Главная > Интеллектуальные системы > Зрение роботов
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

10.4. Двухлучевая функция отражательной способности

Чем определяется яркость сцены? Она зависит от величины света, падающего на поверхность, от доли отражаемых падающих лучей, а также от геометрических условий отражения света, как ясно показывает пример зеркала. То есть яркость поверхности в общем случае зависит от направления, под которым она наблюдается, и от направления, в котором она освещается.

Мы можем описать эти направления в локальной системе координат на поверхности объекта (рис. 10.6). Рассмотрим нормаль к поверхности и произвольную линию на ней. Направления можно описать с помощью углов 9 между лучом и нормалью и между ортогональной проекцией луча на поверхность и линией на поверхности.

Эти углы называются полярным и азимутальным соответственно. Они позволяют нам определить направления под которыми свет падает на поверхность и излучается к наблюдателю (рис. 10.7).

Теперь мы можем определить двухлучевую функцию отражательной способности (ДФОС), которая показывает, насколько яркой кажется поверхность при заданных направлениях наблюдения и освещения. Пусть

Рис. 10.6. Возможность определения направления падающего и излучаемого световых лучей в локальной системе координат с помощью полярного и азимутального углов.

Рис. 10.7. Двухлучевая функция отражательной способности, определяемая отношением яркости площадки поверхности, видимой в направлении к освещенности, полученной в результате освещения из направления

количество света, падающего на поверхность по направлению — освещенность поверхности, — будет Пусть яркость поверхности, наблюдаемая в направлении будет . ДФОС — это просто отношение яркости поверхности к ее освещенности:

В этой главе мы будем изучать конкретные примеры ДФОС для некоторых идеализированных поверхностей.

Функция четырех переменных слишком громоздка для непосредственного использования при изучении соотношения между освещенностью изображения и формой поверхности. К счастью, для многих поверхностей их яркость не меняется при повороте поверхности вокруг нормали. В этом случае ДФОС зависит не от по отдельности, а от их разности Это, в частности, верно для матовых и зеркально отражающих поверхностей, но не верно для поверхностей с ориентированной микроструктурой, например для минерала, называемого тигровый глаз, или радужных перьев некоторых птиц.

Имеется одно интересное ограничение на вид ДФОС. Если две поверхности находятся в тепловом равновесии, то излучение, приходящее на одну поверхность от другой, должно уравновешиваться излучением в обратном направлении. Если бы этого не было, то одна поверхность нагревалась бы, а другая остывала и равновесие нарушилось бы. Это противоречило бы второму закону термодинамики. Легко показать, что отсюда следует условие взаимности Гельмгольца для ДФОС

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление