题目：BRDF数据采集与建模方法研究与实现

获取和表达各种物体表面材质固有反射属性是当前虚拟现实建模与真实感绘制的重要研究问题。目的是在不同视点、不同光照条件下逼真地绘制出各种材质的反射属性，目前最常用的描述反射属性的模型是双向反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF)，它描述了到达物体表面的入射光与从该位置反射的出射光的比值。本文研究的内容来自于国家自然科学基金(60773153) “真实物体表面属性建模与绘制技术研究”项目，国家自然科学基金(60533070)、教育部科学技术研究重大项目 (308004)、科技部科技支撑计划项目 (2006BAK12B09)和北京市科委项目 (Z07000100560714)，研究工作对于真实感绘制具有重要意义和广泛应用价值，本文的研究工作取得的主要成果如下：提出并实现了一种平面物体的BRDF数据采集与建模方法。首先搭建了一套基于线性光源进行BRDF数据采集的设备，通过优化线性光源反射表，利用基于解析式(Ward模型)的BRDF建模方法，构造出了物体表面多材质的(Spatial Varying BRDF, SVBRDF)空间变化的BRDF模型，进行基于GPU的实时绘制，实验结果表明本方法精确逼真的再现了真实物体的表面材质反射属性。同时，基于此方法，我们实现了SVBRDF的编辑工具，可以进行表面材质漫反射参数、镜面反射参数和粗糙系数的调节，能够实时绘制 材质属性的改变。提出并实现了一种立体物体的BRDF数据采集与建模方法。首先对实验室的Dome数据采集设备进行相关设备标定，包括相机标定，光源标定和颜色标定，并且进行数据采集；然后应用L-M (Levenberg-Marguardt)最优化方法求得BRDF解析式模型，优化的目标函数输入项包括：已获取的数据，物体的法向量数据和视角方向数据；最后利用GPU实时绘制得出实验结果。本方法获得立体物体表面BRDF的数据，并且利用优化得到的BRDF模型绘制的结果与真实物体场景的对比分析，实验结果表明本方法能够较精确的建立立体物体表面的BRDF模型。