边界光场

提出一种新的基于图像的绘制方法——边界光场．该方法基于3D全光函数的思想，并使之与场景几何相结合．该方法克服了已有的IBR漫游系统的一些缺陷，利用自适应的的全光采样模式，根据场景复杂度或用户要求组织采样数据，降低了场景数据量；由于场景几何的参与，纠正了较大的深度变形；新的采样数据组织模式去除了对漫游范围的限制．文中方法可有效地应用于虚拟或真实场景漫游系统中．     

辐射度场景中双向纹理函数表面的绘制

双向纹理函数(BTF)表面一般采用点采样数据来定义表面的光照属性,因而这类表面很难运用基于面片分割的辐射度方法进行绘制,提出一种将辐射度算法扩展到包括BTF表面场景的有效方法.对表面的BTF样本区域首先进行像素聚类,再在各个像素类内对视线采样方向做进一步自适应的聚类,在各个视线类内像素分别拟合一个低频光照甬数,并求它们在各个视线类内光照细节的高频光照函数.低频光照函数作为该表面区域的平均反射属性参与辐射度计算,生成场景的整体光照效果;然后利用计算的辐射度值和高频光照函数重建该表面区域的BTF材质细节.文中方法不仅取得了较高的压缩效率,而且在BTF材质表面产生了辉映等全局光照效果.最后利用硬件实现了视点快速改变时的场景绘制.     

视点重要度驱动的自适应光子追踪

针对随机光子追踪方法绘制光照条件困难的场景的效果差、收敛慢问题,提出一种基于视点重要度的自适应光子追踪方法.首先根据场景的视点重要度构造视点重要度图,并基于视点重要度和光子路径可见性来构造新的重要性函数;然后结合自适应马尔科夫链蒙特卡洛方法和分布交换技术采样该函数,以产生新的光子路径;最后设计了一种新的采样分布选择策略,先计算执行分布交换的概率,再根据概率决定生成新路径的采样分布.实验结果表明,该方法能高效地绘制困难光照场景,绘制结果具有较高的质量.     

包含反射、折射和焦散效果的全局光照快速绘制方法

基于分治的思想,提出一种能够交互绘制直接光照、间接光照、反射、折射、焦散等多种效果的全局光照近似计算方法.该方法采用粗粒度的体结构来模拟低频间接光照,利用细粒度的图像对场景进行采样,计算反射、折射和焦散效果;将粗粒度的体采样和细粒度的图像方法相结合,提出了包含多次递归反射、折射的延缓收集缓冲区构建方法、基于体素的双向光照收集方法以及多分辨率自适应光照收集方法.与光子映射方法相比,文中方法更快,针对完全动态的场景绘制速度在10～30帧/s之间;与其他加速单一效果的方法相比,该方法不但可以快速准确地计算间接光照,而且包含了多种镜面效果,绘制效果逼真,显著增强了真实感.     

基于图像的点云建模及其真实感绘制

从视觉凸壳的理论出发,提出了一种基于图像的真实物体的点云建模和绘制方法。在建模方面,首先从不同视点采集目标物体的图像,然后对采样图像所形成的视觉凸壳进行均匀的点采样。同时,利用等间隔索引表来组织每幅采样图像的轮廓边,从而提高了建模效率。在绘制方面,首先分析目标物体在各种不同光照条件下的图像,并得到点云模型的离散反射属性,然后通过优化的插值方法实现真实感的绘制效果。实验表明,该方法的建模速度快,绘制结果具有很强的真实感。     

日光照射场景真实感图形的混合绘制方法

由于日光模型的复杂性,逼真地绘制日光照射下户外场景的真实感图像是一个困难的问题。目前的绘制方法或者因为采用的模型过于简单而真实感程度差,或者绘制过程过于复杂耗时而影响其应用。应用图像相似度理论,提出了一种综合使用基于几何和基于图像的混合绘制方法。绘制过程分为两步,首先,使用简单的光照模型近似绘制场景,然后,采用基于图像的绘制和处理方法补充第一步无法表现的效果。由于采用了基于图像相似度理论的方法,能够克服基于图像绘制技术需要处理巨大数据量的缺点。用这种两步法绘制自然光照下的户外景物,只需要简单的光照模型和物体材质属性以及很少的数据存储量。该方法在真实感程度、绘制速度和数据存储量三者间取得了比较好的平衡,绘制建筑物的实验证明了方法的有效性。     

