基于物理成像機(jī)理的圖像光照建模及處理方法研究的綜述報(bào)告

基于物理成像機(jī)理的圖像光照建模及處理方法研究的綜述報(bào)告近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的迅速發(fā)展，圖像光照建模和處理成為這兩個(gè)領(lǐng)域的熱門研究方向。圖像光照建模是指在計(jì)算機(jī)生成的三維場(chǎng)景中模擬真實(shí)世界中的光照環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)更加逼真的圖像渲染效果。而圖像光照處理則是對(duì)圖像中的光照分布進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，以達(dá)到更好的視覺效果。本文將綜述基于物理成像機(jī)理的圖像光照建模及處理方法的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展。一、圖像光照建模圖像光照建模主要包括如下三個(gè)方面的內(nèi)容：光源模擬、材質(zhì)和表面處理、和陰影處理。下面將分別進(jìn)行介紹。1.光源模擬光源模擬是模擬真實(shí)世界中的光源在三維場(chǎng)景中的分布和作用過程。在光源模擬中，最重要的是考慮光源的顏色、亮度和位置等因素。常用的光源模型包括點(diǎn)光源、廣義聚光燈和光源上采樣等。在點(diǎn)光源模型中，光源表現(xiàn)為一個(gè)點(diǎn)，照射到物體表面的光線是平均的。這種模型通常適用于如燈泡或者快門的小型光源模擬。廣義聚光燈模型是指一組光源。不同于點(diǎn)光源，廣義聚光燈中的光源通常具有特定的發(fā)光分布，比如環(huán)形或者橢圓形等。這種模型可以更加準(zhǔn)確地模擬現(xiàn)實(shí)世界中的不規(guī)則光源。光源上采樣則是將大光源分成很多小光源，從而得到更加精確的光源模擬。2.材質(zhì)和表面處理在圖像光照建模中，材質(zhì)和表面處理是指對(duì)三維場(chǎng)景中每個(gè)物體的表面材質(zhì)進(jìn)行調(diào)整和處理，以使其更加精細(xì)逼真。有關(guān)這方面的研究主要包括材質(zhì)映射、法向量和環(huán)境映射等技術(shù)。材質(zhì)映射是指將物體上的圖像映射到其表面上，從而使得物體表面看起來(lái)更加逼真。法向量則是指每個(gè)表面上的正常方向。該技術(shù)非常關(guān)鍵，因?yàn)楣庹招Ч粌H取決于光源和物體位置，還取決于表面法線方向。環(huán)境映射是指將場(chǎng)景中環(huán)境的光照信息映射到物體表面上。3.陰影處理在真實(shí)世界中，由于光的折射和反射等物理過程，物體之間會(huì)產(chǎn)生陰影。類似地，在圖像渲染中，我們也需要模擬這些陰影效應(yīng)。陰影處理技術(shù)包括陰影映射、透射陰影貼圖和體積陰影貼圖等。陰影映射是指將陰影信息存儲(chǔ)到紋理貼圖中，隨后渲染擁有陰影效果的物體表面。透射陰影貼圖和體積陰影貼圖則是更高級(jí)的陰影處理技術(shù)，可以處理物體和表面的內(nèi)部陰影。這種技術(shù)通常用于如水、云和煙等常規(guī)物體表面不適用于的場(chǎng)景。二、圖像光照處理圖像光照處理主要指對(duì)圖像中的光照信息進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，以達(dá)到更好的視覺效果。一些最常見的圖像光照處理技術(shù)包括顏色校正、曝光度調(diào)整和陰影增強(qiáng)等。1.顏色校正顏色校正是調(diào)整圖像顏色和色彩平衡的過程。該技術(shù)通常用于去除圖像中的色偏、調(diào)整對(duì)比度和飽和度等。顏色校正通常包括變換顏色空間、調(diào)整顏色曲線、直方圖均衡化等技術(shù)。2.曝光度調(diào)整曝光度調(diào)整是指將圖像的明暗程度進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。曝光度調(diào)整具有很廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，比如減少圖片中的暗區(qū)、增強(qiáng)陰影區(qū)域、提升圖片的整體亮度等。曝光度調(diào)整技術(shù)包括亮度調(diào)整、對(duì)比度調(diào)整和伽馬校正等。3.陰影增強(qiáng)陰影增強(qiáng)是指在圖像中增強(qiáng)陰影明暗程度的處理技術(shù)。陰影增強(qiáng)通常包括平滑濾波、提升對(duì)比度、調(diào)整直方圖形狀等技術(shù)。綜上所述，基于物理成像機(jī)理的圖像光照建模及處理方法