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随着计算机数字化和可视化技术的发展,对文化遗产的数字化保护和虚拟展示也提出了更高的要求。秦始皇陵陪葬坑中的兵马俑文物原本是周身彩绘,但由于千年来的自然侵蚀和考古发掘技术的局限等原因,出土时俑体彩绘分层脱落,变成现在我们所见的陶灰色。通过计算机辅助真实感渲染彩绘兵马俑,有利于文物的虚拟展示和数字化保存。本文利用HSL颜色空间对兵马俑灰度纹理进行颜色迁移得到复原的彩色纹理;依据彩绘兵马俑的结构特点和光学性质,提出一个改进的BSDF (bidirectional scattering distribution function,双向散射分布函数)光照模型计算兵马俑模型各层的光照现象,从而实现了对彩绘兵马俑的真实感渲染。研究进展如下:1.提出基于HSL颜色空间的颜色迁移算法。针对传统的颜色迁移算法无法使复原的彩绘满足“修旧如旧”的文物修复原则,本文提出在HSL颜色空间中进行颜色迁移,使专家复原的彩绘图像H分量不变,通过局部匹配H分量的方法,找到残存的彩绘图像的最佳样本点,将该点的S分量和L分量赋给专家复原的彩绘图像的匹配像素点,最终使专家复原的彩绘图像变’旧’,符合“修旧如旧”的原则。2.建立兵马俑层状结构模型。根据兵马俑的结构特点,将兵马俑由内到外分为胎体层-生漆层-彩绘层的三层结构。通过分析兵马俑彩绘层所使用的天然矿物质颜料的光学性质,得到光线在彩绘层发生散射和吸收现象的结论,最终建立了一个新的两层兵马俑模型。3.使用改进的基于物理的BSDF光照模型渲染彩绘兵马俑。由比尔定律可知,彩绘兵马俑的彩绘层对光是选择性吸收,且吸收的光强与厚度有关。以一个非均匀随机数作为彩绘层厚度参数,分析彩绘层的吸光性和生漆层的反射对渲染效果的影响,最终得到了较真实的彩绘兵马俑渲染效果。4.设计并实现了彩绘兵马俑渲染系统。本系统功能完备,交互性较好,能够生成复原的彩色纹理图像并实现了较为真实的彩绘兵马俑绘制效果,为兵马俑的虚拟展示和数字化保护提供了有效帮助。