A theory of bidirectional reflectance-distribution function (BRDF), a newly developed BRDF measurement system, and a method for evaluating the uncertainty of BRDF measurements are presented. The BRDF measurement system which measures BRDF in a wavelength range of (380~1500) nm with an angle range of $(-75{\sim}75)^{\circ}$ was installed. The measurement uncertainties, consisting of correlated terms and uncorrelated terms, were evaluated for the BRDF measurement system, resulting in the relative expanded uncertainty less than 3% (k=2).
그래픽스 분야에서 다양한 재질을 사실감 있게 표현하려는 연구가 활발히 진행되고 있는 가운데, 다양한 재질의 반사특성을 측정하는 방법들이 시도되고 있다. 본 연구에서는 디지털 카메라를 이용하여 영상 기반 양방향 반사 분포함수(BRDF: Bidirectional Reflectance Distribution Function)를 획득할 수 있는 측정 시스템을 구축하였다, 이를 통한 BRDF 모델은 경험적(empirical)혹은 물리(physical)기반의 모델에 비해 보다 사실성 높은 표현이 가능하다. 영상 기반으로 양방향 반사 분포함수를 생성하는 과정에서 노출시간을 달리한 여러 장의 영상을 가지고 HDR(High Dynamic Range) 영상을 생성하였다. 또한 원색재현을 위해 표준광원을 사용하고 컬러차트와 회귀분석을 통해 컬러 보정을 수행하였다. 본 연구에서는 플라스틱이나 금속재질같이 불투명한 등방성(isotropic) 재질을 사용하였고, 이러한 재질의 BRDF데이터를 통해 산업제품에서 많이 사용되는 재질의 모델을 보다 실감나게 렌더링(rendering)할 수 있다.
This paper proposes a biological iridescence BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function) compression and rendering method. In the graphics technology, iridescence sometimes is named structure colors. The main features of these symptoms are shown transform of color and brightness by varying viewpoint. Graphics technology to render this is the BRDF technology. The BRDF methods enable realistic representation of varying view direction, but it requires a lot of computing power because of large data. In this paper, we obtain reflection map from iridescence BRDF, analyze color of reflection map and propose representation method by several colorfully concentric circle. The one concentric circle represents beam width of reflection ray by one normal vector. In this paper, we synthesize rough concentric by using several virtually optical normal vectors. And we obtain spectrum information from concentric circles passing through the center point. The proposed method enables IBR(image based rendering) technique which results is realistic illuminance and spectrum distribution by one texture from reduced BRDF data within spectrum.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.11
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pp.2944-2953
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1994
Active range finders using laser beam have been widely used for the factory automation and quality assurance, but they may be unreliable if the object' slope is steep or its surface is specular. The reliability of an active range finder was analyzed for the variation of the reflected laser beam intensity. First, the properties of the object's reflection were modeled by using the bidirectional reflectance-distribution function(BRDF), and then the variation of the laser beam brightness was formulated for the different configuratioin of the object and sensor. The experimental data of the laser beam reflection were obtained for two materials, mild steel and stainless steel. The parameters of the proposed model were obtained by fitting the data of the mild steel to the model and it was found that the results calculated from the proposed model were in good agreement with the experimental data.
In this paper, we propose a novel noiseless method of BRDF rendering on a GPU in real-time. Illumination at a surface point is formulated as an integral of BRDF producted with incident radiance over the hemi-sphere domain. The most popular method to compute the integral is the Monte Carlo method, which needs a large number of samples to achieve good image quality. But, it leads to increase of rendering time. Otherwise, a small number of sample points cause serious image noise. The main contribution of our work is a new importance sampling scheme producing a set of incoming ray samples varying continuously with respect to the eye ray. An incoming ray is importance-based sampled at different latitude angles of the eye ray, and then the ray samples are linearly connected to form a curve, called a thread. These threads give continuously moving incident rays for eye ray change, so they do not make image noise. Since even a small number of threads can achieve a plausible quality and also can be precomputed before rendering, they enable real-time BRDF rendering on the GPU.
