目前,在动漫、游戏、虚拟现实等领域,对材质渲染效果的真实感要求越来越高,如何构建出更加真实的材质渲染效果是近年来的研究热点。使用测量方法,记录材质在不同位置、不同光照、不同视角下的BTF(Bidirectional Texture Functions)反射信息,有助于构建测量真实的材质模型。国内外很多大学及研究机构都构建了自己的材质测量系统,比如gonioreflectometer系统、Doom测量系统等。现有的BTF材质测量系统普遍存在材质测量过程中人工参与过多导致效率低下、精度变低的问题。由于复杂的光照反射成因以及材质的多样性,单纯的物理解析或拍摄测量的方法都无法实现高效的材质建模,导致构建出来的材质库精度和最终渲染效果都大打折扣。针对以上问题,本文基于自主研发的BTF材质测量系统进行了相关研究与探索,主要包括:1.研究数据采集过程中的调优策略,包括研究如何最大限度地减少人工的干预来提高原始材质数据采集的速度和精度,优化了机械运动模块与数字影像采集模块间的运行一致性问题,并对相机的焦距、曝光度、增益等初始参数进行调优以及断电后参数重置的问题。2.研究原始材质数据的校准问题,主要包括亮度校准和位置校准,从而能够高效地获取细节程度更高的材质信息。其中,亮度校准主要为在无法获取工业相机曝光时间的情况下实现HDR(高动态范围)合成。位置校准主要包括提出了一种基于张正友标定法的BTF测量系统多相机高精度内外参求解方法,实现了批量校准材质图片位置的功能。3.构建BTF材质测量模型并通过渲染验证其有效性。基于高效的组织存储测量校准数据,基于测量数据构建包含一个六维的数据结构的BTF材质模型,并通过索引查找的方式进行材质渲染,以验证所构建材质模型的有效性。本文的工作优化了一直制约BTF材质测量系统运行的关键问题,打通了 BTF材质测量系统从材质拍摄到材质图片数据处理再到BTF材质渲染整个运行流程,构建了 BTF材质库并验证其有效性。最终提高了系统处理速度,优化了系统运行效果,使整个系统整体功能趋于完善,渲染效果更具真实感。