题目：物体表面反射属性建模技术的研究与实现

在虚拟现实中，为了构造出逼真的虚拟环境，需要创建具有高度真实感的三维模型。三维模型一般包含两方面信息：几何信息和属性信息。随着商业建模软件的出现以及三维激光扫描仪的广泛使用，三维几何建模技术已经趋于成熟。然而，物体表面反射属性建模还存在很多问题，现有的商业建模软件为了建立物体表面的反射属性，需要用户交互地调节各种参数，而现有的大多数三维扫描设备只能获取物体表面的低分辨率彩色图像，这些图像上的颜色信息往往很难满足真实感要求。为此，我们有必要开展物体表面反射属性建模技术的研究。本文以国家自然科学基金重点项目“虚拟奥运博物馆关键技术研究（60533070）” 为背景，开展了研究工作，主要成果如下：(1) 研究和实现了一种快速的三维模型纹理重构方法。首先拍摄高分辨率的图像，然后基于相邻图像的特征点对中的两个特征点对应同一三维点这一特性，给出了一种快速的图像配准算法，能够快速地实现二维图像和三维几何模型之间的配准。完成了图像配准之后，将图像作为纹理粘贴到模型表面，并采用基于权重图的方法对相邻的纹理进行融合，从而得到真实感三维模型。该方法适合于对漫反射物体进行反射属性建模。基于此方法，我们开发了3D模型表面纹理重构工具3DTextureStitching以满足用户快速完成3D模型表面纹理重构的需求。(2) 研究和实现了一种物体表面BRDF建模方法。对于高光物体，假设其表面的反射光是漫反射部分和镜面反射部分的线性组合，给出了一种基于图像的BRDF建模方法。通过采用迭代优化的技术，能够从多幅实拍照片中同时恢复出物体表面的BRDF模型参数和光源方向。利用建立的BRDF模型，能够绘制出不同视点、不同光照条件下逼真的3D模型。基于此方法，我们开发了3D模型表面反射属性建模工具3DReflectanceProperty，该工具适用于对表面带有高光的物体进行反射属性建模。上述成果已经成功地应用到“虚拟奥运博物馆”建设项目中。