论文部分内容阅读
建立自然复杂环境光照模型是处理和模拟现实世界光照环境的有效方法，具有十分重要的理论研究价值和实际应用价值。首先，它涉及数学、计算机科学、信息科学、生物认知等多个领域，是当前前沿性的交叉科学研究。其次，全局复杂环境光照模型促进了多个领域的技术发展。最后，复杂环境光照模型在图形渲染、模式识别、三维重建及数字篡改鉴别等应用领域都有极高的研究价值。尽管基于球面调和基函数的光照模型在理论分析和实际处理自然复杂光照环境问题上取得了成功，但在实际应用中仍面临很多挑战性的问题。我们针对实际情况中遇到的关键性问题进行了深入的研究，取得了一系列成果:
1、针对抑制退化效应和光照区分的问题，我们提出了一种基于球面调和框架的光照模型。为了获得自然环境光场下Lambert物体的鲁棒性光照估计和提升不同环境光场的光照区分能力，基于框架表示的光照模型利用多方向投影的冗余度，一方面抑制了数据缺失和噪声干扰等退化效应在光照估计时的影响，另一方面提升了区分漫反射物体的反射光照的能力。
2、针对自然环境光信号统计特性的问题，我们提出了一种基于加权球面调和框架的光照模型。根据自然环境光场的信号统计特性，同时考虑到确保光照估计时的鲁棒性和区分不同环境光场的需求，基于加权球面调和框架的光照模型不仅拥有基于球面调和框架的鲁棒特性，而且本身具有的随光照信号调制的特性保证了光照区分的优势。
3、针对图像篡改检测应用的问题，我们利用图像目标的二维轮廓线信息结合基于（加权）球面调和框架的光照模型，提出了一种鲁棒的图像篡改检测方法。该方法在不同环境下漫反射物体的光照一致性度量和区分上具有更好的性能，同时也为图像篡改认证技术提供了一种有效方法。