UNIVERZITA KOMENSKEHO V BRATISLAVE

FAKULTA MATEMATIKY, FYZIKY A

INFORMATIKY

Mgr. Andrej Mihalik

Autoreferat dizertacnej prace

Fotorealisticke zobrazenieanizotropnych materialov na zaklade

fotografickeho snımania realnych vzoriek

na zıskanie akademickeho titulu philosophiae doctor

v odbore doktorandskeho studia: Informatika

Bratislava, 2013

Dizertacna praca bola vypracovana v dennej forme doktorandskeho studia na Katedre aplikovanejinformatiky FMFI UK

Predkladatel’: Mgr. Andrej Mihalik

Katedra aplikovanej informatiky

Fakulta matematiky, fyziky a informatiky

Univerzita Komenskeho

Mlynska dolina, 842 48 Bratislava, Slovakia

Skolitel’: prof. RNDr. Roman Durikovic, PhD.

Katedra aplikovanej informatiky

Fakulta matematiky, fyziky a informatiky

Univerzita Komenskeho

Mlynska dolina, 842 48 Bratislava, Slovakia

Oponenti: ....................................................

....................................................

....................................................

....................................................

....................................................

....................................................

....................................................

....................................................

....................................................

Obhajoba dizertacnej prace sa kona ..................... o ............. h

pred komisiou pre obhajobu dizertacnej prace v odbore doktorandskeho studia

vymenovanou predsedom odborovej komisie ........................................

v odbore 9.2.1. Informatika programu Informatika

na .............................................................................................

..................................................................................................

Predseda odborovej komisie:

..........................................................................

..........................................................................

..........................................................................

1 Motivacia a zameranie prace

L’udske oko rozoznava objekty nielen na zaklade ich geometrie ale aj na zaklade vzhl’adu povrchumaterialu, z ktoreho su zlozene. Na dosiahnutie realizmu v pocıtacovej grafike je teda potrebneskumat’ akym sposobom povrch materialu rozptyluje dopadajuce svetlo. V tejto praci sa venujememeraniu odrazu svetla od povrchu materialu za ucelom generovania syntetickych obrazkov povrchumaterialu na pocıtaci. Oblast’ fotorealistickeho zobrazovania 3D objektov je v sucasnosti horucoutemou v pocıtacovej grafike. Teoreticke vysledky nasej prace su zalozene na meranı odrazu svetla odpovrchov materialov pouzıvanych predovsetkym v priemysle. Vysledky vyskumu v tejto oblasti suteda uzitocne nielen pri pocıtacovych animaciach v zabavnom priemysle, ale aj v dizajne a vyvojinovych produktov.

Generovanie obrazkov s realnymi materialmi na pocıtaci vyzaduje modelovanie odrazu svetlaod objektov [12]. Beruc do uvahy svetelny zdroj, pozorovatel’a a povrch objektu, osvetl’ovacı modelpopisuje intenzitu a spektralnu kompozıciu odrazeneho svetla od povrchu objektu smerujuceho kpozorovatel’ovi. Intenzita odrazeneho svetla je urcena intenzitou a vel’kost’ou svetelneho zdroja, azaroven schopnost’ou povrchu materialu odrazat’ svetlo. Spektralna kompozıcia odrazeneho svetlaje urcena spektrom svetelneho zdroja a schopnost’ou povrchu materialu absorbovat’ svetlo roznychvlnovych dlzok. Interakcia svetla s materialom je vsak zlozity proces. Do tohoto procesu vstupujurozne parametre. Okrem faktorov ako su spektralna kompozıcia a smer dopadajuceho svetla, mozusvetlo smerujuce z urciteho bodu na povrchu materialu k pozorovatel’ovi ovplyvnit’ rozne vlast-nosti materialu. Prıkladom moze byt’ schopnost’ materialu znızit’ energiu dopadajucich fotonov ateda zvacsit’ vlnovu dlzku vyziareneho svetla (na rozdiel od absorbovania niektorych vlnovych dlzokdifuznym materialom) pri fluorescencnych materialoch [13]. Rozne materialy menia svoje vlastnostiaj v case [34, 32] (naprıklad pri hrdzavenı). Niektore mozu posobenım chemickych reakciı vyzarovat’

