随着时代的发展,真实感渲染在生活和生产中的应用日益广泛,其中材质是真实感渲染中重要的一环,将真实世界中物体表观逼真地展示到人们面前。在自然世界中,不透明材质占据了很大比例,计算机图形学中常用SVBRDF（Spatially-varying Bidirectional Reflectance Distribution Function）模型来表达这类材质,它们一般在纹理和反射率上呈现无规律状态。目前在工业界中,一般都是经验丰富的设计师以手工方式进行绘制和调节,往往非常耗时。然而,通过采集方式恢复材质的反射特性就能减少人工干预大大提高制作效率,因此,对SVBRDF采集与建模方式进行研究具有很大意义。针对SVBRDF的采集与建模,本文进行了如下研究:1)设计并搭建了一套半球采集系统用于采集SVBRDF数据。通过控制9个工业相机和196个均匀分布在半球上的光源,可以从不同高度角和方位角密集地采集材质图像。通过机械及光学优化设计、并行采集、多线程编程等手段,使该装置具有较高的采集精度和较快的采集速度。2)提出了一种基于光度立体及迭代细化聚类优化的SVBRDF估计方法。针对半球装置采集的SVBRDF数据,首先利用了光度立体方法求解出材质法向贴图,然后采用迭代细化聚类优化算法求解出漫反射、镜面反射和粗糙度贴图,通过利用图像自相似性先验将反射性质相同的像素点共同拟合从而降低了逐像素点法求解时少数像素点采集数据异常带来的估计失败风险。3)提出了一种基于环境光图和闪光灯图的便携式材质采集与估计方法。针对现有方法中估计光滑材质时贴图容易出现伪影的问题,拍摄一张闪光灯图和一张环境光图,对漫反射、粗糙度和镜面反射贴图重新进行估计,使得粗糙度和高光贴图更加符合客观实际,渲染出来的图像更加接近原始图像。