Scalable Realistic Rendering with Many‐Light Methods

Recent years have seen increasing attention and significant progress in many‐light rendering, a class of methods for efficient computation of global illumination. The many‐light formulation offers a unified mathematical framework for the problem reducing the full lighting transport simulation to the calculation of the direct illumination from many virtual light sources. These methods are unrivaled in their scalability: they are able to produce plausible images in a fraction of a second but also converge to the full solution over time. In this state‐of‐the‐art report, we give an easy‐to‐follow, introductory tutorial of the many‐light theory; provide a comprehensive, unified survey of the topic with a comparison of the main algorithms; discuss limitations regarding materials and light transport phenomena and present a vision to motivate and guide future research. We will cover both the fundamental concepts as well as improvements, extensions and applications of many‐light rendering.     

温室光照度控制系统

阐述了一个基于单片机的温室光照度控制系统,利用数字式光照度传感器（BH1750FVI）检测温室内外的光照度,根据不同作物生长所需的适宜光照范围,选择挡上遮光膜或开启一定数量的补光灯。此系统有自动控制和手动控制两种工作模式。在自动控制模式下,根据选定的作物的种类自动使温室光照度保持在作物所需的范围,在手动控制模式下,遮光膜的打开和遮盖以及补光系统的开启都需要人为来完成。试验表明：该系统可以弥补人工控制误差大、效率低等缺陷,具有操作简单、使用方便的优点,具有较强的实用性。     

旋转轴对称LED均匀照明系统设计方法

基于边缘光学理论,提出了一种应用于LED照明的光学系统设计方法,分别实现基于透镜和反射器的LED均匀照明光学系统,可在一特定距离的目标面上形成均匀圆形光斑。采用基于蒙特卡罗法的光线追迹软件对两种光学系统进行模拟仿真,结果显示,目标面上光斑的均匀度优于85%,系统效率高于90%。     

磁致液面变形及其光学测量

为获取磁场中气液界面的特性参数,提出基于镜面反射成像与结构照明相结合的方法对磁致液面变形进行测量.根据图像映射和条纹灰度矩阵提取条纹图的相位差进行液面变形量的计算,并重建三维变形液面.得到了结论:液体表面附近处的梯度磁场将引起表面张力的不均匀而使其发生变形,变形量及方向与磁场强度和梯度的空间分布有直接关系,为浮力-热毛细对流的相关研究提供一种新的途径.     

用太阳辐射转化法计算室外照度值

针对中国光气候数据资料不足、太阳辐射数据丰富以及资金有限的现状,在分析多种光气候数据采集方法的基础上,选用太阳辐射转化法获得光气候数据。引入发光功效的概念作为室外照度值和太阳辐射量转化的基本关系,并分析对比了已有的发光功效模型,运用天空晴朗指数,以重庆1991-1992年的实测数据为基础进行拟合,建立了总发光功效模型和散射发光功效模型。选用重庆1993年的实测数据对该模型进行了验证,得到了高于其他模型的计算精度。为了验证该模型在中国其他城市的适用性,对中国32个城市的年平均总照度值的计算值和实测值进行了对比,结果证明该转化模型能够满足采光设计的需要。运用这种方法只要输入某地某时刻的太阳辐射数据就可以计算出当地该时刻的室外总照度值和散射照度值,可以大大丰富中国各个城市的光气候数据。最后论文给出了该模型用于室外照度值计算的应用方法。     

基于照度补偿的人脸图像遮挡阴影消除处理*

为了消除人脸图像中的遮挡阴影对识别精度的影响,采用数学形态学处理对阴影进行检测分离,根据其照度损失不同划分为阴影边缘区和阴影主体区,分别实施照度补偿,并将非阴影区、阴影边缘区和阴影主体区光强光顺过渡,实现对图像阴影区域的恢复处理。基于该照度补偿原理处理实例表明,该方法可以较好地去除人脸图像中部因遮挡造成的阴影,显著改善图像质量。     

基于暗原色及入射光假设的单幅图像去雾

目的 雾是一种常见的天气状况,针对雾能使图像中的景物对比度降低、表面颜色退化的问题,提出一种基于入射光假设的单幅图像去雾方法。方法 首先利用全局暗原色进行初步去雾,从而使图像透射率处于[0,1]范围内;然后利用雾天光照均匀的特点以及Retinex的照度估计原理进行透射图的估计;最后利用透射图以及初步去雾图像得到复原图像。结果 与He算法、Fattal算法的对比实验结果显示,该算法获得的复原图像细节清晰,颜色自然。与引导滤波优化后的He去雾算法相比,本文算法速度提高了93%。结论 大量对比实验结果表明,本文算法能够显著恢复雾天降质图像,对于薄雾和浓雾同样有效,具有广泛的适用性,且算法原理简单。此外,本文算法也同样适用于灰度图。     

光照变化条件下的光流估计

目的 为了提高光流法在处理光照变化和大位移方面的稳健性。提出一种结合结构纹理分解预处理和加权中值滤波的光流场模型。方法 该方法数据项采用灰度守恒假设和梯度守恒假设相结合、局部约束与全局约束相结合的思想。同时采用结构纹理分解、加权中值滤波、金字塔结构等高效的光流估计技术,进一步增强了光流算法的精确性与实用性。结果 分别通过Middlebury光流数据库图像和真实场景图像对提出的光流估计算法进行了大量实验验证。实验结果表明,改进的光流估计法在处理光照变化方面表现不错,不仅获得稠密的光流场,而且提高了光流场准确提取目标边缘的能力。结论 和传统光流方法相比,所提方法在光照变化情况下能获得更加理想的结果,降低了实际场景中光线变化的干扰,能更好地适用于实际场景中。     

光照鲁棒的模糊C均值聚类显微图像分割

传统的模糊C均值FCM聚类图像分割算法在显微图像分割中由于没有考虑光照不均匀的影响而降低了分割的效果,为此,提出了一种光照鲁棒的FCM显微图像分割算法。该算法用正交基函数的线性组合模拟不均匀光照,并引入到FCM算法的目标函数中,进行图像的模糊分割。算法不仅降低了非均匀光照对分割效果的影响,还可以同步估计不均匀光照场。实验结果表明,该方法非常有效。     

流体运动估计光流算法研究综述

对流体图像序列进行运动分析一直是流体力学、医学和计算机视觉等领域的重要研究课题。从图像对中提取的密集精确的速度矢量场能够为许多领域提供有价值的信息,基于光流法的流体运动估计技术因其独特的优势成为一个有前途的方向。光流法可以获得具有较高分辨率的密集速度矢量场,在小尺度精细结构的测量上有所改进,弥补了基于相关分析法的粒子图像测速技术的不足。此外,光流方法还可以方便的引入各种物理约束,获得较为符合流体运动特性的运动估计结果。为了全面反映基于光流法的流体运动估计算法的研究进展,本文在广泛调研相关文献的基础上,对国内外具有代表性的论文进行了系统阐述。首先介绍了光流法的基本原理,然后将现有算法按照要解决的突出问题进行分类：结合流体力学知识的能量最小化函数,提高对光照变化的鲁棒性,大位移估计和消除异常值。对每类方法,从问题解决过程的角度予以介绍,分析了各类突出问题中现有算法的特点和局限性。最后,总结分析了流体运动估计技术当前面临的问题和挑战,并对未来基于光流法的运动估计算法的研究方向和研究重点进行了展望。