d’alsie fotony (napr. chemoluminiscencia bieleho fosforu). Ciastocne priehl’adne materialy ako jenaprıklad vosk, vykazuju rozptyl svetla v objeme. V takomto prıpade je svetlo smerujuce z urcitehobodu povrchu materialu ovplyvnene svetlom dopadajucim aj na miesta povrchu vzdialenejsie odtohto bodu [6, 15]. Pri beznych materialoch nam vsak stacı zohl’adnit’ dopadajuce svetlo len vjednom bode. Velicina popisujuca intenzitu odrazeneho ziarenia v l’ubovol’nom smere po dopadena povrch materialu sa nazyva dvojsmerna distribucna funkcia (BRDF). Tato funkcia nam popi-suje, ako vel’a svetla sa v urcitom bode odrazı do nejakeho smeru. Pri niektorych povrchoch, akosu naprıklad metalicke autolaky, treba vsak uvazovat’ urcitu texturu. Tieto laky obsahuju takzvane

”trblietky“ (metalicke fliacky), ktore sposobuju efekt trblietania. Ocividne v mieste, kde sa nachadzatrblietka, bude odraz svetla iny ako v mieste, kde sa nenachadza. Takyto povrch je mozne repre-zentovat’ pomocou dvojsmernej texturnej funkcie (BTF). Takato reprezentacia je vsak pamat’ovonarocna, obzvlast’ vo forme tisıcov obrazkov (textur) zachytavajucich vsetky mozne kombinacieuhlov pohl’adu a smerov osvetlenia [11]. Pokial’ ale vieme spomedzi vsetkych bodov povrchu vy-brat’ maly pocet reprezentantov, teda takych bodov, ktore maju rozne odrazove vlastnosti, pricomkazdy bod povrchu odraza svetlo rovnako ako nejaky reprezentant, mozeme mat’ len jednu texturua v kazdom bode sa odvolavat’ na reprezentanta. Reprezentantovi moze tak byt’ priradeny materialktoreho BRDF mame nameranu [10, 17]. Pre ucely nasej prace postacovala BRDF reprezentacia vjednom bode.

Nasa praca pozostavala z nasledujucich bodov:

❼ Uprava vzhl’adu povrchu objektu zachyteneho na 2D obrazku

❼ Implementacia virtualneho gonio-spektrofotometra

❼ Merania zrkadloveho a difuzneho odrazu svetla

❼ Modelovanie odrazivosti povrchu materialu z nameranych dat

❼ Analyza odrazivosti metalickych lakov a generovanie syntetickych obrazkov s efektom trblie-tania

2 Uprava vzhl’adu povrchu objektu zachyteneho na 2D obrazku

Zmenu vzhl’adu materialu je mozne dosiahnut’ jednoducho zmenou parametrov BRDF modelu. Pa-rametre analytickych modelov ako naprıklad parameter drsnosti su vsak malo intuitıvne. Dalej mno-hokrat chceme pracovat’ so skutocnymi materialmi, ktorych vzhl’ad sa neda reprezentovat’ jednymanalytickym modelom. V takomto prıpade prıde vhod rozklad na jednoduchsie bazove BRDF [19, 9].Upravu povrchu potom uzıvatel’ dosiahne zmenou kombinacie bazovych BRDF, ci uz su tieto re-prezentovane analytickou BRDF, vysledkami merania, alebo len farbou obrazoveho bodu obrazka.Takto vieme dosiahnut’ dokonca zmenu materialu objektu zachyteneho na fotografiı.

Za predpokladu, ze nevyzadujeme vel’ku presnost’, si mozeme vystacit’ aj s jednou kamerou [28].Ked’ze pre l’udske oko je pri klasifikaciı materialu dolezitejsia skor zmena v jase alebo ostrost’ odleskuako proporcie a uhol odrazu [26, 7], mozeme si niekedy dovolit’ iste zjednodusenie. V extremnomprıpade nam na odhad atributov vzhl’adu materialu postacı aj jedina fotografia [24].

