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基于多索引树的阴影光线遍历算法 预览
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作者 梁晓 黄韵 《图学学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期513-518,共6页
阴影光线求交计算是光线跟踪的重要计算瓶颈。然而,构造一棵能有效剔除阴影光线冗余求交计算的标准树结构仍然十分困难。为区分遮挡和非遮挡的阴影光线,提出一种基于多索引树的遍历方法,在节点中增加提升遍历速度的索引。首先,针对遮挡... 阴影光线求交计算是光线跟踪的重要计算瓶颈。然而,构造一棵能有效剔除阴影光线冗余求交计算的标准树结构仍然十分困难。为区分遮挡和非遮挡的阴影光线,提出一种基于多索引树的遍历方法,在节点中增加提升遍历速度的索引。首先,针对遮挡光线为尽快与图元相交的遍历特征,选择性的将位于叶节点上、对光线遮挡概率高的图元索引到中间节点,促使光线提前在树中层停止搜索。其次,针对非遮挡光线为尽快搜索最邻近节点的遍历特征,为底层节点建立邻接索引,减少节点搜索空间。利用帧间相关性预测遮挡类型,采用相应遍历方法进行针对性的加速。相比专有树结构的遍历算法,该算法将遍历时效率提升20%以上,具有更好的遍历性能,且预计算时间更少。 展开更多
关键词 光线跟踪 阴影光线遍历 层次加速结构 分支预测
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基于自适应可见性滤波的近似软影绘制 预览
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作者 杨超智 陈纯毅 +2 位作者 曲福恒 陈胜 邢琦玮 《图学学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期165-172,共8页
针对全局光照下的物理正确软影绘制较难满足交互性的难题,提出体现遮挡对象空间位置远近关系的可变半影近似绘制算法。首先,以光源中心点为参照通过基于光线跟踪的遮挡测试方法生成二值光源可见性图;并提出每个可视场景点对应自适应可... 针对全局光照下的物理正确软影绘制较难满足交互性的难题,提出体现遮挡对象空间位置远近关系的可变半影近似绘制算法。首先,以光源中心点为参照通过基于光线跟踪的遮挡测试方法生成二值光源可见性图;并提出每个可视场景点对应自适应可见性空间平滑滤波器宽度的确定方法;然后执行带掩模计算的自适应可见性滤波来获得从可见区到非可见区平滑过渡的可见性因子;最后在光线跟踪流程中使用可见性因子动态调制相应可视场景点不考虑遮挡的直接光照值,再加上间接光照得到高真实感软影。实验结果表明:该算法效果与物理正确阴影在柔和度方面非常接近,容易绘制镜面反射间接光照,且测试场景的帧率在30帧/秒以上,满足交互性要求。 展开更多
关键词 软影 可变半影 光源可见性 光线跟踪 自适应滤波
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基于Ray Tracing的数字植株冠层光照分布研究 预览 被引量:1
3
作者 张晶 师翊 +3 位作者 胡少军 张志毅 刘斌 耿楠 《农机化研究》 北大核心 2019年第1期26-33,共8页
针对植株冠层光照模型精度不高、采集效率低的问题,提出了一种基于Ray Tracing的数字植株冠层光照分布计算方法。首先,通过Kinect 2.0获取两种盆栽植株的三维点云,对其进行预处理和三维重建;其次,通过改进的光线跟踪技术模拟植株冠层光... 针对植株冠层光照模型精度不高、采集效率低的问题,提出了一种基于Ray Tracing的数字植株冠层光照分布计算方法。首先,通过Kinect 2.0获取两种盆栽植株的三维点云,对其进行预处理和三维重建;其次,通过改进的光线跟踪技术模拟植株冠层光照分布;然后,分析了不同时刻模拟植株累计光强与真实植株实际光照强度之间的关系。实验结果表明:两种植株的模拟光强与真实光强的RMSE分别为0.1872和0.1185,因此该方法具有实时性和可行性,可以为植株提供较为科学合理的整形和修剪参考。 展开更多
