuracy for industrial applications. A case study has been conducted to evaluate the user preference on the surface appearance of a digital handheld device which contains a combination of different coating surfaces. The case study successfully demonstrates that the user preference can be identified using the proposed method while changing the combination of different coating surfaces represented by BRDFs considering factors such as surrounding environments and age groups.     

基于光辐射预计算的场景实时绘制算法

光辐射传输预计算对于提高场景绘制效果很关键。对光辐射传输预计算进行了研究,提出了一种基于SH的光辐射传输预计算的算法,在低频环境光照条件下实时生成漫反射物体。将光源分布函数和光辐射传输函数分别用SH进行分解,则出射光强为两者生成的系数向量点积。绘制的场景中包含了阴影,相互反射等全局光照效果。实验结果表明算法逼近程度好,绘制质量高,具有一定的实用价值。     

基于多尺度量子谐振子算法的相空间概率聚类算法

针对大型集群难以进行任务调度和资源分配的问题,提出一种基于多尺度量子谐振子算法的相空间概率聚类算法（PSPCA-MQHOA）。首先,将集群工作状态投影到相空间中,把复杂的集群工作状态转化为相空间中的点集;进而,将相空间网格化,形成多尺度量子谐振子算法（MQHOA）以处理离散目标函数;最后,利用MQHOA优化过程中波函数变化的概率解释对集群节点进行概率聚类。PSPCA-MQHOA继承了MQHOA物理模型明确、搜索能力强、结果精确等优点,并且由于以相空间作为离散化的目标函数,迭代次数大大减少。实验结果表明PSPCA-MQHOA能适用于多种负载状态的集群。     

基于层级多任务BERT的海关报关商品分类算法

海关商品申报场景下,需采用分类模型将商品归类为统一的海关(HS)编码.然而现有海关商品分类模型忽略了待分类文本中词语的位置信息,同时HS编码数以万计,会导致类别向量稀疏、模型收敛速度慢等问题.针对上述问题,结合真实业务场景下人工逐层归类策略,充分利用HS编码的层次结构特点,提出了一种基于层级多任务BERT(HM-BER...     

一种新的模糊支持向量机多分类算法

在模糊多分类问题中,由于训练样本在训练过程中所起的作用不同,对所有数据包括异常数据赋予一个隶属度。针对模糊支持向量机（fuzzy support vector machines,FSVM）的第一种形式,引入类中心的概念,结合一对多1-a-a(one-against-all)组合分类方法,提出了一种基于一对多组合的模糊支持向量机多分类算法,并与1-a-1(one-against-one)组合和1-a-a组合的分类算法比较。数值实验表明,该算法是有效的,有较高的分类准确率,有更好的泛化能力。