基于低维观测的表观及几何建模

发布时间：2021-07-12 07:06

　　表观和几何是计算机图形学中物体与场景的基础表达,是游戏、电影、增强现实等应用的基本输入元素之一。一方面,几何和表观数据本身维度较高,难于直接获取建模。另一方面,传统的图像和视频只能获取几何与表观在特定光照和视角下的低维投影。如何利用低维的图像观测有效获取高维的几何与表观数据,一直是图形学中的重点和难点问题。针对这一挑战,本文以链接高维表观及几何数据与低维图片观测的渲染投影变换（以下简称渲染变换）作为切入点,通过对渲染变换的有效利用,充分挖掘低维图片观测中所含的信息,有效地对表观和几何进行建模。基于这一思路,本文研究并提出了一系列基于低维图片观测的表观及几何建模方法。论文的主要工作和贡献如下:·提出了基于自适应光照的分片均质材质表观及微几何采集算法。该算法通过针对给定材质的空域分布设计最优的光照模式和渲染变换,有效地从两张照片中重建平面材质的表观属性及法向微几何。相比于传统采集方法,本文提出的采集方法减少了所需样本的采集数量及采集难度,提高了表观及微几何建模的效率。·提出了基于自增强卷积神经网络的单张图像表观建模算法。针对标注数据不足的问题,该算法通过将渲染变换引入网络训练过程,使用训练... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１左：电子游戏《地平线：零之曙光》游戏截图

维线性空间结构的同时，又在局部展现出高度的非线性性质。例如，物体的几何??及表观由于物体表面法向和物体表面材质粗糙度变化所导致的局部形状及颜色??的变化，就通常体现为非线性变化。为了精确、定量地对物体的高维表观和几何??数据进行表达，计算机图形学领域分别针对两者（物体的几何和物体的表观）提??出了不同的高维数学模型。??１．１．１空间双向反射分布函数??空间双向反射分布函数（Ｓｐａｔｉａｌｌｙ?Ｖａｒｙｉｎｇ?Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ?Ｄｉｓｔｒｉｂｕ？??ｔｉｏｎ?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，?以?下简称?ＳＶＢＲＤＦ＃?是为了?完整描述不透?明物体表观材质与光??线交互而提出的数学模型。ＳＶＢＲＤＦ是一个六维函数，它描述了物体表面特定??位置ｘ?（二维），沿特定方向叫（二维）入射的光线，其能量在位于该特定位置??Ｘ，沿特定方向ｃｕ。（二维）的出射比例。图１．４展示了?ＳＶＢＲＤＦ的六个维度，其??中入射光叫和出射光定义在角度域上，各自具有两个自由度；空间位置ｘ??通常定义于物体表面所对应的参数化平面上，同样具有两个自由度。从理论上，??

?（ｂ）?（ｃ）??图１．２通过表观和几何数据对电子游戏《守望先锋》中的人物模型进行描述的例子。Ｕ）??人物的几何造型。（ｂ）用于描述人物表面外观的材质贴图组。（ｃ）人物渲染效果图。??图片来源：Ｔｒａｃｅｒ?－?ｂｙ?Ｐｙｒｏｓｈｉｉ?ｏｎ?ＤｅｖｉａｎｔＡｒｔ?／?ＴｏｍｍｙＧＴｅｇｕｈ．ｃｏｍ??图１．３表观及几何在计算机图形学领域中的位置。??维线性空间结构的同时，又在局部展现出高度的非线性性质。例如，物体的几何??及表观由于物体表面法向和物体表面材质粗糙度变化所导致的局部形状及颜色??的变化，就通常体现为非线性变化。为了精确、定量地对物体的高维表观和几何??数据进行表达，计算机图形学领域分别针对两者（物体的几何和物体的表观）提??出了不同的高维数学模型。??１．１．１空间双向反射分布函数??空间双向反射分布函数（Ｓｐａｔｉａｌｌｙ?Ｖａｒｙｉｎｇ?Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ?Ｄｉｓｔｒｉｂｕ？??ｔｉｏｎ?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，?以?下简称?ＳＶＢＲＤＦ＃?是为了?完整描述不透?明物体表观材质与光??线交互而提出的数学模型。ＳＶＢＲＤＦ是一个六维函数，它描述了物体表面特定??位置ｘ?（二维），沿特定方向叫（二维）入射的光线，其能量在位于该特定位置??Ｘ，沿特定方向ｃｕ。（二维）的出射比例。图１．４展示了?ＳＶＢＲＤＦ的六个维度，其??中入射光叫和出射光定义在角度域上


本文编号：3279456