一种自适用分辨率的蒙特卡罗几何截面可视化方法技术

本发明专利技术公开了一种自适用分辨率的蒙特卡罗几何截面可视化方法，属于核分析技术领域，包括：S1、采用离散点采样方法对蒙特卡罗几何模型进行处理，生成蒙特卡罗几何模型的三维空间纹理数据；S2、对所述的蒙特卡罗几何模型进行截面可视化处理，得到蒙特卡罗几何模型的可视化图以及可视化分辨率Res；S3、判断所述可视化分辨率Res是否大于设定的分辨率阈值Dens，如果是则执行步骤S4，如果否则执行步骤S5；S4、基于扫描线的截面可视化方法，实现截面可视化；S5、基于所述三维空间纹理数据，实现截面可视化。本发明专利技术优化了在不同分辨率下蒙特卡罗截面可视化速度，同时保证了在不同分辨率下截面可视化的清晰度。

A Monte Carlo geometric section visualization method with self applicable resolution

The invention discloses a self applicable resolution Monte Carlo geometry visualization method, which belongs to the technical field of nuclear analysis, including: S1, the discrete point sampling method to deal with the Monte Carlo geometry model, geometric model of the generation of Monte Carlo 3D texture data; Monte Carlo geometric model of the S2 section, visualization, get Monte Carlo geometry model visualization and visual resolution Res; S3, judging the resolution threshold of Dens Res is greater than the set visual resolution, if it is to perform the steps S4, if otherwise executing step S5; S4, section visualization method based on scanning line, section S5, realize the visualization; the three-dimensional space based on texture data section, to achieve visualization. The invention optimizes the visualization speed of the Monte Carlo cross section at different resolutions, and ensures the clarity of the visualization of the cross section at different resolutions.