基于图像的图形生成系统中的虚拟摄像机模型

一、引言基于图像的计算机图形生成方法是基于模拟的计算模型,该方法有一定的局限性和不足。首先建立场景的几何模型是一件繁琐的工作。其次,在绘制时,计算的复杂性与场景和光源的复杂性相关。最后生成图像真实感不够。而基于图像的计算机图形生成方法是基于全景函数的计算模型,得到完整的全景函数是十分困难的。因此通过对周围场景的拍摄图像等价于对全景函数的稀疏采样。该方法克服了基于几何方法的不足,产生的效果具有图片真实感的效果,其次绘制速度与场景复杂性无关,生成计算机模型方便容易。且不需要最贵的硬件。它是近来的研究热点。基于图像的计算机图像生成方法     

从同心拼图中恢复深度信息

同心拼图（Concentric Mosaics,CM)是一种重要的基于图像的绘制方法。如果利用深度信息则可以进一步提高绘制质量并减少数据量。作者发现在CM序列中也存在着近拟的极线平面图像（Epipolar Plane Image,EPI）,而且像点在EPI图像上的轨迹斜率和物点的深度呈近似线性关系。基于此发现,该文提出了一种从CM序列中自动动恢复深度信息的方法。这个方法首先利用EPI图像的频谱分析对场景的深度分布范围做出估计,然后根据全光采样的原理在EPI的斜率空间均匀的分割投票箱,并对给定窗口内频谱能量进行投票,以求得能量的最大方向,从而获得这个窗口所对应的深度,最后组合成CM的场景深度图,实验结果证实了上述方法的有效性。     

实时全局重光照算法

提出了一个实时全局重光照算法．算法利用重建的几何模型和沿不同光照方向的预采样图像恢复材料的反射属性，通过这些属性得到了面片在不同采样图像上的间接光照和环境光照．并用低价基函数将它们拟合．重光照绘制时，将恢复的材料属性应用于光照明模型计算出直接光照分量问接光照和环境光照分量由低阶基函数获得．物体表面细节则通过求解表面法向和材料属性的扰动量重建.实验结果表明，算法有效地重建了全局光照明效果和表面细节，生成的阴影边缘清晰，且绘制速度迭到实时．     

基于图像的光照模型的研究与实现

为了把计算机生成的虚拟物体更好地融入真实场景的实拍照片中，实现光照一致性的效果，提出了一个基于图像的光照模型，它使用光测图作为光源从而实现对场景的照明。在研究基于图像的局部光照模型时，又提出了双向折射率分布函数这一概念，从而简化了局部光照模型的设计。在实现阶段，采用立方体环境映照来表示场景，采用光测图记录环境映照中光辐射的分布信息，从而提高了绘制效率。实验表明，本模型较成功地实现了光照一致性，在增强现实、图像合成等方面具有很大的应用价值。     

The plenoptic illumination function

Image-based modeling and rendering has been demonstrated as a cost-effective and efficient approach to virtual reality applications. The computational model that most image-based techniques are based on is the plenoptic function. Since the original formulation of the plenoptic function does not include illumination, most previous image-based virtual reality applications simply assume that the illumination is fixed. We propose a formulation of the plenoptic function, called the plenoptic illumination function, which explicitly specifies the illumination component. Techniques based on this new formulation can be extended to support relighting as well as view interpolation. To relight images with various illumination configurations, we also propose a local illumination model, which utilizes the rules of image superposition. We demonstrate how this new formulation can be applied to extend two existing image-based representations, panorama representation such as QuickTime VR and two-plane parameterization, to support relighting with trivial modifications. The core of this framework is compression, and we therefore show how to exploit two types of data correlation, the intra-pixel and the inter-pixel correlations, in order to achieve a manageable storage size.     