Dovodom upravy materialu moze byt’ zvysenie realnosti zobrazeneho objektu [27]. Prıkladomniecoho takehoto je pridanie efektu zvetravania. V clanku [37] je predstavena

”varieta vzhl’adu“, co

je vlastne varieta v priestore BRDF. V jednotlivych bodoch na povrchu vzorky je zachyteny materialv roznom stadiu zvetrania. Varieta sa tu zostrojı ako graf, ktoreho vrcholy predstavuju BRDF roznezvetraneho materialu. Najblizsı susedia vrcholu su BRDF s najblizsım stupnom zvetrania. Cestaod bodu s najmensım stupnom zvetrania k najvacsiemu predstavuje zmenu vzhl’adu materialu vcase. Tento princıp sa da pouzit’ na upravu vzhl’adu objektov zachytenych na fotografiach [31]. Zkazdeho obrazoveho bodu sa odoberie zlozka, ktora je sposobena tienenım. Po tejto uprave sa zintenzıt obrazovych bodov vytvorı varieta. Uzıvatel’ si tak moze nastavit’ uroven zvetrania materialuna fotografiı.

Nami navrhnuta technika na prenos vzhl’adu medzi objektami popısana v clanku [22] umoznujeprenos medzi objektami zobrazenymi na 2D obrazkoch. Vysledok prenosu metalickeho materialumozeme vidiet’ na obrazku 1. Praca bola citovana v clanku [30], kde autori predstavili interaktıvnumetodu nanasania textury na objekt zobrazeny v 2D obrazku.

Obr. 1: Prenos materialu s metalickymi trblietkami zo sfery na cajnık a) Obratok I1(x) zdrojoveho materialu.b) Obrazok I2(x) objektu, ktoreho material chceme menit’. c) Vzhl’ad materialu objektu v I1(x) prenesenyna objekt v I2(x). d) Originalny objekt v I2(x) vygenerovany s rovnakym materialom ako objekt v I1(x).

3 Implementacia virtualneho gonio-spektrofotometra

Vzhl’ad povrchu materialu je urceny svetlom odrazenym od povrchu materialu k pozorovatel’ovi.Vlnova dlzka a intenzita tohoto svetla zavisı od zdroja osvetlenia a schopnosti materialu odrazat’

svetlo. Tuto schopnost’ materialu je mozne merat’ nastrojom zvanym gonio-spektrofotometer [18].Slova greckeho povodu gonia a fotos oznacuju uhol a svetlo. Samotny nazov gonio-spektrofotometernam teda naznacuje, ze sa jedna o meranie spektra svetla pod urcitym uhlom. Toto zariadeniepozostava zo zdroja smeroveho osvetlenia. Ten osvecuje povrch vzorky materialu pod l’ubovolnymuhlom. Sucast’ou zariadenia je receptor, ktory zachytava odrazene svetlo pod nejakym uhlom. Re-ceptor je v tomto prıpade spektrometer. Uhol, pod ktorym dopada svetlo na vzorku a pod ktorymreceptor zachytava svetlo, je mozne l’ubovolne menit’ zmenou polohy zdroja a receptora. Zariadenievo vseobecnosti umoznuje meranie prepusteneho svetla cez vzorku tak, ze receptor a zdroj su kazdyna opacnej strane roviny povrchu vzorky. Ked’ze sa v nasom vyskume nezaoberame priehl’adnymimaterialmi, budeme d’alej uvazovat’ len merania odrazu svetla.

Virtualny gonio-spektrofotometer umoznuje merat’ odraz svetla od povrchu vzorky, ktora je re-prezentovana urcitou BRDF. Algoritmus merania vyzaduje dva vstupy. Prvym je spektralna hustotasvetelneho zdroja. Druhym je BRDF povrchu meraneho materialu, ktory moze byt’ vo forme tabul’kynameranej BRDF alebo analytickeho modelu ako napr. Cook-Torranceov.

Nas virtualny gonio-spektrofotometer rovnako ako jeho realny naprotivok pozostava zo sve-telneho zdroja a receptora. Tieto su reprezentovane vel’kost’ou clony a polohou v ramci hemisfery.Vysledkom merania je celkovy ziarivy tok svetla (urcitej vlnovej dlzky) vychadzajuci zo zdroja, od-razeny od povrchu vzorky a prechadzajuci clonou receptora. Toto vypocıtame numerickou integraciuna hemisfere tak, ze jednotkovu hemisferu rozdelıme na vel’ke mnozstvo mikroplosok (pozri obrazok2). Plocha kazdej mikroplosky na hemisfere nam sluzi ako priestorovy uhol z jej stredu. Cez urcitemikroplosky ∆ωik

prichadza do hemisfery svetlo zo svetelneho zdroja, ktore dopada na vzorku.Cez mikroplosky ∆ωrl

vychadza svetlo z hemisfery a vchadza do clony receptora. Mikroplosky sindexom ik su mikroplosky priradene svetelnemu zdroju. Su to take, ktorych smer od stredu sferyje v blızkosti smeru osvetlenia Θi. Podobne mikroplosky s indexom rl su priradene receptoru aksu v blızkosti smeru pozorovania Θr. V zavislosti od uhloveho rozpatia danej clony rozhodujeme,ktore mikroplosky v blızkosti prıslusneho smeru zaradıme medzi mikroplosky zdroja ∆ωik

respektıvereceptora ∆ωrl

.