Kim, Dong-Geon;Han, Kuk-Il;Choi, Jun-Hyuk;Choi, Soon-Ho;Kim, Tae-Kuk
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.20
no.1
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pp.18-24
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2017
This paper is a part of developing a computer code that can be used to generate synthetic IR images by calculating the outgoing infrared signal from objects. To predict the reflected component that is a part of the outgoing IR signal, such as those components reflected from the target surface by the solar and sky irradiations, it is necessary to calculate the complicated BRDF values for considering the directional surface reflection characteristics. Since the calculation of reflectance using the BRDF requires a large amount of computation time due to the hemispherical integral term, it is frequently restricted in applying for a real-time prediction of IR signal. In this research, the simplified method for calculating IR reflected component has been proposed by replacing the integral terms into two parts, a directionally uniform component and a step function representing the specular component, to reduce computation time. The proposed method is proved to result in very fast calculation of the BRDF (up to 600 times faster calculations) for most of the surfaces with minimal loss of the accuracy.
Hyun-Dong Moon;Bo-Kyeong Kim;Kyeong-Min Kim;Subin Choi;Euni Jo;Hoyong Ahn;Jae-Hyun Ryu;Sung-Won Choi;Jaeil Cho
Korean Journal of Remote Sensing
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v.39
no.6_1
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pp.1427-1435
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2023
Vegetation indices based on selected wavelength reflectance measurements are used to represent crop growth and physiological conditions. However, the anisotropic properties of the crop canopy surface can govern spectral reflectance and vegetation indices. In this study, we applied an ensemble of bidirectional reflectance distribution function (BRDF) models to high-resolution Sentinel-2 satellite imagery and compared the differences between correction results before and after reflectance. In the red and near-infrared (NIR) band reflectance images, BRDF-corrected outlier values appeared in certain urban and paddy fields of farmland areas and forest shadow areas. These effects were equally observed when calculating the normalized difference vegetation index (NDVI) and 2-band enhanced vegetation index (EVI2). Furthermore, the outlier values in corrected NIR band were shown in pixels shadowed by mountain terrain. These results are expected to contribute to the development and improvement of BRDF models in high-resolution satellite images.
In this paper, an efficient method is proposed to produce photorealistic images of woven fabrics without empirical data such as the measured BRDFs(bidirectional reflectance distribution functions). The proposed method is applicable both to ray tracer based offline renderers and to realtime applications such as games. The proposed method models the reflectance properties of woven fabric with alternating anisotropy and deformed MDF(microfacet distribution function). The procedural modeling of the yarn structure effectively and efficiently reproduces plausible rendering of woven fabric. The experimental results show the proposed method can be successfully applied to photorealistic rendering of diverse woven fabric materials even in interactive applications.
The Sonoran Desert, which is located in North America, has been frequently used for vicarious calibration of many optical sensors in satellites. Although the desert area has good conditions for vicarious calibration (e.g. high reflectance, little vegetation, large area, low precipitation), its adjacency to the sea and large variability in atmospheric water vapor are the disadvantages for vicarious calibration. For vicarious calibration using top-of-atmospheric (TOA) reflectance, the atmospheric variability brings about degraded precision in vicarious calibration results. In this paper, the location with the smallest radiometric variability in TOA reflectance is sought by using 12-year Landsat 5 data, and corrected the TOA reflectance for bidirectional reflectance distribution function (BRDF) which is another major source of variability in TOA reflectance. Experiments show that the mid-western part of the Sonoran Desert has the smallest variability collectively for visible and near-infrared bands, and the variability from the sunarget-sensor geometry can be reduced by the BRDF correction for the visible bands, but not sufficiently for the infrared bands.
In this paper we present a shading technique for realistic rendering of the surfaces with irregular and complex textures using a single photograph. So far, most works have been using many photographs or special photographing equipment to render the surfaces with irregular and complex textures as well as dividing texture regions manually. We present an automatic selection method of the region segmentation techniques according to properties of materials. As our technique produces a reflectance model and the approximated Bidirectional Reflection Distribution Function(BRDF) parameters, it allows the recovery of the photometric properties of diffuse, specular, isotropic or anisotropic textured objects. Also it make it possible to present several synthetic images with novel lighting conditions and views.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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