关键词 植株冠层 点云获取 点云重建 光线跟踪 光照分布
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基于二次点光源的间接光照绘制技术研究 预览
4
作者 任中慧 王波 《数字技术与应用》 2018年第3期70-70,72共2页
提出了基于二次点光源的间接光照绘制方法.算法在光源位置对场景中的虚拟点光源进行采样,在摄像机位置对场景进行边界检测,从而确定场景中间接光照的频度变化,对高低频区域采取不同绘制策略,从而大大降低了间接光照绘制的时间开销.实验... 提出了基于二次点光源的间接光照绘制方法.算法在光源位置对场景中的虚拟点光源进行采样,在摄像机位置对场景进行边界检测,从而确定场景中间接光照的频度变化,对高低频区域采取不同绘制策略,从而大大降低了间接光照绘制的时间开销.实验基于光线跟踪算法,借助并行计算构架CUDA,使得算法可以在GPU上并行执行,从而具有较高的绘制速度,绘制出的结果具有较高的真实感度. 展开更多
关键词 间接光照 均匀采样 光线跟踪 并行计算
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基于光线跟踪的焦散绘制算法研究 预览
5
作者 王波 许申益 《数字技术与应用》 2018年第3期128-128,130共2页
提出了基于光线跟踪与反射阴影图思想的焦散绘制方法,首先从光源位置投射光线并对其进行跟踪测试,计算场景中焦散效果出现的位置与亮度信息.再从相机视角进行二次光线跟踪,将绘制的结果与预计算的结果进行叠加.利用OptiX光线跟踪引擎,... 提出了基于光线跟踪与反射阴影图思想的焦散绘制方法,首先从光源位置投射光线并对其进行跟踪测试,计算场景中焦散效果出现的位置与亮度信息.再从相机视角进行二次光线跟踪,将绘制的结果与预计算的结果进行叠加.利用OptiX光线跟踪引擎,实验结果证实了该算法的有效性和可行性,绘制画面具有较高的真实感度和帧速率,焦散效果较为真实自然. 展开更多
关键词 光线跟踪 焦散 预计算
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基于光线跟踪和BRDF模型的红外高光反射仿真 预览 被引量:3
6
作者 李敏 解鸿文 +1 位作者 徐中外 邢宇航 《激光与红外》 CSCD 北大核心 2018年第1期68-72,共5页
仿真红外高光反射现象是实现红外场景真实感的必要内容。本文从红外辐射传输过程出发,提出一种基于光线跟踪和双向反射分布函数(Bidirectional Reflection Distribution Function,BRDF)模型的红外高光反射仿真方法,该方法利用光线跟... 仿真红外高光反射现象是实现红外场景真实感的必要内容。本文从红外辐射传输过程出发,提出一种基于光线跟踪和双向反射分布函数(Bidirectional Reflection Distribution Function,BRDF)模型的红外高光反射仿真方法,该方法利用光线跟踪模型确定红外高光反射现象中起主要贡献的光线,减少计算量;同时,为了解决传统方法仅应用反射率进行仿真带来的真实感不强的问题,引入BRDF计算红外辐射反射分量,提高红外高光现象仿真的真实感。实验结果表明,本文方法通过将光线跟踪模型与双向反射分布函数相结合实现了红外仿真中真实感和计算量的统一,为红外高光反射现象仿真提供了新思路。 展开更多
关键词 红外高光反射 光线跟踪 BRDF
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基于面光源可见性空间复用的3D场景柔和阴影绘制算法 预览
7
作者 周文言 陈纯毅 《长春理工大学学报:自然科学版》 2018年第6期118-123,共6页