Obr. 2: Hemisfera rozdelena na mikroplosky a smery od stredu sfery ku stredom mikroplosok.

Vysledny tok je vypocıtany dvojitou sumaciou cez mikroplosky zdroja a receptora. Mnozstvoenergie odrazenej od vzorky k receptoru je zavisle od funkcie BRDF. Celkovy ziarivy tok odrazenyod mikroplosky s plochou dA prechadzajuci cez clonu receptora je vypocıtany podla nasledujucehovzt’ahu:

Φ = dA∑

k

L(x← Θik) cos(θik) ∆ωik

∑

l

fr(x,Θik← Θrl

) cos(θrl) ∆ωrl, (1)

kde dA je obsah mikroplosky na povrchu vzorky. ∆ω predstavuju obsahy prıslusnych mikroplosokna hemisfere. Index i oznacuje svetelny zdroj, index r oznacuje receptor. Θ s prıslusnym indexomoznacuje smer od stredu mikroplosky na vzorke ku stredu prıslusnej mikroplosky na hemisfere. θ jeuhol medzi normalou povrchu vzorky a danym smerom Θ (pozri obrazok 2). Funkcia fr predstavujeBRDF a L je intenzita dopadajuceho ziarenia, kde ziarivy tok je urceny spektralnou hustotousvetelneho zdroja.

4 Merania zrkadloveho a difuzneho odrazu svetla

Typicky nastroj na meranie BRDF pozostava zo svetelneho zdroja, polohovacieho systemu nadrzanie vzorky materialu a senzora, ktory zaznamenava odrazene svetlo od povrchu materialu.Ked’ze vonkajsie svetlo odrazene od vzorky na ostatne komponenty zariadenia je zdrojom chyb,na meranie sa pouzıva zariadenie umiestnene v tmavej miestnosti, ktore je pokryte ciernou farbou.Pretoze je potrebne vel’mi presne polohovanie na meranie odrazu svetla od povrchu v mnohychsmeroch, system je vo vseobecnosti namontovany na mohutnom optickom stole kvoli zamedzeniuvplyvu vibraciı v miestnosti na polohu svetelneho zdroja, vzorky a senzora.

Definıcia BRDF v sebe zahrna nekonecne male priestorove uhly a nekonecne malu oblast’ po-vrchu. Ked’ze komponenty kazdeho systemu dosahuju konecnu vel’kost’, urcita chyba je vzdy ne-oddelitel’nou sucast’ou meranı. Priestorovy uhol, cez ktory dopada a odraza sa svetlo a osvetlenaoblast’, maju byt’ co najmensie. Toto ale zase sposobuje, ze bude odrazene od vzorky len vel’mi malemnozstvo energie, co je znacne zlozite zmerat’ presne.

Na zıskanie absolutnej hodnoty je potrebne porovnat’ hodnotu zachyteneho svetla odrazeneho odvzorky s hodnotou svetelneho zdroja. Typickym sposobom ako to zabezpecit’, je porovnat’ detekovanesvetlo odrazene od znamej vzorky.

Vo vseobecnosti sa gonioreflektometer na meranie BRDF sklada z mechanickych sucasti, kde suzarucene styri stupne vol’nosti, ktore si meranie vyzaduje [1]. Na zıskanie BRDF dat je potrebnepohybovat’ senzorom a svetelnym zdrojom okolo vzorky. Nevyhodou takehoto merania je jeho casovanarocnost’ a urcita nepresnost’ vyplyvajuca z mechanizmu.

Na meranie spektralnej odrazivosti sa pouzıvaju dva druhy meracıch zariadenı. Jednu skupinutvoria zariadenia, kde sa pred receptor umiestnuju rozne filtre s priepustnost’ou urcitych pasiemvlnovych dlzok [20]. Sucasne filtre maju rozsah pasma okolo 15nm, co obmedzuje ich spektralnerozlısenie. Dalsie systemy su zalozene na disperzii a vyuzıvaju opticku mriezku alebo prizmu. Tietosystemy meraju svetelny tok s lepsım spektralnym rozlısenım [16].

