Ölçümlenmiş Yüzeyaltı Saçılımı Sunumu İçin Bir Genetik Algoritma
Loading...
Date
2022
Authors
Murat Kurt
Barış YILDIRIM
SERMET MİR
AHMET SERTAÇ DİNÇER
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Open Access Color
OpenAIRE Downloads
OpenAIRE Views
Abstract
Bu projede optik olarak kalın heterojen yarım saydam malzemelerin kompakt bir şekilde sunumu için yeni bir genetik algoritma tabanlı yöntem oluşturulmuştur. Ayrıca ölçümlenmiş yüzeyaltı saçılımı (subsurface scattering - SSS) verisini en iyi şekilde sunan transformasyonu bulmak için genetik optimizasyondan faydalanılmıştır. Tekil Değer Ayrıştırma (SVD - Singular Value Decomposition) faktorizasyonuna dayanan yöntem transformasyonu gerçekleştirilen ölçümlenmiş yüzeyaltı saçılımı verilerine her bir renk kanalına ayrı ayrı olacak şekilde uygulanmaktadır. Kompakt ve doğru bir sunum elde etmek için ise bu modelleme prosesi model hatalarına iteratif bir şekilde uygulanmaktadır. Buradaki iterasyon adedinin istendiği gibi değiştirilebilir olması sunumumuzun görsel kalite ile sıkıştırma oranı arasında bir al-ver (trade off) mekanizması oluşturmasını sağlamaktadır. Proje kapsamında önerilen yüzeyaltı saçılımı modeli ile uyumlu Monte Carlo yol gezinimi (path tracing) prensibine dayanan bir görüntüleme algoritması da geliştirilerek görüntüleme hesaplamalarının etkin ve doğru bir şekilde gerçekleştirilmesi sağlanmıştır. Bu projede yöntemimiz gerçek dünyadaki yarı saydam malzemelerin geometrilerin ve ışıklandırma şartlarının geniş bir aralığı analiz edilerek doğrulanmıştır. Buna ek olarak bilgisayar grafikleri literatüründe mevcut ölçümlenmiş İki Yönlü Yüzey Saçılımı Yansıma Dağılım Fonksiyonu (BSSRDF - Bidirectional Surface Scattering Reflectance Distribution Function) veri setleri de kullanılarak geniş kapsamlı bir çok karşılaştırma ve analiz yapılmıştır. Heterojen yarı saydam malzemeler üzerinde yöntemimizin aynı seviyede sıkıştırma oranlarında alternatif BSSRDF sunumlarına göre daha iyi kalitede görüntüler ürettiği gösterilmiştir. Ayrıca faktorizasyon tabanlı yöntemimize dayalı bir uygulama geliştirilerek heterojen malzemelerin homojen malzeme sunumlarına çevrilebildiği gösterilmiştir. Son olarak ise yeni yüzeyaltı saçılımı modelinin kullanımını kolaylaştıracak bir eklenti (plugin) geliştirilerek genetik algoritma tabanlı yüzeyaltı saçılımı modelinin etkin bir şekilde kullanımı sağlanmıştır.