A virtual reality system using the concentric mosaic: construction, rendering, and data compression

This paper proposes a new image-based rendering (IBR) technique called "concentric mosaic" for virtual reality applications. IBR using the plenoptic function is an efficient technique for rendering new views of a scene from a collection of sample images previously captured. It provides much better image quality and lower computational requirement for rendering than conventional three-dimensional (3-D) model-building approaches. The concentric mosaic is a 3-D plenoptic function with viewpoints constrained on a plane. Compared with other more sophisticated four-dimensional plenoptic functions such as the light field and the lumigraph, the file size of a concentric mosaic is much smaller. In contrast to a panorama, the concentric mosaic allows users to move freely in a circular region and observe significant parallax and lighting changes without recovering the geometric and photometric scene models. The rendering of concentric mosaics is very efficient, and involves the reordering and interpolating of previously captured slit images in the concentric mosaic. It typically consists of hundreds of high-resolution images which consume a significant amount of storage and bandwidth for transmission. An MPEG-like compression algorithm is therefore proposed in this paper taking into account the access patterns and redundancy of the mosaic images. The compression algorithms of two equivalent representations of the concentric mosaic, namely the multiperspective panoramas and the normal setup sequence, are investigated. A multiresolution representation of concentric mosaics using a nonlinear filter bank is also proposed.     

变化光照的对象图像合成

光照是真实感图形绘制和许多图像应用中的一个非常重要的因素.提出了一种完全基于图像的方法来反映光照变化在绘制对图像时的影响.所提出的方法不是直接去估计对象反射模型中的参数,或是去拟合BRDF函数,而是用奇异值分解(SVD)来拟合Lambertian 对象在光照和几何朝向变化情况下的所有图像集合.其中,光线方向的解析表达可以由样本图像、基图像以及已知类对象的图像集导出,对象在新的光线方向下的图像可通过适当地线性组合基图像而有效地绘出.另外,利用对SVD系数的线性插值可以生成反映对象几何朝向和光线变化的连续变形     

柱面全景图像拼合算法研究

IBR技术是近几年来在基于传统几何图形建模方法基础上发展起来的一种新的绘制方法，它用数码相机拍摄到的或计算机生成的照片来绘制新视点处的图像，具有绘制速度与场景的复杂度无关的特点。论文从实际应用的角度，提出并实现了图像拼合的新算法，新算法结合了手动拼合与自动拼合算法的优点，既可用于全景空间图像拼合，亦可用于普通图像的拼合，效率高。     

Combining estimators for Monte Carlo volume rendering with shading

Monte Carlo volume rendering (MCVR), which allows for generating X-ray like images, offers significant advantages over existing volume rendering techniques in terms of time and memory complexity. The classical shading for MCVR, however, results in a low quality image. In this paper, a so-called estimators combining technique is presented that estimates a realistic rendering using the Lambertian reflection illumination model. Such a technique is particularly adapted to changes in viewing and lighting, and provides high quality shading images exhibiting strong shape and spatial relationship of objects.     

变化光照目标图像合成的球调和方法

光照是真实感绘制技术中的一个关键因素。研究了朗伯反射的球调和表示，提出了一种基于球调和函数的任意光照目标图像生成方法。该方法在给定目标基图像及其对应光照属性的基础上，通过基图像数据矩阵的奇异值分解（SVD）分离场景环境光分量、反演计算场景反射率和表面法向量等。新光照条件下绘制图像时，采用四阶球调和函数拟合入射光和朗伯反射核计算直接光照；间接光照采用分离出的基图像环境光分量拟合。实验表明：该方法能够保证绘制精确度，适合复杂光照条件下的目标图像生成。     

视觉检测中的光照强度优化研究

为了实现自适应控制光照强度,保障视觉检测系统获得高质量原始图像,研究了彩色图像成像感知模型,建立了图像灰度值与光源光照强度的关系,提出基于HIS彩色空间,单独使用I分量进行光照强度评价,给出了基于数字图像的清晰度和高频信息的光照强度评价函数,并设计了光照强度调控实验系统,通过实验分析了不同测度函数对光照强度变化的评价结果,取得了与人类主观评价一致的结果。实验结果表明,通过提出的方法控制光源强度,可以使视觉系统获得高质量的原始图像,保证检测的质量和精度。     

Reducing Plenoptic Camera Artifacts

The focused plenoptic camera differs from the traditional plenoptic camera in that its microlenses are focused on the photographed object rather than at infinity. The spatio‐angular tradeoffs available with this approach enable rendering of final images that have significantly higher resolution than those from traditional plenoptic cameras. Unfortunately, this approach can result in visible artifacts when basic rendering is used. In this paper, we present two new methods that work together to minimize these artifacts. The first method is based on careful design of the optical system. The second method is computational and based on a new lightfield rendering algorithm that extracts the depth information of a scene directly from the lightfield and then uses that depth information in the final rendering. Experimental results demonstrate the effectiveness of these approaches.