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基于GH-distance的自适应性采样算法

崔承勋  
【摘要】: 基于蒙特卡罗积分技术的整体光照计算是合成高质量、物理真实感图像的主要途径,其中的一个关键环节就是所谓的像素采样,即如何在图像平面的每个像素内抽取适当的位置实施整体光照计算、进而得到生成图像。本文针对常用的随机像素采样导致生成图像随机噪声大的缺点,提出一个新的采样算法——基于GH-distance距离度量的自适应性采样。 度量测度可以用在许多领域,它的作用是用来决定对一个信号是否继续或停止采样。当从信号中所采的样本值非常均一时,我们就认为这些样本足以用来表征信号的特征,所以就不需要再进行采样;否则,需要继续采样。为了达到这个目的,设计能够对微小的差异也很敏感的测度就显得非常重要。 基于这种事实的考虑,我们深入研究了f-divergence度量测度,提出了GH-distance距离度量,并将其引入到蒙特卡罗全局光照的自适应采样中。 采用新的采样算法,使得合成图像过程中某些像素的蒙特卡罗整体光照计算收敛速度较快、即只需少量采样数目既能得到较准确的光照值,而对于另外一些像素则需较大的采样和计算量才能计算出准确值。采用普通方法时,对所有像素都采用统一的采样量,当总体采样量较小时生成图像随机噪声较大,但总体采样量较大时又会导致计算资源的浪费。新算法在采样时,对每个像素度量样本的GH-distance距离,以此来评价像素质量,对于质量没有达到阀值的像素加大采样量,从而在给定平均采样量的情况下,达到在整幅图像上合理分配采样量的目的。


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