Za ucelom merania difuznej a zrkadlovej zlozky BRDF sme skonstruovali zariadenie, ktorehoschema je na obrazku 3. Toto zariadenie meria spektralnu hustotu odrazeneho svetla pomocouoptickej mriezky.

5 Modelovanie odrazivosti povrchu materialu

Kompletne namerana BRDF [21] nam dava presnu reprezentaciu vzhl’adu povrchu, avsak jej ta-bul’kova forma pozostava z vel’keho mnozstva poloziek (intenzita, vlnova dlzka, uhol dopadu, atd’.).Taktiez hl’adanie distribucie nahodnej premennej (angl. importance sampling) pri integrovanı me-todou Monte Carlo je podstatne zlozitejsie pouzitım tabul’kovej BRDF, ako pouzitım analytic-kej BRDF [3]. Preto sa vo vseobecnosti pri generovanı syntetickych obrazkov na pocıtaci zvyknepouzıvat’ radsej analyticka reprezentacia BRDF. Analyticka reprezentacia, ako naprıklad Cook-Torranceov model, je kompaktna, avsak prisposobovanie parametrov modelu tak, aby co najlepsiereprezentoval namerane data, je zlozity proces.

Nasım ciel’om bolo navrhnut’ metodologiu merania odrazu svetla a na zaklade vysledkov meranıvytvorit’ model odrazivosti umoznujuci generovanie syntetickych obrazkov nameraneho materialu.

Obr. 3: Schema nasho zariadenia na meranie spektralnej odrazivosti.

Merania sme vykonavali na nasom zariadenı, ktore umoznuje merat’ spektralnu distribuciu odra-zeneho svetla pod l’ubovol’nym uhlom v rovine dopadu svetla. Z nameranych dat sme prostrednıctvomoptimalizacnej metody najmensıch stvorcov [4] odhadli parametre Cook-Torranceovho modelu,ktory sme pouzili pri generovanı syntetickych obrazkov pocıtacom. Na obrazku 4 mozeme vidiet’

vzorky meranych povrchov autolakov. Na obrazku 5 mozeme vidiet’ vysledky nasho modelovaniavzhl’adu nameranych povrchov.

Obr. 4: Vzorky autolakov.

6 Analyza odrazivosti metalickych lakov

Aby vyrobcovia zatraktıvnili vizualnu stranku povrchov svojich produktov, specialne v automo-bilovom priemysle, vyuzıvaju efekt trblietania metalickych lakov. Autolaky, ktore vykazuju efekttrblietania a hlbkove efekty, obsahuju metalicke mikroplosky [35, 8, 29]. Hlbku vnımame obomaocami vzhl’adom na polohu miesta, kde sa luce vyslane z oboch ocı pretınaju [14]. Ked’ jedna mik-roploska zrkadlovo odraza svetlo iba do l’aveho oka, zatial’ co ned’aleka mikroploska odraza svetlo ibado praveho oka, luce vyslane z prıslusneho oka cez prıslusnu mikroplosku sa pretnu mimo povrch.Toto sposobuje hlbkovy efekt. Povrchy tychto metalickych mikroplosiek sluzia ako miniaturne zrka-dielka. Tieto povrchy rozptyluju svetlo roznymi smermi, a tak vytvaraju okolo zrkadloveho odleskuurcity

”sum“, ktory je viditel’ny z malej vzdialenosti od povrchu a menı sa s pozıciou pozorovania

[36].

Na modelovanie efektu trblietania je potrebne spracovat’ texturnu informaciu o povrchu. Ked’zebezne BRDF merania na rozdiel od BTF nezachytavaju texturu povrchu, nie je ich mozne pouzit’

Obr. 5: Vygenerovane obrazky nameranych povrchov.

na modelovanie”trblietok“. Mozeme ich ale vyuzit’ na modelovanie celkoveho vzhl’adu povrchu laku

zo vzdialenosti, z ktorej uz nie je zretel’ne vidiet’”sum“. Na zıskanie texturnej informacie laku je

mozne pouzit’ fotografie urobene z malej vzdialenosti od povrchu. Zmysel merania BTF spocıvav tom, ze na mikrourovni vieme takyto povrch reprezentovat’ nepravidelnou nahodnou texturou,ktora vyzera ako posypana trblietkami. Simulacia tohto efektu tkvie najskor vo vypocte statistickychvlastnostı konstalacie trblietok a naslednej rekonstrukcie textury povrchu pridavanım trblietok pocaszobrazovania. Vysledok pridavania efektu trblietania mozeme vidiet’ na obrazku 6.

