当今世界已经进入了数字化的时代,蓬勃的市场需求造就了动画电影和电子游戏产业的高度繁荣,也促进了真实感渲染技术的飞速发展。在基于物理的真实感渲染研究领域,至关重要也颇具挑战性的课题之一,是对烟雾、云层和火焰等非均匀介质的高性能渲染技术的探索。但是由于非均匀介质的光学属性较为复杂,对于如何无偏高效地进行非均匀介质渲染尚没有较好的解决方案。本文提出了一种在非均匀介质中进行无偏光子聚集的方法,它以真空中的无偏光子聚集算法为理论基础,基于Woodcock跟踪算法的思想,将非均匀介质中的渲染问题转化到均匀介质空间中,从而实现了 UPG算法的有效扩展。本文还将UPG算法与双向路径追踪算法(BDPT)进行结合,使用多重重要性采样技术(MIS)进行采样,并完成了对UPG+BDPT渲染框架中MIS权重计算方法的深入探究和详细公式推导,有效弥补了 UPG算法固有的缺陷。实验结果证明,本文提出的算法在无偏性上明显优于光子映射算法,而在收敛速度方面则与双向路径追踪算法相当。在使用UPG+BDPT渲染框架进行渲染后,渲染的效率得到了明显的提升。同时,MIS权重的引入有效降低了噪声,使得UPG和BDPT算法各自的优势得到了充分的发挥,具有较高的实用价值。