题目：双向纹理函数的采集、压缩、合成技术研究与实现

物体表面的反射属性建模一直是当今计算机图形学和计算机视觉的研究热点。物体的反射属性主要表现在光线与物体表面的相互作用上。双向纹理函数(Bidirectional Texture Function, BTF)描述了物体表面在不同光照和视点方向下的反射现象，能够很好地重建出材质表面自遮挡、自阴影、相互反射等光照效果。本文在国家自然科学基金 (60773153) “真实物体表面属性建模与绘制技术研究”的资助下，开展如下研究工作：（1）研究并设计了一种半球形的BTF快速采集系统，能够快速地采集BTF数据，大大提高了数据采集的效率。并研究实现了相机和光源的标定算法，使得采集的结果更加精确。研究实现了图像校正算法，用来对采集后的图像进行正投影校正。同时，设计了一个控制系统方便控制采集过程。（2）研究并实现了一种基于主元分析的BTF压缩方法，本方法根据所拍摄的BTF图像序列的特点，即一种样本在不同光照、视点下的特征表现是相似的，只需选取少量主元便可以恢复出整个原始数据，达到较高的压缩效率。本方法效率较高，从而节省了存储空间并且能够充分满足实时绘制的要求。（3）研究并实现了一种物体表面BTF合成和绘制方法。合成算法可以对小面积BTF样本进行合成以满足覆盖大面积物体的要求。与以前的方法相比，本方法将二维纹理合成扩展到BTF合成上，并提出了一个误差计算公式来保证合成后效果的连续性。在实时绘制中，研究实现了对物体半球采样点的三角剖分算法，提出了在光照和视线方向上根据其所投影三角形的三个顶点做三线性插值的方法，使得绘制效果更加平滑。本方法可以快速高效地合成任意表面上的BTF，并且实现BTF的高速平滑绘制。基于上述研究成果，本文开发了采集系统控制工具，相机、光源标定工具，图像校正工具，BTF压缩工具，二维纹理合成工具，BTF合成工具和BTF实时绘制工具，并且应用于“真实物体表面属性建模与绘制技术研究”项目中。