Obr. 6: Vygenerovany objekt s trblietkami.

Obr. 7: Namerane a zrekonstruovane autolaky.

7 Resume

The appearance of all objects is determined by how object’s surface scatters incident light [33].Surfaces in general scatter incident light in different directions in consideration of the angles ofincidence. To measure the surface properties, the gonio-spectrophotometers has been created [1].A gonio-spectrophotometer is an instrument that measures the spectral distribution of reflectedradiant power as a function of angles of illumination and observation. The device consists of alight source aperture and a receptor aperture. The apertures are oriented in variety of directionsto perform comprehensive measurements. A large database of tabular BRDF can be obtained bymeasurement of real materials [21]. However, it is hard to fit in the rendering pipeline and it isdifficult to use it with importance sampling [3]. Hence, the analytical representation of BRDF ismore common.

Variety of the empirical models, that describe the reflection off the surface exist [2]. An exampleis the empirical Wards’s model [38], that uses the combination of functions capturing the reflectionattributes such as the diffuse reflectance in all directions or the concentration of light scatteringin a direction near the specular direction for glossy materials. Besides empirical models, modelsthat apply basic principles of physics to the surface microscopic structure exist, for example theCook-Torrance’s model [5]. Measured spectral reflectance of the skin and modeled by this model ispresented in [23]. A representation of the spectral reflectance for the purpose of computer renderingcan be find in [25]

Our goal was to design and implement a methodology devoted to the measurement of spectralreflectance from material samples in order to render photo-realistic images. We set up simple de-vice that allows us to measure spectral reflectance under arbitrary angle in the plane of incidence.We measured material samples to acquire spectral reflectance. We used obtained data to fit the un-known parameters of an analytical BRDF model. We performed fitting by the nonlinear least squareoptimization [4]. To validate the fitting results we utilized our virtual gonio-spectrophotometer. Wehave also performed the sparkling effect rendering, that achieves more realistic appearance of themetallic paints.

Publikacie

[1] Andrej Mihalik a Roman Durikovic. Material appearance transfer between images. V Po-ster proceedings of the Spring Conference on Computer Graphics - SCCG2009, pages 55–58,Budmerice, Slovakia, 2009. Comenius University Press.

[2] Andrej Mihalik a Roman Durikovic. Apperance transformation of 3D objects depicted inimages. Journal of the Applied Mathematics, Statistics and Informatics, 6, 2010.

❼ Citacia v: Songsathaporn, K., Johan, H., a Nishita, T. Interactive texturing onobjects in images via a sketching interface. V Proceedings of the 27th Spring Conferenceon Computer Graphics (2013), 43—50. [30]

[3] Andrej Mihalik a Roman Durikovic. Virtual gonio-spectrophotometer for validation of BRDFdesigns. V Proceedings of the 7th International Conference on Solid State Surfaces and Inter-faces, strany 52–54, Smolenice Castle, Slovakia, 2010. Comenius University.

[4] Andrej Mihalik a Roman Durikovic. Virtual gonio-spectrophotometer for validation of BRDFdesigns. Central European Journal of Physics, Volume 9, Cıslo 5, strany 1334-1343, 2011.Versita, co-published with Springer-Verlag GmbH.

[5] Andrej Mihalik a Roman Durikovic. Validation of optical characteristics with virtual gonio-spectrophotometer device. V Poster proceedings of the Spring Conference on Computer Grap-hics - SCCG2011, strany 35–38, Vinicne, Slovakia, 2011. Comenius University Press.

[6] Andrej Mihalik a Roman Durikovic. Measurement, fitting and rendering of spectral reflectance.V Poster proceedings of the Spring Conference on Computer Graphics - SCCG2013, Slovakia,2013.

A

Referencie

[1] Achutha, S. Brdf acquisition with basis illumination. Master’s thesis, Department of Com-puter Science, University of British Columbia, Vancouver, Canada, 2006.

[2] Ashikhmin, M., Shirley, P. An anisotropic phong BRDF model. J. Graph. Tools 5, 2 (Feb.2000), 25–32.

