基于图像的绘制(IBR)技术是计算机图形学与计算机视觉相互交叉形成的一个研究热点。不同于传统图形学,基于图像的绘制使用一些预先采集的图像来生成不同的场景画面。随着基于图像的绘制技术的成熟,以及对于真实光照条件的需求,基于图像的光照(IBL)技术也应运而生,并得到广泛的应用。基于图像的光照技术,通过引入高动态图像(HDRI),可以对真实的具有任意复杂度的光照环境进行采集和表达,在计算机图形学中有极为重要的应用。 高动态图像是一种亮度范围非常大的特殊图像,它最大的特点是其存储的图像亮度信息与真实场景的辐射度呈线性关系。可以说,高动态图像是基于图像的光照中必不可少的部分,因为它使人们利用真实世界的光照信息对三维场景进行照明的想法成为现实。传统的获取高动态图像的方法是利用一组固定镜头但曝光度不断变化的图像来标定相机的响应曲线并合成高动态图像。本文介绍了一个标定摄像机响应曲线的算法,通过自动曝光的视点固定拍摄的视频序列标定摄像机响应曲线。该算法改进了传统算法中需要记录图像曝光度的限制,首先标定视频序列中帧与帧之间的几何关系;接着计算各帧重叠区域的颜色差异,以此为标准选取进行标定的关键帧;最后通过多项式模型标定摄像机的响应函数。 作为视频序列的高动态图像获取的直接应用,本文用视频序列标定的响应曲线来校正全景图的颜色差异。全景图是基于图像绘制技术最实用的技术之一,因为它在表示虚拟场景时数据量不大,绘制速度较高。人们在利用一组相片或视频序列拼接全景图时,因采用自动曝光,各帧的曝光度常常根据当前场景的整体光亮度而改变,因而引起同一物体在图像中的颜色值也不同,这种颜色差异将导致全景图中部分区域亮度不连续。本文着眼于这种颜色差异,有效地将高动态图像的特点应用到全景图的拼接中。首先,利用视频序列标定的响应函数,计算全景图中各点的真实辐射度映射,由此可以将各帧映射到同一曝光度下,修正了视频序列中应曝光度不同带来的颜色差异,实现全景图的颜色校正。