针对面光源照射下的三维场景柔和阴影绘制算法存在可见性计算开销大的问题,提出一种面光源可见性空间复用算法。首先设计出基于交织思想的面光源采样方法,使用该方法为每个可视场景点产生一个光源采样点,并通过从可视场景点向光源采样... 针对面光源照射下的三维场景柔和阴影绘制算法存在可见性计算开销大的问题,提出一种面光源可见性空间复用算法。首先设计出基于交织思想的面光源采样方法,使用该方法为每个可视场景点产生一个光源采样点,并通过从可视场景点向光源采样点投射阴影光线来生成面光源-可视场景区域可见性采样图。其次基于可见性存在空间相关性的特性提出一种可见性滤波估计方法,估计出面光源-可视场景区域可见性采样图中每个可视场景点的面光源可见性百分比。最后用面光源可见性百分比乘以不考虑遮挡情况下可视场景点的光照值,得到最终的光照结果。本算法针对每个可视场景点只做一次光源可见性计算,显著减少了面光源可见性的计算量。实验结果表明,本算法能够高效地绘制出视觉上近似正确的柔和阴影。 展开更多
关键词 光线跟踪 柔和阴影 交织采样 可见性 空间复用
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碟式太阳能集热器结构对热辐射影响 预览
8
作者 李少华 王丽伟 廖明俊 《华北电力大学学报:自然科学版》 北大核心 2018年第5期85-89,共5页
为了研究碟式太阳能系统中聚焦点发散情况下,集热器形状参数对系统光热转换效率的影响,采用蒙特卡罗射线跟踪方法对三种类型集热器进行数值模拟。研究结果表明:当聚焦面尺寸不变时,辐射通量聚光比基本一致;聚焦面上热量密度呈现圆环状... 为了研究碟式太阳能系统中聚焦点发散情况下,集热器形状参数对系统光热转换效率的影响,采用蒙特卡罗射线跟踪方法对三种类型集热器进行数值模拟。研究结果表明:当聚焦面尺寸不变时,辐射通量聚光比基本一致;聚焦面上热量密度呈现圆环状温度分布;集热器结构对腔体壁面热量分布有影响。以上研究结果对碟式太阳能系统的理论设计和实际性能预测提供理论参考。 展开更多
关键词 碟式太阳能 热发电 光线跟踪 聚光比 数值模拟 热量密度
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基于动态任务调度的层次包围盒构建算法 预览
9
作者 张正昌 何发智 周毅 《计算机辅助设计与图形学学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期491-498,共8页
交点计算是光线跟踪算法中开销最大的部分,层次包围盒(BVH)则是主流加速结构.为了提高BVH的构建速度,提出一种基于动态任务调度和warp线程优化的BVH构建算法,并针对目前主流GPU架构特点进行优化.该算法根据表面积启发式(SAH)值对BVH进... 交点计算是光线跟踪算法中开销最大的部分,层次包围盒(BVH)则是主流加速结构.为了提高BVH的构建速度,提出一种基于动态任务调度和warp线程优化的BVH构建算法,并针对目前主流GPU架构特点进行优化.该算法根据表面积启发式(SAH)值对BVH进行自底向上多轮优化;在每次循环的开始阶段判断当前线程是否空闲,若空闲,则根据记录任务进度的全局变量进行任务分配,否则,继续遍历BVH;当遍历到符合条件的节点时以该节点为幼树根节点进行幼树重构,这一阶段使用同一warp中的32个线程协同进行幼树重构,并且可以依据幼树叶子节点数调整同时处理的幼树个数.对经典的三维场景进行实验的结果表明,在BVH构建质量相同的情况下,当场景中三角元片数超过10万时,BVH构建速度会得到提升;当三角元片数大于100万时,该算法比聚类幼树重构层次包围盒(AtrBVH)算法在BVH优化阶段速度提升47%,从而使整个构建速度提高25%. 展开更多
关键词 GPU加速 动态任务调度 光线跟踪 层次包围盒
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基于二分内包围盒的玉米光照逆光线跟踪算法 预览 被引量:2
10
作者 郑延斌 李娜 安德宇 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2018年第8期2553-2556,共4页
