一種基于照片級別圖像的光照方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于照片級別圖像的光照方法，主要包括：利用勒讓德方程中一個特解勒讓德多項(xiàng)式對光照方程進(jìn)行分解計(jì)算；利用球諧系數(shù)，將上述分解的函數(shù)經(jīng)過球諧函數(shù)投影，得到還原后的光照方程；將受環(huán)境貼圖的光照值與自身的貼圖的顏色值相乘，所得結(jié)果即為最終像素的顏色值。本發(fā)明所述基于照片級別圖像的光照方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中圖像處理難度大、圖像質(zhì)量差和模擬效果不好等缺陷，以實(shí)現(xiàn)圖像處理難度小、圖像質(zhì)量好和模擬效果好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種基于照片級別圖像的光照方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于照片級別圖像的光照方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展，積分方程以及數(shù)值運(yùn)算應(yīng)用于圖像處理獲得了很 大成功，而計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以及圖形圖像的處理技術(shù)受到關(guān)注，通過這些技術(shù)能實(shí)現(xiàn)畫面真 實(shí)的渲染風(fēng)格，需要提供一種照片級渲染技術(shù)，這中技術(shù)對三維場景中的燈光、材質(zhì)、貼圖 都有這很高的要求，在整體把握畫面的同時，更強(qiáng)調(diào)對微觀世界的理解，側(cè)重質(zhì)感和細(xì)節(jié)的 表現(xiàn)，通過深入表現(xiàn)，可以達(dá)到和照片一樣真實(shí)的畫面效果。
[0003] 目前是利用場景中的全景圖作為計(jì)算機(jī)紋理映射到計(jì)算機(jī)生成的模型上，顯示出 物體光澤自然的表面圖像，并加上高動態(tài)范圍的圖像的光照成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，還有一 些基于蒙特卡洛積分計(jì)算基于圖像的光照，這些光照雖能表現(xiàn)很好的效果，但是能真正的 模擬現(xiàn)實(shí)還有很大的差距。
[0004] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在圖像處理難度大、圖像 質(zhì)量差和模擬效果不好等缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于照片級別圖像的光照方法，以實(shí) 現(xiàn)圖像處理難度小、圖像質(zhì)量好和模擬效果好的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于照片級別圖像的光照方法， 主要包括：
[0007] a、利用勒讓德方程中一個特解勒讓德多項(xiàng)式對光照方程進(jìn)行分解計(jì)算；
[0008] b、利用球諧系數(shù)，將上述分解的函數(shù)經(jīng)過球諧函數(shù)投影，得到還原后的光照方 程；
[0009] c、將受環(huán)境貼圖的光照值與自身的貼圖的顏色值相乘，所得結(jié)果即為最終像素的 顏色值。
[0010] 進(jìn)一步地，在步驟a中，所述光照方程為：
[0011] E = / L(co)(n· ω)(1ω ⑴；
[0012] 其中，Ε表示全局方向的受環(huán)境貼圖影響的光照值，每個像素都是基于這樣的積分 公式運(yùn)算，L(c〇)是反射光從每個入射光線ω上的亮度， η · ω是表示法線在ω方向的投 影，通常這個值為記作cos Θ。
[0013] 進(jìn)一步地，所述步驟a具體為：
[0014] al、基于公式（1)，將ω方向表示為（X'，Y'，Z'），即：
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于照片級別圖像的光照方法，其特征在于，主要包括： a、 利用勒讓德方程中一個特解勒讓德多項(xiàng)式對光照方程進(jìn)行分解計(jì)算； b、 利用球諧系數(shù)，將上述分解的函數(shù)經(jīng)過球諧函數(shù)投影，得到還原后的光照方程； c、 將受環(huán)境貼圖的光照值與自身的貼圖的顏色值相乘，所得結(jié)果即為最終像素的顏色 值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于照片級別圖像的光照方法，其特征在于，在步驟a中，所 述光照方程為：
其中，E表示全局方向的受環(huán)境貼圖影響的光照值，每個像素都是基于這樣的積分公式 運(yùn)算，L(co)是反射光從每個入射光線《上的亮度，n 是表示法線在《方向的投影， 通常這個值為記作COS 0。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于照片級別圖像的光照方法，其特征在于，所述步驟a具體 為： al、基于公式（1)，將《方向表示為（X'，Y'，Z'），即：
其中，Qi分別為笛卡爾坐標(biāo)系Z軸夾角，C1i為笛卡爾坐標(biāo)系X軸的夾角；a2、基于上述夾角實(shí)現(xiàn)笛卡爾坐標(biāo)系到球面坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于照片級別圖像的光照方法，其特征在于，所述步驟al，具 體包括： ⑴對于第一個多項(xiàng)式的分解L(co)投影到球諧函數(shù)的為L'（ 0i，Oi); 根據(jù)勒讓德多項(xiàng)式把上面的公式（1)的L(?)分解為：
其中Llm基函數(shù)和Ylm基函數(shù)的分量（投影函數(shù)）的兩個多項(xiàng)式； 而基函數(shù)Llm能夠表示為：
基于公式（3)，能夠看出兩個多項(xiàng)式的卷積運(yùn)算然后對得到的結(jié)果進(jìn)行積分得到固定 的常數(shù)Cl,C2,C3而上述的Ylm函數(shù)能夠是無數(shù)個； ⑵通過球諧變換得到球諧系數(shù)（縮放因子） 基于上述的Ylm是通過球諧函數(shù)來定義的，當(dāng)1 = 0時，球諧函數(shù)可以用來近似環(huán)境光 照；該球諧函數(shù)為：
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于照片級別圖像的光照方法，其特征在于，所述步驟 b,具體包括： 先根據(jù)公式（3)，計(jì)算得到： L〇〇? L10, L^1, L11, L20J L2-Jj L2-2? L21J L22； 然后代入公式（10)，得到： E〇〇> E10, E^1, E11, E20, E2-J, E2-2> E21, E22 這樣，每個像素只需要計(jì)算預(yù)設(shè)次數(shù)"投影"，對于需要得到原始的函數(shù)E，基于上述計(jì) 算的Cl,C2,C3卷積值與對應(yīng)的投影函數(shù)相乘之和為近似的原始函數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于照片級別圖像的光照方法，其特征在于，所述步驟c，具 體包括： 將受環(huán)境貼圖的光照值與自身的貼圖的顏色值相乘的結(jié)果得到最終的像素的顏色值， 然后得到場景中每個像素最終顏色值為： B=pE； 然后B得到場景中實(shí)際的光照值，P是貼圖的顏色值即：對應(yīng)頂點(diǎn)的U，V顏色信息。
【文檔編號】G06T15/00GK104268923SQ201410450058
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】張翼 申請人:無錫梵天信息技術(shù)股份有限公司