[3] Bagher, Mahdi, M., Soler, C., Holzschuch, N. Accurate fitting of measured reflectancesusing a Shifted Gamma micro-facet distribution. Computer Graphics Forum 31, 4 (June 2012).

[4] Bjorck, A. Numerical Methods for Least Squares Problems, 1 ed. SIAM: Society for Industrialand Applied Mathematics, 4 1996.

[5] Cook, R. L., Torrance, K. E. A reflectance model for computer graphics. ACM Trans.Graph. 1, 1 (1982), 7–24.

[6] Donner, C., Lawrence, J., Ramamoorthi, R., Hachisuka, T., Jensen, H. W., Nayar,

S. An empirical bssrdf model. ACM Trans. Graph. 28, 3 (July 2009), 30:1–30:10.

[7] Dror, R. O., Adelson, E. H., Willsky, A. S. Recognition of surface reflectance propertiesfrom a single image under unknown real-world illumination. V Proc. of the IEEE Workshopon Identifying Objects Across Variations in Lighting (2001), MIT CSAIL.

[8] Durikovic, R. Explicit method of sparkling effect simulation. Journal of Three DimensionalImages 16, 4 (2002), 96–100.

[9] Durikovic, R. Appearance measurements in industry and their application in light reflectionmodels. Journal of Three Dimensional Images 21, 1 (2007), 47–52.

[10] Durikovic, R., Kolchin, K., Ershov, S. Rendering of japanese artcraft. V Short Presen-tations of EUROGRAPHICS Conference (Braunschweig, Germany, 2002), pp. 131–138.

[11] Filip, J., Haindl, M. Btf modelling using brdf texels. V Proceedings of the 2006 Advances inMachine Vision, Image Processing, and Pattern Analysis international conference on IntelligentComputing in Pattern Analysis/Synthesis (Berlin, Heidelberg, 2006), IWICPAS’06, Springer-Verlag, pp. 475–484.

[12] He, X. D., Torrance, K. E., Sillion, F. X., Greenberg, D. P. A comprehensive physicalmodel for light reflection. SIGGRAPH Comput. Graph. 25, 4 (1991), 175–186.

[13] Hullin, M. B., Hanika, J., Ajdin, B., Seidel, H.-P., Kautz, J., Lensch, H. P. A.

Acquisition and analysis of bispectral bidirectional reflectance and reradiation distributionfunctions. ACM Trans. Graph. 29, 4 (July 2010), 97:1–97:7.

[14] Javidi, B., Okano, F., Eds. Three-Dimensional Television, Video, and Display Technologies,softcover reprint of hardcover 1st ed. 2002 ed. Springer, 2 2011.

B

REFERENCIE C

[15] Jensen, H. W., Marschner, S. R., Levoy, M., Hanrahan, P. A practical model forsubsurface light transport. V Proceedings of the 28th annual conference on Computer graphicsand interactive techniques (New York, NY, USA, 2001), SIGGRAPH ’01, ACM, pp. 511–518.

[16] Kim, M. H., Harvey, T. A., Kittle, D. S., Rushmeier, H., Dorsey, J., Prum, R. O.,

Brady, D. J. 3D imaging spectroscopy for measuring hyperspectral patterns on solid objects.ACM Trans. Graph. 31, 4 (July 2012), 38:1–38:11.

[17] Kimura, R., Durikovic, R., Kolchin, K. Real-time rendering of japanese lacquer ware. VJoint Convention Record of Tohoku Chapter of the Electrical and Information Engineers (No.2I11, Yonezawa, Japan, 2002), p. 316.

[18] Krishnaswamy, A., Baranoski, G. V. G., Rokne, J. G. Virtual goniophotometric mea-surements protocol, 2002.

[19] Lawrence, J., Ben-Artzi, A., DeCoro, C., Matusik, W., Pfister, H., Ramamoorthi,

R., Rusinkiewicz, S. Inverse shade trees for non-parametric material representation andediting. ACM Trans. Graph. 25, 3 (2006), 735–745.

[20] Lyssi, D. A reflectometer setup for spectral BTF measurement. V CESCG (Apr. 2009).

[21] Matusik, W., Pfister, H., Brand, M., McMillan, L. A data-driven reflectance model. VSIGGRAPH ’03: ACM SIGGRAPH 2003 Papers (New York, NY, USA, 2003), ACM, pp. 759–769.