为了在玉米仿真中构建逼真有效的光环境,提出一种基于二分内包围盒的玉米光照逆光线跟踪算法。在玉米表面建立二分内包围盒进行预处理,减少光线与玉米相交运算量; 引入遮挡因子简化光能计算的复杂度;通过调整光能阈值达到光环境逼... 为了在玉米仿真中构建逼真有效的光环境,提出一种基于二分内包围盒的玉米光照逆光线跟踪算法。在玉米表面建立二分内包围盒进行预处理,减少光线与玉米相交运算量; 引入遮挡因子简化光能计算的复杂度;通过调整光能阈值达到光环境逼真度和算法效率的统一。为了验证算法的快速有效性,建立玉米模型,对比不同包围盒求交运算的速率,得出二分内包围盒的求交速度最快,逆光线跟踪算法模拟出的玉米生长效果较为逼真。 展开更多
关键词 虚拟现实 光线跟踪 包围盒 遮挡因子 玉米建模
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基于OpenCL的DRR算法优化研究 预览
11
作者 田林琳 李莹 《计算机技术与发展》 2018年第4期165-168,173共5页
放射治疗计划系统(TPS)是为放疗患者制定放疗计划的特殊系统,对放射治疗的精度和效果有重要影响,是放射治疗的核心技术之一。数字重建放射影像算法(DRR)是TPS中的关键算法,广泛用于实现射野验证、病人摆位等。针对DRR算法性能不能满足... 放射治疗计划系统(TPS)是为放疗患者制定放疗计划的特殊系统,对放射治疗的精度和效果有重要影响,是放射治疗的核心技术之一。数字重建放射影像算法(DRR)是TPS中的关键算法,广泛用于实现射野验证、病人摆位等。针对DRR算法性能不能满足交互式和实时性的要求,提出了一种使用OpenCL技术对DRR算法进行并行加速的计算方法。首先介绍了DRR算法在TPS系统中的重要性和OpenCL框架,接着在DRR算法的优化过程中以X射线衰减理论公式为基础,构建了DRR算法的串行版本作为算法优化的基准,分析了基于光线跟踪的DRR算法的特点,给出了算法的并行化方案,并结合OpenCL的存储器特性对并行算法进行了性能调优。在NVIDIA平台对算法进行了实验和评测,结果显示,OpenCL并行优化版本相对其串行版本加速约36倍左右,满足了系统的性能要求。 展开更多
关键词 OPENCL 放射治疗计划系统 数字重建放射影像 光线跟踪 并行化
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嵌入式在太阳方位跟踪系统中的应用 预览
12
作者 张彩霞 巫炳和 王向东 《佛山科学技术学院学报:自然科学版》 CAS 2018年第5期50-53,72共5页
提出了一种基于ARM和FPGA双核心的跟踪控制系统设计方法。ARM作为控制中心主要负责测量数据的管理、太阳方位角计算、控制决策以及与上位机通信等功能。FPGA作为逻辑器件负责控制电机、数据实时采集、阵列式光感传感器的连接和高速实时... 提出了一种基于ARM和FPGA双核心的跟踪控制系统设计方法。ARM作为控制中心主要负责测量数据的管理、太阳方位角计算、控制决策以及与上位机通信等功能。FPGA作为逻辑器件负责控制电机、数据实时采集、阵列式光感传感器的连接和高速实时通讯等功能。其中FPGA既分担了ARM很大一部分工作又简化了外围电路设计,从而减少了ARM系统的资源利用,强化了ARM系统的数据管理,使跟踪系统更能精确计算出太阳方位角,控制电池板与太阳光垂直,获取更高太阳能转换效率。 展开更多
关键词 嵌入式 太阳方位 时间跟踪 光线跟踪
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Ray tracing of turning wave in elliptically anisotropic media with an irregular surface
13
作者 Minghui Zhang Tao Xu +3 位作者 Zhiming Bai Youshan Liu Jue Hou Guiping Yu 《地震学报:英文版》 CSCD 2017年第5期219-228,共10页
关键词 各向异性 光线跟踪 椭圆形 媒介 表面 RUNGE-KUTTA 波浪 线性插值
基于光线跟踪的焦散模拟生成算法 预览
14
作者 许申益 蒋聪 《长春理工大学学报:自然科学版》 2017年第1期127-132,共6页
