【摘要】：Metropolis光線追蹤是一種無偏的馬爾可夫鏈蒙特卡羅全局光照算法,在具有復(fù)雜光照的場景中,其具有很高的效率和魯棒性,因此在真實(shí)感圖形生成中得到廣泛關(guān)注。但其在渲染過程中由于突變策略或者路徑選擇問題會使生成圖像產(chǎn)生隨機(jī)噪聲。在采樣過程中,Metropolis光線追蹤算法可以在找到一條有效光路后,通過小范圍突變并復(fù)用已知路徑而快速生成其他有效光路,從而減少復(fù)雜光照場景中產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲。其中,Metropolis采樣通過接收概率來判斷提議樣本的接收和拒絕,逐步尋找貢獻(xiàn)值更高、對生成圖像更有效的路徑。提議樣本的生成則通過對當(dāng)前樣本的突變,從而影響光路的生成。因此,突變策略的選取和接收概率的計(jì)算對Metropolis光線追蹤算法生成圖像質(zhì)量的提升起到了一定作用�；谏鲜鲇绊懸蛩氐姆治�,論文提出三種改進(jìn)Metropolis光線追蹤算法。第一種是基于接收概率的改進(jìn)Metropolis光線追蹤算法,該算法結(jié)合接收概率對Metropolis光線追蹤算法進(jìn)行改進(jìn),通過使用幾種概率密度函數(shù)對接收概率中標(biāo)量貢獻(xiàn)函數(shù)進(jìn)行縮放,在滿足細(xì)節(jié)平衡條件的同時,提升部分提議樣本的接收概率,減少了生成圖像的隨機(jī)噪聲。實(shí)驗(yàn)表明,在相同場景及渲染時間下,改進(jìn)算法的生成圖像噪聲更少。第二種是基于采樣分布的改進(jìn)Metropolis光線追蹤算法,該算法將采樣過程分為兩個階段,通過周期計(jì)算采樣矩陣間矩陣相似度變化率確定二階段起始位置,并在一階段記錄采樣分布矩陣對二階段突變策略進(jìn)行影響。其二階段突變策略為在當(dāng)前采樣點(diǎn)的8鄰域像素位置進(jìn)行比例采樣。在滿足細(xì)節(jié)平衡條件的同時,設(shè)置多個采樣點(diǎn)的標(biāo)量貢獻(xiàn)函數(shù)平均值比值為接收概率,通過改變采樣分布解決了復(fù)雜光照場景中隨機(jī)噪聲較大的問題。實(shí)驗(yàn)表明,在相同場景及渲染時間下,改進(jìn)算法具有一定的自適應(yīng)性且生成圖像的噪聲更少。第三種是將基于接收概率的改進(jìn)Metropolis光線追蹤算法和基于采樣分布的改進(jìn)Metropolis光線追蹤算法相融合。利用突變策略和路徑選擇兩種因素共同作用減少生成圖像噪聲。實(shí)驗(yàn)表明,融合改進(jìn)算法可以自適應(yīng)的減少間接光照場景的生成圖像噪聲。最后,對全文進(jìn)行總結(jié),并展望了后續(xù)的研究工作。
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【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41

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本文編號：2277180