A method and system for surface rendering dynamic particle collection, the first records the target fluid particle position data through particle sputtering depth map and particle set as fluid surface estimates, after ray casting process to find the isosurface, and using GPU parallel acceleration to accelerate ray casting process, principal component analysis through the neighborhood of each particle particle the set is used to estimate the fluid surface vectors and surface normal vector, finally will get the results of the surface rendering of the surface normal vector into a ray tracer, the memory and computing resources are concentrated in the vicinity of the actual fluid surface, rather than the entire simulation space, suitable for real-time visualization of large-scale particle collection and surface preview. Effectively eliminate the noise, get the vector method is relatively smooth, easy to be embedded into the existing fluid Simulation framework.
【技术实现步骤摘要】
动态粒子集合的表面渲染方法及系统
本专利技术涉及的是一种图形处理领域的技术,具体是一种动态粒子集合的表面渲染方法及系统。
技术介绍
基于粒子的拉格朗日方法,可以比较快速的进行流体模拟。但是对于动态粒子集合的表面渲染质量差,表面不平滑甚至能看到表面突出的粒子小球,或者表面过于平滑而模糊了大量流体细节。目前的渲染技术对内存要求高,渲染一帧图像就需要几分钟甚至更长的时间。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中采用双边滤波方法对深度图得到的平滑结果失真较为严重,无法满足高精度高质量的大规模粒子模拟的需求,并且现有技术多通过叉乘切向量求像素法向,导致法向结果精确性无法得到保证,无法适用于独立粒子渲染等缺陷,提出一种动态粒子集合的表面渲染方法及系统。本专利技术是通过以下技术方案实现的:本专利技术涉及一种动态粒子集合的表面渲染方法,首先记录目标流体粒子位置数据,通过粒子溅射方法得到粒子集合的深度图并作为流体表面预估,经过光线投射过程查找等值面,并采用GPU并行加速来加速光线投射过程,通过对每个粒子的邻域粒子集进行主成分分析来估计流体表面法向量并得到表面法向量图,最后将表面法向量图导入光线追踪器中得到表面渲染结果。本专利技术具体包括以下步骤:1)采用基于粒子的流体模拟方法进行流体模拟,并记录每一帧流体粒子的粒子位置数据;2)对粒子位置数据进行解析,并采用粒子溅射方法进行表面深度估计,得到深度图;3)将深度图作为流体表面的预估,采用光线投射方法,通过SPH密度估计方程定义的标量场来确定等值面,并同时采用GPU并行加速来加速光线投射与采样计算过程;4)通过主成分分析来估计流体表 ...
【技术保护点】
一种动态粒子集合的表面渲染方法,其特征在于,首先记录目标流体粒子位置数据,通过粒子溅射方法得到粒子集合的深度图并作为流体表面预估,经过光线投射过程查找等值面,并采用GPU并行加速来加速光线投射过程,通过对每个粒子的邻域粒子集进行主成分分析来估计流体表面法向量并得到表面法向量图,最后将表面法向量图导入光线追踪器中得到表面渲染结果。
【技术特征摘要】
1.一种动态粒子集合的表面渲染方法,其特征在于,首先记录目标流体粒子位置数据,通过粒子溅射方法得到粒子集合的深度图并作为流体表面预估,经过光线投射过程查找等值面,并采用GPU并行加速来加速光线投射过程,通过对每个粒子的邻域粒子集进行主成分分析来估计流体表面法向量并得到表面法向量图,最后将表面法向量图导入光线追踪器中得到表面渲染结果。2.根据权利要求1所述的动态粒子集合的表面渲染方法,其特征是,具体包括以下步骤:1)采用基于粒子的流体模拟方法进行流体模拟,并记录每一帧流体粒子的粒子位置数据;2)对粒子位置数据进行解析,并采用粒子溅射方法进行表面深度估计,得到深度图;3)将深度图作为流体表面的预估,采用光线投射方法,通过SPH密度估计方程定义的标量场来确定等值面,并同时采用GPU并行加速来加速光线投射与采样计算过程;4)通过主成分分析来估计流体表面法向量并得到表面法向量图;5)将表面法向量图导入光线追踪器中得到表面渲染结果。3.根据权利要求2所述的动态粒子集合的表面渲染方法,其特征是,所述的步骤2)具体包括以下步骤:2.1)采用具有深度偏移的点精灵渲染方式将所有的粒子位置快速渲染成较大的实心球;2.2)通过深度测试得到深度图;2.3)调节渲染半径,使得深度图接近实际表面。4.根据权利要求3所述的动态粒子集合的表面渲染方法,其特征是,所述的SPH密度估计方程定义的标量值其中:xi沿光线的采样位置,mj为粒子质量,pj为粒子的位置,r为...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨旭波,张帅,肖祥云,
申请(专利权)人:上海交通大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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