针对普通光线跟踪无法绘制出焦散效果的情况,提出了基于光线跟踪的焦散模拟生成算法。该算法首先从光源位置对场景进行绘制跟踪并获得焦散数据,接着将焦散数据通过坐标变换投射到正常视点的屏幕中,并与正常视平面上原有的亮度值进行叠加... 针对普通光线跟踪无法绘制出焦散效果的情况,提出了基于光线跟踪的焦散模拟生成算法。该算法首先从光源位置对场景进行绘制跟踪并获得焦散数据,接着将焦散数据通过坐标变换投射到正常视点的屏幕中,并与正常视平面上原有的亮度值进行叠加,从而生成具有焦散效果的图像,最后使用高斯滤波方法对图形进行滤波处理获得最终图像。通过对比,焦散模拟生成算法比普通的光子映射方法在效果差别不大的情况下帧速率有了明显的提高。实验表明,基于光线跟踪的焦散模拟生成算法可以逼真地绘制图像,同时能达到较高的帧数率。 展开更多
关键词 光线跟踪 焦散 真实感 帧速率
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基于八叉树自适应体归并的光线跟踪加速结构 被引量:2
15
作者 袁昱纬 全吉成 +2 位作者 吴晨 刘宇 王宏伟 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期243-252,共10页
针对光线跟踪算法计算量大和运行效率低的问题,提出了一种采用八叉树自适应体归并(OAVM)的光线跟踪加速结构。该结构将八叉树模型的空节点自适应地聚集为包围体,尽可能地减小了光线与空白节点的求交次数。基于OAVM的一种多级八叉树结... 针对光线跟踪算法计算量大和运行效率低的问题,提出了一种采用八叉树自适应体归并(OAVM)的光线跟踪加速结构。该结构将八叉树模型的空节点自适应地聚集为包围体,尽可能地减小了光线与空白节点的求交次数。基于OAVM的一种多级八叉树结构的特点,提出了采用Morton码对各层级的所有节点分别进行编码的算法,该结构所采用的存储方式和邻域查询算法有效减小了指针数量,避免了递归搜索。同时,该算法可以有效处理大规模动态场景的局部更新问题。基于Liang-Barsky算法,光线相交测试的计算速度得到提升。实验结果表明,和传统结构算法相比,所提出算法的指针总数平均减少了54.45%,光线相交测试时间平均缩短了52.37%,大幅加快了相交测试速度,提升了场景的渲染效率。 展开更多
关键词 光计算 光学数据处理 光线跟踪 八叉树 自适应体归并 相交测试 邻域查询
基于八叉树空间编码邻域搜索的光线跟踪算法 预览 被引量:2
16
作者 周海英 武春生 《计算机工程与设计》 北大核心 2017年第1期271-274,F0003共5页
为提高光线跟踪算法中的求交速度,缩短场景渲染时间,提出一种效率更高的基于八叉树空间编码邻域搜索的光线跟踪算法。通过存储的初始节点空间编码、所在层次及与邻域节点的层次差,快速求出光线在某一方向上的下一个领域节点,避免邻域层... 为提高光线跟踪算法中的求交速度,缩短场景渲染时间,提出一种效率更高的基于八叉树空间编码邻域搜索的光线跟踪算法。通过存储的初始节点空间编码、所在层次及与邻域节点的层次差,快速求出光线在某一方向上的下一个领域节点,避免邻域层次判断及大量的递归运算,加快光线与空间节点的求交速度。采用该算法进行光线与空间节点的求交测试,将仿真结果与其它算法进行比较,验证了该算法的速度比文中引用算法提高约2-3倍。 展开更多
关键词 八叉树 领域搜索 层次差 光线跟踪 求交测试 渲染速度
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基于内包围盒的网格结构光线跟踪算法 预览
17
作者 帖军 刘国鹏 郑禄 《计算机与数字工程》 2017年第5期817-819,906共4页
网格是加速光线跟踪常用的场景划分结构,为减少光线与网格内三角片面片的求交次数,提出了一种基于内包围盒的网格空间结构,利用光线与网格的交点构建一个内包围盒,将网格内的三角片面片分为两部分,一部分与内包围盒存在交集,另一... 网格是加速光线跟踪常用的场景划分结构,为减少光线与网格内三角片面片的求交次数,提出了一种基于内包围盒的网格空间结构,利用光线与网格的交点构建一个内包围盒,将网格内的三角片面片分为两部分,一部分与内包围盒存在交集,另一部分与内包围盒不存在交集,穿过该网格的光线只需与第一部分三角片面做相交测试,从而剔除掉了网格内的一部分三角片面,提高了光线跟踪算法效率。相较于BVH及KD-Tree结构,改进算法在大场景上有显著的优越性。 展开更多