Description
Keywords
Görüntüleme Bilimi ve Fotoğraf Teknolojisi-Bilgisayar Bilimleri- Yapay Zeka
Fields of Science
Citation
Autodesk Inc. “Maya”. https://www.autodesk.com.tr/products/maya/overview. Son erişim tarihi: 15 Nisan 2022.Autodesk Inc. “3DS Max”. https://www.autodesk.com/education/free-software/3ds-max. Son erişim tarihi: 15 Nisan 2022.Bilgili A. Öztürk A. Kurt M. 2011. “A general BRDF representation based on tensor decomposition” Computer Graphics Forum 30(8) 2427–2439.Blender Online Community. “Blender - a 3D modelling and rendering package”. http://www.blender.org. Son erişim tarihi: 15 Nisan 2022.Bowers J. Wang R. Wei L.Y. Maletz D. 2010. “Parallel poisson disk sampling with spectrum analysis on surfaces” ACM Transactions on Graphics 29(6) 166:1--166:10.Brady A. Lawrence J. Pieter P. Weimer W. 2014. “genBRDF: Discovering New Analytic BRDFs with Genetic Programming” ACM Transactions on Graphics 33(4) 114:1--114:11.d’Eon E. Irving G. 2011. “A quantized-diffusion model for rendering translucent materials” ACM Transactions on Graphics 30(4) 56:1–56:14.d’Eon E. Luebke D. P. Enderton E. 2007. “Efficient rendering of human skin” In Proceedings of the Eurographics Symposium on Rendering 147–157.Donner C. Jensen H. W. 2005. “Light diffusion in multilayered translucent materials” ACM Transactions on Graphics 24(3) 1032–1039.Donner C. Lawrence J. Ramamoorthi R. Hachisuka T. Jensen H. W. Nayar S. 2009. “An empirical bssrdf model” ACM Transactions on Graphics 28(3) 30:1–30:10. (Proc. SIGGRAPH ’09).Frisvad J. R. Hachisuka T. Kjeldsen T. K. 2014. “Directional dipole model for subsurface scattering” ACM Transactions on Graphics 34(1) 5:1–5:12.Fuchs C. Goesele M. Chen T. Seidel H.-P. 2005. “An empirical model for heterogeneous translucent objects” In Proceedings of the ACM SIGGRAPH 2005 Sketches.Goesele M. Lensch H. P. A. Lang J. Fuchs C. Seidel H. -P. 2004. “DISCO: acquisition of translucent objects” ACM Transactions on Graphics 23(3) 835–844.Guarnera D. Guarnera G. C. Toscani M. Glencross M. Li B. Hardeberg J. Y. Gegenfurtner K. 2020. “Perceptually Validated Cross-Renderer Analytical BRDF Parameter Remapping” IEEE Transactions on Visualization & Computer Graphics 26(6) 2258-2272.Jakob W. Arbree A. Moon J. T. Bala K. Marschner S. 2010. “A radiative transfer framework for rendering materials with anisotropic structure” ACM Transactions on Graphics 29(4) 53:1– 53:13.Jakob W. “Mitsuba renderer”. http://www.mitsuba-renderer.org. Son erişim tarihi: 15 Nisan 2022. Jensen H. W. Buhler J. 2002. “A rapid hierarchical rendering technique for translucent materials” ACM Transactions on Graphics 21(3) 576–581.Jensen H. W. Marschner S. R. Levoy M. Hanrahan P. 2001. “A practical model for subsurface light transport” In Proceedings of the SIGGRAPH 2001 511–518.Jensen H. W. 2001. Realistic Image Synthesis Using Photon Mapping (1st Edition). A K Peters/CRC Press 208 pages.Jimenez J. Scully T. Barbosa N. Donner C. Alvarez X. Vieria T. Matts P. Orvalho V. Gutierrez D. Weyrich T. 2010. “A practical appearance model for dynamic facial color” ACM Transactions on Graphics 29(6) 141:1–141:10.Jimenez J. Sundstedt V. Gutierrez D. 2009. “Screen-space perceptual rendering of human skin” ACM Transactions on Applied Perception 6(4) 23:1–23:15.Jimenez J. Whelan D. Sundstedt V. Gutierrez D. 2010. “Real-time realistic skin translucency” IEEE Computer Graphics and Applications 30(4) 