蒙特卡罗光线追踪方法是目前整体光照计算的基础算法,其广泛的适应性与理论上的准确性,已得到了图形学领域的认可。与此同时其收敛速度慢的特点,使得基于蒙特卡罗方法的图形渲染应用需要大量的计算资源,限制了其应用的推广。如何提高算法的效率,在更短的时间内得到更高质量渲染结果,一直是计算机图形领域的主要议题。本文的研究内容是对蒙特卡罗光线追踪方法随机噪声的分析,以及对双向路径追踪算法提出的基于用户指导的改进。文中首先介绍了蒙特卡罗光线追踪方法的基本原理和特点,说明了噪声分析的重要性,接着通过分析实验数据,总结说明了计算结果中噪声的分布特征和趋势,并对上述特点和规律的利用提出了建议。接着本文在介绍了双向路径追踪方法及其优缺点之后,针对其缺乏控制调控、针对性差的缺点,提出了基于用户指导双向路径追踪方法。该方法在保持双向路径追踪算法无偏特性的同时,利用重要性抽样方法的原则,在只需要很小代价的前提下,有效地增强了算法对所计算场景设置的针对性,提高了算法效率。同时,用户的参与指导也进一步提高算法效率、强健性和灵活性。最后,本文对实验中原有实验系统的改造以及双向路径追踪算法的实现进行了说明。