关键词 光线跟踪 空间网格 内包围盒 加速算法
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碟式太阳能集热器热流密度分布特性 预览 被引量:1
18
作者 李少华 王丽伟 +1 位作者 廖明俊 王艳娟 《热力发电》 北大核心 2017年第9期78-82,共5页
为了研究散射误差对碟式太阳能聚光性能的影响,采用蒙特卡罗光线跟踪法对碟面聚光反射进行了计算;分析反射光聚集到集热器端面的热流密度分布情况;对比了散射误差为1.75、2.50、5.00、10.00 mrad时的热流密度分布差异。结果表明:热流... 为了研究散射误差对碟式太阳能聚光性能的影响,采用蒙特卡罗光线跟踪法对碟面聚光反射进行了计算;分析反射光聚集到集热器端面的热流密度分布情况;对比了散射误差为1.75、2.50、5.00、10.00 mrad时的热流密度分布差异。结果表明:热流密度在集热器端面分布均匀,中心点密度高且热流密度接近圆形分布;随着碟式抛物面聚光镜散射误差的增大,集热器端面热流密度的分布趋于分散;热流密度与聚光特性成正比,热流密度越小,碟式太阳能聚光器聚光性能越差。 展开更多
关键词 蒙特卡罗法 光线跟踪 碟式太阳能集热器 热流密度 散射误差 数值模拟
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基于Metropolis光线跟踪的组合滤波器 预览 被引量:1
19
作者 吴熙 徐庆 +1 位作者 卜红娟 王征 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2016年第9期2605-2608,共4页
蒙特卡罗方法是计算全局光照的基础,目前已经有很多基于蒙特卡罗的全局光照算法,但大多数算法在渲染时间上都有一定局限性。在蒙特卡罗方法基础上,结合Metropolis光线跟踪算法和组合滤波器,提出一种新的全局光照算法。该算法分为两个部... 蒙特卡罗方法是计算全局光照的基础,目前已经有很多基于蒙特卡罗的全局光照算法,但大多数算法在渲染时间上都有一定局限性。在蒙特卡罗方法基础上,结合Metropolis光线跟踪算法和组合滤波器,提出一种新的全局光照算法。该算法分为两个部分,首先使用多组不同尺度的滤波器对图像进行处理,然后将多组滤波器处理后的结果组合成最终的结果。该算法使用相对均方根误差作为选择滤波尺度的依据,在采样和重建过程中自适应地为每个像素选择合适的滤波器,以最大化降低误差,得到更好的重建结果。实验结果表明,该算法相对于传统Metropolis算法在效率和图像质量上都有较大提高。 展开更多
关键词 Metropolis算法 蒙特卡罗方法 光线跟踪 组合滤波器 全局光照算法
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真实感体绘制中的光照与阴影模型算法研究 被引量:1
20
作者 孟祥艳 任郁苗 潘海仙 《激光杂志》 北大核心 2016年第8期141-144,共4页
真实感是三维重建中非常重要的因素,而绘制真实感模型需要进行光照与阴影的渲染。本文提出在局部光照组合模型的基础上采用基于光线遮挡的多层阴影地图的映射方法作为数据深度信息的增强处理。实验结果显示,此方法极大消除了边缘的锯... 真实感是三维重建中非常重要的因素,而绘制真实感模型需要进行光照与阴影的渲染。本文提出在局部光照组合模型的基础上采用基于光线遮挡的多层阴影地图的映射方法作为数据深度信息的增强处理。实验结果显示,此方法极大消除了边缘的锯齿现象,阴影效果柔和,与传统方法相比,算法运行时间少,速度快。本文算法在很大程度上改善了绘制质量,呈现更明显的立体效果,使绘制结果更接近于真实情况,并且计算量小,算法简单。 展开更多
关键词 体绘制 光照模型 阴影地图 光线遮挡 光线跟踪
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