《光學成像效果繪制》依據作者在光學成像效果繪制領域多年的研究成果凝練而成，系統地介紹了光學成像效果繪制的理論基礎、發展脈絡以及關鍵技術方法。《光學成像效果繪制》共9章，第1章緒論闡述了國內外光學成像效果繪制的研究進展；第2～4章介紹了基于幾何光學的成像效果自適應繪制方法；第5～6章介紹了基于波動光學的成像效果繪制方法；第7章介紹了相機成像效果繪制方法，包括相機鏡頭精確建模方法以及散景、重影、眩光等成像效果繪制方法；第8～9章介紹了作者結合多年研究積淀開發的兩款具有完全自主知識產權的光學仿真軟件SeeOD和SeeLight，并展示了基于SeeOD和SeeLight仿真軟件的光學成像效果繪制實例。
目錄
序
前言
第1章緒論1
1.1真實感圖形繪制概述2
1.1.1采樣與重構3
1.1.2真實感圖形繪制方法6
1.2基于幾何光學的自適應成像效果繪制方法9
1.2.1基于空域分析的光線追蹤繪制方法13
1.2.2基于頻域分析的光線追蹤繪制方法15
1.2.3光子映射繪制方法17
1.3基于波動光學的成像效果繪制18
1.3.1幾何表面反射效果繪制問題18
1.3.2周期性微觀結構衍射效果繪制.20
1.3.3薄膜干涉效果繪制21
1.3.4蝴蝶彩色效果繪制22
1.4相機成像效果繪制24
1.4.1景深和散景效果繪制24
1.4.2像差效果繪制26
1.4.3星芒和重影效果繪制27
第2章基于空域光線追蹤的自適應繪制29
2.1基于KD樹的多維自適應采樣29
2.1.1空間分割與KD樹29
2.1.2自適應采樣及優化32
2.1.3并行加速繪制38
2.1.4繪制實例與分析41
2.2自適應聚類采樣45
2.2.1聚類劃分框架46
2.2.2劃分特征向量47
2.2.3自適應采樣49
2.2.4繪制實例與分析50
2.3基于BP神經網絡的自適應采樣52
2.3.1BP神經網絡.53
2.3.2自適應采樣55
2.3.3重構57
2.3.4繪制實例與分析58
2.4基于匹配塊的各向異性重構算法62
2.4.1塊偏移思想64
2.4.2計算引導圖像65
2.4.3重構參數選擇66
2.4.4自適應采樣68
2.4.5算法分析69
2.4.6繪制實例70
2.5本章小結75
第3章基于頻域分析的自適應繪制77
3.1基于Contourlet變換的自適應采樣78
3.1.1離散小波變換79
3.1.2繪制空間的分解與分析80
3.1.3多尺度自適應采樣82
3.2多尺度各向異性濾波器.84
3.2.1計算濾波器大小85
3.2.2各向異性特征提取86
3.2.3多尺度各向異性濾波88
3.3并行繪制88
3.4繪制實例與分析89
3.4.1自適應采樣89
3.4.2各向異性濾波器分析92
3.4.3并行效果分析93
3.4.4真實感效果對比94
3.5本章小結95
第4章基于光子映射的自適應繪制97
4.1漸進式各向異性光子重構97
4.1.1算法流程98
4.1.2漸進式過程99
4.1.3各向異性重構100
4.1.4繪制實例與分析102
4.2自適應重要性光子追蹤104
4.2.1算法流程105
4.2.2場景空間劃分106
4.2.3特征誤差評估值106
4.2.4光子追蹤108
4.2.5自適應累積分布函數108
4.2.6光子輻射度109
4.2.7漸進式過程110
4.2.8繪制實例與分析111
4.3基于視點重要度的適應光子追蹤116
4.3.1視點重要度116
4.3.2光子路徑119
4.3.3初始變換參數的搜索122
4.3.4可編程重要性函數123
4.3.5繪制實例與分析126
4.4本章小結131
第5章光學衍射效果繪制133
5.1基于基爾霍夫理論的微表面衍射效果繪制133
5.1.1入射光能134
5.1.2衍射著色器135
5.1.3微表面衍射模型136
5.1.4衍射渲染方程140
5.1.5衍射效果繪制流程140
