生成式数据驱动BRDF参考数据库建立方法

刘彦磊; 袁大庆; 熊行创; 李舒鹏; 周孝好; 刘子龙

doi:10.3969/j.issn.1000-1158.2025.05.05

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计量学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (5) : 651-658. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.05.05

光学计量

生成式数据驱动BRDF参考数据库建立方法

刘彦磊 ¹^,³^,⁴ ,
袁大庆 ³ ,
熊行创 ¹^,⁴ ,
李舒鹏 ¹^,³^,⁴ ,
周孝好 ² ,
刘子龙 ¹^,⁴

作者信息 +

A Method of BRDF Reference Database Establishment Based on Generated Values

LIU Yanlei ¹^,³^,⁴ ,
YUAN Daqing ³ ,
Xiong Xingchuang ¹^,⁴ ,
LI Shupeng ¹^,³^,⁴ ,
Zhou Xiaohao ² ,
LIU Zilong ¹^,⁴

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摘要

以测量数据为基础，结合微面元理论提出了一种双向反射分布函数（BRDF）参考数据库建立方法，并开发了相应的系统，包括数据读取、法线密度分布函数、遮挡因子、模型结构。首先，采用模拟退火算法以角度信息量I模拟为目标函数，研究了不同采样角度个数对拟合和反演效果的影响；其次，采用将BRDF模型拆解并模块化的方式建立了能够描述目标表面信息的模块，通过各个模块的组合建立BRDF模型库；最后，以少量的测量数据为基础，通过模型的选择、参数的设定、反演效果的评定等环节生成可靠的BRDF数据。该方法一方面能够减弱对海量测量数据的依赖，另一方面以少量的测量数据为“框架”有效避免了多模型的不一致性。以锌的半球空间BRDF为实例对测量和反演结果进行了对比，验证了该方法的可靠性。

Abstract

An innovative method for constructing a BRDF database grounded in measurement data and microfacet theory is introduced， and a corresponding system is developed， encompassing modules like data retrieval， normal density distribution function， occlusion factor， and model structure. Firstly， the simulated annealing algorithm is employed to optimize the angle information I as the objective function， and an investigation is conducted on the impact of different sampling angles on fitting and inversion results. Secondly， modules that can describe the characteristics of the target surface are established by disassembling and modularizing the BRDF model， and the BRDF model library can be established by the arrangement and combination of the modules. Finally， based on a small amount of measurement data， the BRDF data with high spatial resolution and reliability are generated through the selection of model， parameter setting and evaluation of inversion effect. The approach not only mitigates reliance on extensive measurement data， but also addresses the challenge of inconsistency among multiple models by establishing a framework based on a limited amount of measurement data. The results of measurement and inversion are compared with zinc hemispherical space BRDF， and the reliability of the method is verified.

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刘彦磊, 袁大庆, 熊行创, 等. 生成式数据驱动BRDF参考数据库建立方法[J]. 计量学报. 2025, 46(5): 651-658 https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2025.05.05

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中图分类号： TB96

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