32–41.Jimenez J. Zsolnai K. Jarabo A. Freude C. Auzinger T. Xian-Chun W. der Pahlen J. Wimmer M. Gutierrez D. 2015. “Separable subsurface scattering” Computer Graphics Forum 34(6) 188-197.Kautz J. McCool M. D. 1999. “Interactive rendering with arbitrary brdfs using separable approximations” In Proceedings of the Eurographics Workshop on Rendering 247–260.Kolda T. G. Bader B. W. 2009. “Tensor decompositions and applications” SIAM Review 51(3) 455–500.Kurt M. Öztürk A. Peers P. 2013. “A Compact Tucker-Based Factorization Model for Heterogeneous Subsurface Scattering” In Proceedings of the 11th Theory and Practice of Computer Graphics 85–92.Kurt M. 2014. “An Efficient Model for Subsurface Scattering in Translucent Materials” Ph.D. Thesis International Computer Institute Ege University 122 pages.Kurt M. 2017. “Experimental analysis of BSDF models” In Proceedings of the 5th Eurographics Workshop on Material Appearance Modeling: Issues and Acquisition 35-39.Kurt M. 2020. “A genetic algorithm based heterogeneous subsurface scattering representation” In Proceedings of the 8th Eurographics Workshop on Material Appearance Modeling: Issues and Acquisition 13-16.Kurt M. Yıldırım B. 2020. “Ölçümlenmiş Yüzeyaltı Saçılımı Sunumu İçin Bir Genetik Algoritma” Türk Patent ve Marka Kurumu. (Değerlendirmek için gönderildi).Kurt M. 2021. “GenSSS: a genetic algorithm for measured subsurface scattering representation” The Visual Computer 37(2) 307-323.Lawrence J. Ben-Artzi A. DeCoro C. Matusik W. Pfister H. Ramamoorthi R. Rusinkiewicz S. 2006. “Inverse shade trees for non-parametric material representation and editing” ACM Transactions on Graphics 25(3) 735–745.Lawrence J. Rusinkiewicz S. Ramamoorthi R. 2004. “Efficient BRDF importance sampling using a factored representation” ACM Transactions on Graphics 23(3) 496–505. (Proc. SIGGRAPH ’04).Masia B. Munoz A. Tolosa A. Anson O. Lopez-Moreno J. Jimenez J. Gutierrez D. 2009. “Genetic algorithms for estimation of reflectance parameters” In Proceedings of the 25th Spring Conference on Computer Graphics Posters 39-44.McCool M. D. Ang J. Ahmad A. 2001. “Homomorphic factorization of brdfs for high- performance rendering” In Proceedings of the SIGGRAPH ’01 171–178.Mertens T. Kautz J. Bekaert P. Reeth F. V. Seidel H.-P. 2005. “Efficient rendering of local subsurface scattering” Computer Graphics Forum 24(1) 41-49.Mitchell M. 1996. An Introduction to Genetic Algorithms (1st Edition). Cambridge: MIT Press 162 pages.Munoz A. Echevarria J. I. Seron F. J. Lopez-Moreno J. Glencross M. Gutierrez D. 2011. “BSSRDF Estimation from Single Images” Computer Graphics Forum 30(2) 455–464. (Proc. Eurographics ’11).Munoz M. Masia B. Tolosa A. Gutierrez D. 2009. “Single-image appearance acquisition using genetic algorithms” In Proceedings of the IADIS International Conference on Computer Graphics Visualization Computer Vision and Image Processing 24-32.Nakamoto K. Koike T. 2018. “Which BSSRDF model is better for heterogeneous materials?” In Proceedings of the ACM SIGGRAPH Posters 44:1-44:2.Narasimhan S. G. Gupta M. Donner C. Ramamoorthi R. Nayar S. K. Jensen H. W. 2006. “Acquiring scattering properties of participating media by dilution” ACM Transactions on Graphics 25(3) 1003–1012.Nicodemus F. E. Richmond J. C. Hsia J. J. Ginsberg I. W. Limperis T. 1977. ”Geometrical considerations and nomenclature for reflectance” Monograph National Bureau of Standards (US).