5.1.6繪制實例141
5.2基于惠更斯–菲涅耳理論的光柵衍射效果繪制144
5.2.1多縫衍射144
5.2.2光柵方程145
5.2.3光譜建模146
5.2.4繪制實例147
5.3基于維格納分布函數的衍射效果繪制149
5.3.1平面波角譜理論149
5.3.2維格納分布函數151
5.3.3與光線追蹤器集成153
5.3.4繪制實例153
5.4本章小結154
第6章光學干涉效果繪制156
6.1基于多光束方程的多層薄膜干涉效果繪制156
6.1.1相干干涉條件156
6.1.2多層薄膜干涉158
6.1.3介質屬性建模160
6.1.4干涉渲染方程165
6.1.5繪制實例與分析166
6.2基于薄膜干涉模型的蝴蝶翅膀彩色效果繪制169
6.2.1蝴蝶翅膀模型170
6.2.2蝴蝶翅膀多層薄膜干涉171
6.2.3蝴蝶翅膀彩色效果繪制算法175
6.2.4集成接口與實現177
6.2.5繪制實例與分析180
6.3本章小結184
第7章相機成像效果繪制185
7.1相機光學鏡頭模型185
7.1.1相機鏡頭的光學表面建模186
7.1.2相機鏡頭的色散建模187
7.1.3鏡頭內的光線追蹤190
7.1.4模型接口與圖形化操作界面194
7.1.5模型的運行框架197
7.1.6基于ALMRR模型的繪制框架198
7.1.7繪制實例與分析199
7.2基于光闌的散景效果繪制204
7.2.1散景效果的光學原理205
7.2.2相機鏡頭的光闌206
7.2.3相機鏡頭內的光線追蹤方法208
7.2.4繪制實例與分析212
7.3基于單色像差的散景效果繪制.215
7.3.1彌散圈的形成215
7.3.2單色像差216
7.3.3單色鏡頭模型220
7.3.4三維場景中的光線追蹤222
7.3.5繪制實例與分析224
7.4基于色差的散景效果繪制227
7.4.1色差228
7.4.2光譜鏡頭模型229
7.4.3光譜繪制方法233
7.4.4繪制實例與分析236
7.5鏡頭重影效果繪制241
7.5.1反映重影效果的鏡頭光學模型242
7.5.2基于光子映射的鏡頭重影效果繪制框架.244
7.5.3漸進式光子發射245
7.5.4光子追蹤及光柵化247
7.5.5繪制實例與分析250
7.6眩光效果實時繪制254
7.6.1相機鏡頭內的光學衍射254
7.6.2眩光效果的光學建模256
7.6.3實時光線追蹤渲染框架264
7.6.4繪制實例與分析265
7.7本章小結267
第8章基于SeeOD軟件的圖像成像過程模擬269
8.1SeeOD光學系統建模269
8.1.1光學成像系統建模270
8.1.2光線追跡法273
8.1.3透射以及折反射模型280
8.2基于成像模擬的幾何PSF.284
8.2.1光學成像系統的數學模型284
8.2.2幾何PSF基本原理287
8.2.3PSF的強度288
8.3成像模擬功能的展示.290
8.3.1成像模擬基本介紹290
8.3.2成像模擬實現步驟291
8.4本章小結294
第9章基于SeeLight軟件的復雜環境成像效果繪制295
9.1SeeLight軟件簡介295
9.1.1軟件概述295
9.1.2復雜環境成像效果繪制模塊297
9.2復雜天氣狀況建模298
9.2.1氣溶膠模型301
9.2.2不同天氣模型302
9.2.3繪制實例與分析305
9.3大氣對成像效果繪制的影響307
9.3.1大氣湍流模型307
9.3.2大氣吸收散射310
9.3.3繪制實例與分析311
9.4低光照度對成像效果繪制的影響312
9.4.1輻照度模型313
9.4.2噪聲模型316
9.4.3繪制實例與分析317
9.5本章小結318
參考文獻319
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