下面利用朗伯特反射模型从数学的角度分析整个成像的过程。朗伯特(Lambert)反射模型又称理想漫反射模型 [1,2] ,它是对不光滑表面的一种理想化的近似,是大多数辐射度方法的基础。理想的朗伯特反射模型假设所有方向上的反射光线强度相同,不随入射方向或观测方向的改变而改变。以RGB三个颜色通道为例,场景中某物理表面上一点的颜色 f ( X )=( R , G , B ) T 可通过在整个可见光范围内对光谱分布、反射面的反射率以及相机的感光系数的乘积进行积分得到,公式如下。
其中, X 表示空间位置的三维坐标, λ 为光谱的波长, ω 代表整个可见光范围(即波长范围为380~780nm), e ( λ )为光源的光谱分布,空间中点 X 处物体表面对波长为 λ 的光线的物理反射率为 S ( X , λ ), c ( λ )=( R ( λ ), G ( λ ), B ( λ )) T 则是成像设备(一般为相机)的感光函数。