Önel S. Kurt M. Öztürk A. 2014. “An efficient plugin for representing heterogeneous translucent materials” In Proceedings of the 2nd International Conference on Computer Graphics Animation and Gaming Technologies 2:1-2:5.Pajarola R. Suter S. K. Ruiters R. 2013. “Tensor Approximation in Visualization and Computer Graphics” In EG 2013 - Tutorials (Girona Spain 2013) t6.Peers P. vom Berge K. Matusik W. Ramamoorthi R. Lawrence J. Rusinkiewicz S. Dutre P. 2006. “A compact factored representation of heterogeneous subsurface scattering” ACM Transactions on Graphics 25(3) 746–753.Pharr M. Jakob W. Humphreys G. “Physically Based Rendering Toolkit (PBRT)”. http://www.pbrt.org/. Son erişim tarihi: 15 Nisan 2022.Pharr M. Jakob W. Humphreys G. 2016. Physically Based Rendering From Theory to Implementation (3rd Edition). Cambridge: Morgan Kaufmann 1266 pages.Richardson I. E. 2002. Video Codec Design: Developing Image and Video Compression Systems (1st Edition). New York: John Wiley & Sons Inc. 328 pages.Rossum G. V. “Phyton”. https://www.python.org/. Son erişim tarihi: 15 Nisan 2022. Ruiters R. Klein R. 2009. “BTF compression via sparse tensor decomposition” Computer Graphics Forum 28(4) 1181–1188.Ruiters R. Schwartz C. Klein R. 2012. “Data driven surface reflectance from sparse and irregular samples” Computer Graphics Forum 31(2) 315–324.Sone H. Hachisuka T. Koike T. 2017. “Parameter estimation of BSSRDF for heterogeneous materials” In Proceedings of the Eurographics Short Papers 73-76.Song Y. Tong X. Pellacini F. Peers P. 2009. “SubEdit: a representation for editing measured heterogeneous subsurface scattering” ACM Transactions on Graphics 28(3) 31:1–31:10.Song Y. Wang W. 2013. “A data-driven model for anisotropic heterogeneous subsurface scattering” In Proceedings of the 5th Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference 1-7.Sun X. Zhou K. Chen Y. Lin S. Shi J. Guo B. 2007. “Interactive relighting with dynamic brdfs” ACM Transactions on Graphics 26(3) 27:1–27:10.Suter S. K. Iglesias Guitan J. A. Marton F. Agus M. Elsener A. Zollikofer C. P. E. Gopi M. Gobbetti E. Pajarola R. 2011. “Interactive multiscale tensor reconstruction for multiresolution volume visualization” IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics 17(12) 2135– 2143.Tong X. Wang J. Lin S. Guo B. Shum H. -Y. 2005. “Modeling and rendering of quasi- homogeneous materials” ACM Transactions on Graphics 24(3) 1054-1061.Vasilescu M. A. O. Terzopoulos D. 2004. “Tensor-textures: multilinear image-based rendering” ACM Transactions on Graphics 23(3) 336–342.Wang H. Wu Q. Shi L. Yu Y. Ahuja N. 2005. “Out-of-core tensor approximation of multi- dimensional matrices of visual data” ACM Transactions on Graphics 24(3) 527–535.Ward G. Kurt M. Bonneel N. 2014. “Reducing anisotropic BSDF measurement to common practice” In Proceedings of the 2nd Eurographics Workshop on Material Appearance Modeling: Issues and Acquisition 5-8.Yatagawa T. Yamaguchi Y. Morishima S. 2020a. “LinSSS: linear decomposition of heterogeneous subsurface scattering for real-time screen-space rendering” The Visual Computer 36(10) 1979-1992.Yatagawa T. Todo H. Yamaguchi Y. Morishima S. 2020b. “Data compression for measured heterogeneous subsurface scattering via scattering profile blending” The Visual Computer 36(3) 541-558.
WoS Q
Scopus Q
OpenCitations Citation Count
N/A
Source
Volume
Issue
Start Page
End Page
Collections
