题目：基于透镜阵列的真实光照还原技术研究

真实感光照技术是计算机图形学研究的重点，基于渲染的真实感光照技术首先需要对物体的材质和模型进行精确模拟，然后渲染得到逼真的场景图片，然而现实世界中的物体复杂多样，对物体材质的获取和模型的建立都有很大的困难。真实光照还原技术采用一种不同于渲染的思路实现真实感光照，该技术首先对场景的光照数据进行采集，并利用这些真实的光照数据，使用射灯、投影仪等设备对原始光照环境进行重现，从而实现对放入其中的真实物体进行真实感光照。

本文通过调研现有的真实光照还原相关技术，结合四维光场理论，提出了一种基于透镜阵列的真实光照还原方法，将采集得到的光场数据转化为投影图像进行投影，通过透镜阵列对光线的重组恢复了原始场景的光场，从而实现真实光照的还原，主要工作包括：

1. 真实光照数据的采集。根据光探测图表示原理，本文设计了一套二维平面光照数据采集装置，使用全景相机拍摄平面内的不同位置处多个曝光度下的全景图片，然后利用高动态范围图像成像技术合成高动态范围的全景图片，从而得到场景的光探测图序列，实现了场景真实光照数据的采集。

2. 光场表示结构的建立。根据全光函数理论及场景的假设条件，本文使用四维光场来描述场景的光照条件，将采集得到的光探测图转化为空间光线信息，并用四维光场的双平面结构保存所有光线，经过对光源平面上离散的点光源进行聚类，最后生成了光场的投影图像。

3. 基于透镜阵列的光场投影。本文设计了一种基于透镜阵列的光场投影方法，将投影图像投射到透镜阵列上，利用透镜阵列对光线的汇聚作用，生成各向异性点光源阵列，模拟原始场景的光场，由于投影仪可投影的动态范围有限并且存在投影色差，因此需要对投影图像进行亮度标定，此外，为保证投影位置准确还需对系统进行几何标定。

在以上工作的基础上，本文搭建了一套基于透镜阵列的真实光照还原系统，对几个有代表性的场景进行了光照采集，建立起了光场表示结构，并通过光场投影恢复了场景的光照，对放于其中的物体进行了拍照和场景融合。实验结果表明，本方法能够高效的生成具有真实感光照的虚拟场景图片，且光照效果非常高的真实性。