基于metropolis光线追踪的图像去噪方法的研究

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1、硕士学位论文基于Metropolis光线追踪的图像去噪方法的研究研究生姓名：杨佳倩导师姓名：贺怀清教授2016年4月24日分类号：TP391密级：公开UDC：004.9学号：1305007中国民航大学硕士学位论文基于Metropolis光线追踪的图像去噪方法的研究研究生姓名：杨佳倩导师姓名：贺怀清教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：计算机科学与技术所在院系：计算机科学与技术学院论文答辩日期：2016年4月24日2016年4月24日StudyonImageDenoisingMethodsBasedonMetropolisLightT

2、ransportADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYYangJia-qianSupervisedbyProf.HeHuai-qingCollegeofComputerScienceandTechnologyCivilAviationUniversityofChinaApril2016摘要Metropolis光线追踪是一种无偏且具有鲁棒性的蒙特卡罗方法，能够有效降低全局光照条件下真实感图形

3、生成过程中产生的随机噪声。一旦找到对最终图像贡献更大的有效路径，就会在该有效路径的邻近区域继续进行采样，从而增大采样路径对最终结果的影响。其中，Metropolis采样是基于某种概率分布，由重要性函数决定，而且Metropolis采样时对路径空间的扩展是局部的，是通过突变对当前路径进行小范围改变。因此利用重要性函数进行扩展、合理选择突变策略能够有效地提高Metropolis光线追踪渲染的结果。针对上述两个影响Metropolis光线追踪算法的重要因素，论文提出两种改进的Metropolis光线追踪算法。一种是基于多重重要性采样改进的M

4、etropolis光线追踪算法。该算法主要结合多重重要性采样对Metropolis光线追踪进行改进，较好地解决了因重要性函数选取不当而导致的生成样本之间相关性较大、方差较高的问题。实验表明，在相同的场景设置中，改进算法生成的图像质量较Metropolis光线追踪更好。另一种是基于突变策略改进的Metropolis光线追踪算法。为了避免Metropolis光线追踪在路径采样时陷入局部性，使得路径采样更好地遍历路径空间，对路径突变策略进行改进，根据当前路径样本对最终图像的贡献来决定是继续在当前路径邻近区域进行路径突变，还是随机生成新的路径

5、样本作为初始路径样本。实验表明，相对于Metropolis光线追踪算法和PSSMLT（PrimarySampleSpaceMetropolisLightTransport）算法，改进算法可以更好遍历路径空间，并且能生成噪声更少的图像。最后，总结全文，并对下一步的研究进行展望。关键词：蒙特卡罗；Metropolis光线追踪；多重重要性采样；突变策略；图像去噪IAbstractMetropolislighttransportisanunbiasedandrobustMonteCarlomethod,whichcouldefficientl

6、yreducerandomnoiseduringrenderingrealisticgraphicsunderglobalillumination.Oncetheefficientpathswhichcontributetothefinalimagehavebeenfound,thealgorithmwillcontinuesamplingtheadjacentareatomakethesampledpathshavegreaterinfluencetothefinalresults.Where,Metropolissamplingi

7、sbasedonacertainprobabilitydistributiondeterminedbysomeimportancefunctions,andtheextensionforpathspacesamplingisregionalandwhichdoessmallscalechangeforthecurrentpathbymutation.Sotheextensionmadebyimportancefunctionandthereasonableselectionofmutationstrategycouldeffectiv

8、elyimprovetherenderingresultsofMetropolislighttransport.BasedontheabovetwoimportantfactorswhichinfluenceMetrop