[22] Mihalik, A., Durikovic, R. Appearance transformation of 3D objects depicted in images.Journal of the Applied Mathematics, Statistics and Informatics 6, 1 (2010), 27–37.

[23] Moriuchi, Y., Tominaga, S., Horiuchi, T. Precise analysis of spectral reflectance proper-ties of cosmetic foundation. V Image Analysis, A.-B. Salberg, J. Hardeberg, R. Jenssen, Eds.,vol. 5575 of Lecture Notes in Computer Science. Springer Berlin Heidelberg, 2009, pp. 138–148.

[24] Munoz, A., Echevarria, J. I., Seron, F. J., Lopez-Moreno, J., Glencross, M., Gu-

tierrez, D. Bssrdf estimation from single images. Computer Graphics Forum 30, 2 (2011),455–464.

[25] Peercy, M. S. Linear color representations for full speed spectral rendering. V Proceedings ofthe 20th annual conference on Computer graphics and interactive techniques (New York, NY,USA, 1993), SIGGRAPH ’93, ACM, pp. 191–198.

[26] Pellacini, F., Ferwerda, J. A., Greenberg, D. P. Toward a psychophysically-basedlight reflection model for image synthesis. V SIGGRAPH ’00: Proceedings of the 27th annualconference on Computer graphics and interactive techniques (New York, NY, USA, 2000), ACMPress/Addison-Wesley Publishing Co., pp. 55–64.

[27] Pellacini, F., Lawrence, J. Appwand: editing measured materials using appearance-drivenoptimization. V SIGGRAPH ’07: ACM SIGGRAPH 2007 papers (New York, NY, USA, 2007),ACM, p. 54.

[28] Ren, P., Wang, J., Snyder, J., Tong, X., Guo, B. Pocket reflectometry. ACM Trans.Graph. 30, 4 (July 2011), 45:1–45:10.

[29] Smetana, R., Durikovic, R. Overview of contemporary brdf models focused on car paintsimulation. V Proceedings of the Spring Conference on Computer Graphics - SCCG 2008,ISSN: 1335-5694 (Budmerice, Slovakia, Apr. 2008), pp. 42–45.

D REFERENCIE

[30] Songsathaporn, K., Johan, H., Nishita, T. Interactive texturing on objects in imagesvia a sketching interface. V Proceedings of the 27th Spring Conference on Computer Graphics(New York, NY, USA, 2013), SCCG ’11, ACM, pp. 43–50.

[31] Su Xuey, Jiaping Wang, X. T. Q. D., Guo, B. Image-based material weathering. ComputerGraphics Forum 27, 2 (2008), 617–626.

[32] Sun, B., Sunkavalli, K., Ramamoorthi, R., Belhumeur, P., Nayar, S. Time-VaryingBRDFs. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (Mar 2007).

[33] Tonsho, K., Akao, Y., Tsumura, N., Miyake, Y. Development of goniophotometricimaging system for recording reflectance spectra of 3D objects. V Society of Photo-OpticalInstrumentation Engineers (SPIE) Conference Series (Dec. 2001), R. Eschbach G. G. Marcu,Eds., vol. 4663 of Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Se-ries, pp. 370–378.

[34] Durikovic, R. Capturing optical properties of paint polymerization. V ACM Proceedings ofthe 20th Spring Conference on Computer Graphics - SCCG2004 (Budmerice, Slovakia, Apr.2004), A. Pasko, Ed., ACM, New York, ACM ISBN:1-58113-914-4, pp. 132–137.

[35] Durikovic, R., Martens, W. L. Simulation of sparkling and depth effect in paints. V SCCG’03: Proceedings of the 19th spring conference on Computer graphics (New York, NY, USA,2003), ACM, pp. 193–198.

[36] Svirec, M., Durikovic, R. HDR images from photos of car paint with sparkling effect. VProceedings of the Spring Conference on Computer Graphics - SCCG 2008, ISSN: 1335-5694(Budmerice, Slovakia, Apr. 2008), pp. 38–41.

[37] Wang, J., Tong, X., Lin, S., Pan, M., Wang, C., Bao, H., Guo, B., Shum, H.-Y.

Appearance manifolds for modeling time-variant appearance of materials. ACM Trans. Graph.25, 3 (2006), 754–761.

[38] Ward, G. J. Measuring and modeling anisotropic reflection. SIGGRAPH Comput. Graph.26, 2 (1992), 265–272.