随着增强现实和虚拟现实技术的兴起，创建逼真的数字人越来越受到计算机视觉和图形学的关注。虽然以前对数字人类的研究在脸部和身体上取得了巨大的成功，但由于头发的固有特性，微观的几何形状和大量的发丝，高保真头发数据的渲染仍然是一个问题。

为此，Facebook提出了一个新的头发逆向渲染框架，以重建人类头发的高保真三维几何形状，以及它的反射率，可以很容易地用于头发的高逼真度渲染。

逆向渲染是一种广泛使用的技术，可以减轻三维艺术家为高保真数字人建模的劳动密集型任务。目前，已经有几种成功的方法来建立采集系统，产生多视角的光度测量数据，即从不同的地方采集的一组图像。

这是一组从不同视角和不同照明条件下拍摄的图像。光照条件下拍摄的一组图像。从这些图像中，逆向渲染的框架能够重建详细的几何形状以及人类皮肤的复杂材料外观，例如镜面和次表面散射。

(左)我们的一些输入图像 (右)重建的头发模型的渲染图

Facebook的研究人员将多视角测光数据作为输入，即一组从不同视角和不同照明条件下拍摄的图像。该方法包括两个阶段。

第一阶段，Facebook的研究人员为基于线的多视图立体提出了一个新的解决方案，从多视图光度测量数据中获得准确的头发几何形状。具体来说，他们提出了一个每个像素的光码来有效地解决头发的对应匹配问题。

“我们的新解决方案能够从较少的相机数量中获得准确和密集的发束重建。”

第二阶段，Facebook的研究人员使用多视角测光数据估计头发的反射特性。一个简化的发丝模型被用于真实的外观再现。基于发丝的三维几何形状，拟合纵向粗糙度，并找到了单一发丝的颜色。

不同颜色的渲染效果

Facebook研究团队表明，“我们的方法可以忠实地再现人类头发的外观，为数字人类提供真实感。我们使用逼真的合成头发渲染数据证明了我们方法的准确性和效率。”