"本书主要介绍高真实感虚实融合光影计算的核心技术原理和算法。全书共7章，包括虚实融合概述、光影计算的相关工作、室内场景的光照计算、室外场景的光照计算、本征图像分解与图像重光照、室外场景的阴影检测与阴影去除、室外场景虚实景物的阴影相互投射与融合。本书不仅全面介绍虚实融合光影计算领域的基本概念和相关知识，还阐述了光影计算技术的发展现状和核心算法，力求涵盖各相关领域的核心技术。 本书既可作为高等院校计算机专业本科生或研究生的参考书，也可为广大从事增强现实、扩展现实、元宇宙技术与系统开发的研发人员提供重要技术参考。 "

刘艳丽，女，四川大学计算机学院教授，博士生导师，视觉合成图形图像技术国防重点学科实验室副主任，中国计算机学会虚拟现实与可视化专委会委员，中国图像图形学会智能图形学专委会委员，四川省非遗数字化专委会副会长。长期从事计算机图形学、计算机视觉、图像/视频处理与等领域交叉方向的研究。近年来的研究方向主要包括虚拟现实/增强现实、数字孪生、人脸识别等，其中在面向增强现实的光照分析与重建、基于在线视频的阴影检测与处理、面向人脸识别的光照分析与处理等方面的研究处于国际前列。研究成果在相关领域包括顶级期刊与会议IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (TVCG)、IEEE Transactions on Multimedia (TMM) 、IEEE Virtual Reality、ACM Multimedia等在内的国内外重要学术期刊与会议上发表论文50余篇。主持科研项目包括自然科学基金面上项目和青年项目、四川省重点研发计划项目、总装预研项目、十三五国家科技支撑计划子课题和多项企业合作项目等。刘艳丽教授先后获得2012年度陆增镛CAD&CG高科技奖、四川省海外高层次留学人才、2021年度四川大学中青年科技创新领军人才等奖项与称号。

前言 虚实融合技术旨在将虚拟世界中的数字信息与现实世界中的物理环境相互融合，以实现对现实世界的信息增强与扩充，是元宇宙、增强现实、混合现实、扩展现实等领域的共性关键技术。借助于计算机图形图像处理、计算机视觉、认知科学等理论与技术，虚实融合技术可实现虚拟物体与现实环境的自动注册与融合，营造出虚拟世界与真实环境共享同一空间的沉浸式体验，使科幻片中的场景成为可能。在现实生活中，外科医生借助虚实融合的手术导航指引，显著提高了手术的精准性和安全性； 各大博物馆纷纷推出了增强现实讲解应用，帮助游客更为生动、形象地了解每件藏品背后所蕴藏的故事和文化； 利用虚实融合技术制作出的绚丽的舞台效果通过电视屏幕呈现在千家万户面前。可以看到，虚实融合技术已经走入人们的现实生活，并影响着现代社会。 虚实融合的终极目标是使虚拟景物与真实场景之间的融合毫无破绽。为了实现这一目标，虚实融合系统需要满足几何一致性、光影一致性和交互一致性。其中，几何一致性指虚拟物体与真实场景必须具有一致的几何关系，包括与真实相机一致的位置姿态、协调的透视效果、正确的几何遮挡等，虚拟物体注册与相机跟踪等技术是解决几何一致性的主要手段； 光影一致性则需要保证虚拟物体与真实场景共享同一个光影环境，这要求虚拟物体的外观应与它们所处的真实场景一致，例如，虚拟物体应与真实环境具有协调的亮度与颜色，同时还需要正确模拟虚、实场景之间的阴影投射效果及其他观影效果，为了模拟上述效果，需要通过光照计算和阴影计算技术对真实场景的光影环境进行建模，其中光照计算技术主要用于恢复场景的光照分布，阴影计算技术则主要解决真实阴影检测与去除，...