表觀和幾何是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中物體與場(chǎng)景的基礎(chǔ)表達(dá),是游戲、電影、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等應(yīng)用的基本輸入元素之一。一方面,幾何和表觀數(shù)據(jù)本身維度較高,難于直接獲取建模。另一方面,傳統(tǒng)的圖像和視頻只能獲取幾何與表觀在特定光照和視角下的低維投影。如何利用低維的圖像觀測(cè)有效獲取高維的幾何與表觀數(shù)據(jù),一直是圖形學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。針對(duì)這一挑戰(zhàn),本文以鏈接高維表觀及幾何數(shù)據(jù)與低維圖片觀測(cè)的渲染投影變換（以下簡(jiǎn)稱渲染變換）作為切入點(diǎn),通過(guò)對(duì)渲染變換的有效利用,充分挖掘低維圖片觀測(cè)中所含的信息,有效地對(duì)表觀和幾何進(jìn)行建模�；谶@一思路,本文研究并提出了一系列基于低維圖片觀測(cè)的表觀及幾何建模方法。論文的主要工作和貢獻(xiàn)如下:·提出了基于自適應(yīng)光照的分片均質(zhì)材質(zhì)表觀及微幾何采集算法。該算法通過(guò)針對(duì)給定材質(zhì)的空域分布設(shè)計(jì)最優(yōu)的光照模式和渲染變換,有效地從兩張照片中重建平面材質(zhì)的表觀屬性及法向微幾何。相比于傳統(tǒng)采集方法,本文提出的采集方法減少了所需樣本的采集數(shù)量及采集難度,提高了表觀及微幾何建模的效率。·提出了基于自增強(qiáng)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單張圖像表觀建模算法。針對(duì)標(biāo)注數(shù)據(jù)不足的問(wèn)題,該算法通過(guò)將渲染變換引入網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過(guò)程,使用訓(xùn)練... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：121 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１左：電子游戲《地平線：零之曙光》游戲截圖

維線性空間結(jié)構(gòu)的同時(shí)，又在局部展現(xiàn)出高度的非線性性質(zhì)。例如，物體的幾何??及表觀由于物體表面法向和物體表面材質(zhì)粗糙度變化所導(dǎo)致的局部形狀及顏色??的變化，就通常體現(xiàn)為非線性變化。為了精確、定量地對(duì)物體的高維表觀和幾何??數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域分別針對(duì)兩者（物體的幾何和物體的表觀）提??出了不同的高維數(shù)學(xué)模型。??１．１．１空間雙向反射分布函數(shù)??空間雙向反射分布函數(shù)（Ｓｐａｔｉａｌｌｙ?Ｖａｒｙｉｎｇ?Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ?Ｄｉｓｔｒｉｂｕ？??ｔｉｏｎ?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，?以?下簡(jiǎn)稱?ＳＶＢＲＤＦ＃?是為了?完整描述不透?明物體表觀材質(zhì)與光??線交互而提出的數(shù)學(xué)模型。ＳＶＢＲＤＦ是一個(gè)六維函數(shù)，它描述了物體表面特定??位置ｘ?（二維），沿特定方向叫（二維）入射的光線，其能量在位于該特定位置??Ｘ，沿特定方向ｃｕ。（二維）的出射比例。圖１．４展示了?ＳＶＢＲＤＦ的六個(gè)維度，其??中入射光叫和出射光定義在角度域上，各自具有兩個(gè)自由度；空間位置ｘ??通常定義于物體表面所對(duì)應(yīng)的參數(shù)化平面上，同樣具有兩個(gè)自由度。從理論上，??

?（ｂ）?（ｃ）??圖１．２通過(guò)表觀和幾何數(shù)據(jù)對(duì)電子游戲《守望先鋒》中的人物模型進(jìn)行描述的例子。Ｕ）??人物的幾何造型。（ｂ）用于描述人物表面外觀的材質(zhì)貼圖組。（ｃ）人物渲染效果圖。??圖片來(lái)源：Ｔｒａｃｅｒ?－?ｂｙ?Ｐｙｒｏｓｈｉｉ?ｏｎ?ＤｅｖｉａｎｔＡｒｔ?／?ＴｏｍｍｙＧＴｅｇｕｈ．ｃｏｍ??圖１．３表觀及幾何在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域中的位置。??維線性空間結(jié)構(gòu)的同時(shí)，又在局部展現(xiàn)出高度的非線性性質(zhì)。例如，物體的幾何??及表觀由于物體表面法向和物體表面材質(zhì)粗糙度變化所導(dǎo)致的局部形狀及顏色??的變化，就通常體現(xiàn)為非線性變化。為了精確、定量地對(duì)物體的高維表觀和幾何??數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域分別針對(duì)兩者（物體的幾何和物體的表觀）提??出了不同的高維數(shù)學(xué)模型。??１．１．１空間雙向反射分布函數(shù)??空間雙向反射分布函數(shù)（Ｓｐａｔｉａｌｌｙ?Ｖａｒｙｉｎｇ?Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ?Ｄｉｓｔｒｉｂｕ？??ｔｉｏｎ?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，?以?下簡(jiǎn)稱?ＳＶＢＲＤＦ＃?是為了?完整描述不透?明物體表觀材質(zhì)與光??線交互而提出的數(shù)學(xué)模型。ＳＶＢＲＤＦ是一個(gè)六維函數(shù)，它描述了物體表面特定??位置ｘ?（二維），沿特定方向叫（二維）入射的光線，其能量在位于該特定位置??Ｘ，沿特定方向ｃｕ。（二維）的出射比例。圖１．４展示了?ＳＶＢＲＤＦ的六個(gè)維度，其??中入射光叫和出射光定義在角度域上


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