【技术实现步骤摘要】
一种自适用分辨率的蒙特卡罗几何截面可视化方法
本专利技术涉及核分析
，特别涉及一种自适用分辨率的蒙特卡罗几何截面可视化方法。
技术介绍
高保真数值模拟在核系统设计优化与安全评估中起到越来越重要的作用，例如：先进反应堆的设计、现有反应堆延寿、减少核废料与提高燃料利用率以及全过程安全评估等。但随着社会对核能安全的关注及新型核能系统的发展，高保真数值模拟的需求的迫切性日益突出。对于核系统的高保真模拟，相比于确定论方法，蒙特卡罗方法具有集合描述能力强、计算精度高等显著优势。但是对于一般核能系统，特别是热核聚变反应堆这样的装置，其结构及其复杂，有上万个部件系统，在百米级装置内部结构需要精细到毫米级的核装置。由于核装置结构的复杂性，在进行这些装置的分析前，需要建立与这些核能对应的蒙特卡罗粒子输运计算模型，并且在建模完成之后对模型进行检验以保证计算分析的正确性。传统的蒙特卡罗模型的检测方法一般包括两种：一种是手工处理组成蒙特卡罗的各个几何体表达式，这种方法存在的缺陷在于：这种方式是通过三维空间想象能力依赖个人经验进行人工排查错误，容易导致错误和遗漏。另一种是单纯的依赖蒙特卡罗几何追踪方法，这种方法是通过实现蒙特卡罗几何的二维截面的可视化，通过截面检查分析模型的正确性，这种方法存在的缺陷在于：由于蒙特卡罗模型的复杂性，单个界面的生成涉及成千上万的几何体，计算量巨大，可视化效率低下，模型检查比较困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自适用分辨率的蒙特卡罗几何截面可视化方法，以解决蒙特卡罗几何模型检查效率及准确率低的问题。为实现以上目的，本专利技术采用一种自适用分辨率的蒙特卡罗几何截面可视化方法，包括：S1、采用离散点采样方法对蒙特卡罗几何模型进行处理，生成蒙特卡罗几何模型的三维空间纹理数据；S2、对所述的蒙特卡罗几何模型进行截面可视化处理，得到蒙特卡罗几何模型的可视化图以及可视化分辨率Res；S3、判断所述可视化分辨率Res是否大于设定的分辨率阈值Dens，如果是则执行步骤S4，如果否则执行步骤S5；S4、基于扫描线的截面可视化方法，实现截面可视化；S5、基于所述三维空间纹理数据，实现截面可视化。其中，步骤S1，具体包括：根据设定的离散数量，在蒙特卡罗几何模型所在三维空间的X、Y、Z三个坐标轴上分别生成NX、NY、NZ个离散点；进行各离散点与几何体包含关系的计算，获取每个离散点所属的几何体编号与颜色信息；根据几何体的材料信息，将对应的颜色赋予对应的离散点，形成三维空间纹理数据。其中，步骤S4，具体包括：获取截面三个角在所述三维空间中的坐标Dens、Res、C，以及获取DensRes方向的像素数NAB、ResC方向的像素数NBC；将每一行像素按照起止位置转换成一条扫描线，得到所述截面的所有的扫描线；调用蒙特卡罗几何追踪方法，得到扫描线与蒙特卡罗几何模型的相交部分，并根据扫描线与蒙特卡罗几何模型相交部分的范围为界将扫描线分段并标记分段所属的几何体；将可视化视图中的像素位置映射到扫描线上，根据其映射所属的几何体赋予像素相应的颜色，形成截面的视图。其中，步骤S5，具体包括：根据截面的位置，创建截面的视图长方形；获取长方形四顶点对应所述三维空间纹理数据的点坐标；使用Opengl的纹理绑定函数，将所述的三维空间纹理数据绑定到视图长方形上，实现截面可视化。与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：本专利技术将离散点采样方法与基于扫描线的截面生成方法相结合。在高分辨率情况下，采用基于扫描线的截面可视化方法实现截面可视化。在低分辨率情况下，根据三维空间纹理数据实现截面可视化。如此，采用两种方法结合，既优化了不同分辨率下蒙特卡罗几何模型截面可视化的速度，又保证了在不同分辨率下截面的清晰度，在保证可视化效果的前提下提升了可视化速度。附图说明下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述：图1是本专利技术中一种自适用分辨率的蒙特卡罗几何截面可视化方法的流程示意图；图2是本专利技术中对蒙特卡罗几何模型几何截面进行可视化的过程示意图；图3是本专利技术中采用基于扫描线的截面可视化的流程示意图；图4是本专利技术中采用离散点的截面可视化的流程示意图。具体实施方式为了更进一步说明本专利技术的特征，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本专利技术的保护范围加以限制。如图1至图2所示，本实施例公开了一种自适用分辨率的蒙特卡罗几何截面可视化方法，包括如下步骤S1至S5：S1、采用离散点采样方法对蒙特卡罗几何模型进行处理，生成蒙特卡罗几何模型的三维空间纹理数据；其中，步骤S1包括如下细分步骤：根据设定的离散数量，在蒙特卡罗几何模型所在三维空间的X、Y、Z三个坐标轴上分别生成NX、NY、NZ个离散点；其中，离散点数量的设置过程为：在输入蒙特卡罗几何模型后，在整个蒙特卡罗几何模型所在的笛卡尔坐标系下，调整蒙特卡罗几何模型的长、宽、高分别为DX、DY、DZ，按照预定义的离散点密度Dens即相邻采样点之间的间距a(采样点数/单位尺寸)，将蒙特卡罗几何模型的长、宽、高尺寸除以离散点密度，即DX/a＝NX，DY/a＝NY，DZ/a＝NZ，生成了NX×NY×NZ个离散点，在内存中分配四维数组Q[NX][NY][NZ][3]，数组中元素Q[i][j][k]表示离散点(i，j，k)离散点处的颜色信息，Q[i][j][k][0]表示红色r的分量，Q[i][j][k][1]表示绿色g的分量，Q[i][j][k][2]表示蓝色b的分量。进行各离散点与几何体包含关系的计算，获取每个离散点所属的几何体编号与颜色信息；对几何区域每个离散点Pointijk，0≤i≤x-1，0≤j≤y-1，0≤k≤z-1，调用蒙特卡罗程序的几何包容性接口，得到Pointijk所在的几何体S，得到几何体S对应的颜色(rS,gS,bS)。根据几何体的材料信息，将对应的颜色赋予对应的离散点，形成三维空间纹理数据。根据几何体S的编号，赋予该离散点对应的颜色到数组Q中，即：Q[i][j][k][0]＝rS，Q[i][j][k][1]＝gS，Q[i][j][k][2]＝bS。其中，i、j、k为离散点在三维空间中的坐标，且0≤i＜NX，0≤j＜NY，0≤k＜NZ。S2、对所述的蒙特卡罗几何模型进行截面可视化处理，得到蒙特卡罗几何模型的可视化图以及可视化分辨率Res；S3、判断所述可视化分辨率Res是否大于设定的分辨率阈值Dens，如果是则执行步骤S4，如果否则执行步骤S5；具体地，输入可视化截面的三个顶点对应的真实几何坐标以及长宽两维的像素数量，得到对比可视化分辨率Res，单位为像素数/单位尺寸。S4、基于扫描线的截面可视化方法，实现截面可视化；其中，如图3所示，步骤S4的细分步骤如下：获取截面三个角在所述三维空间中的坐标A、B、C，以及获取AB方向的像素数NAB、BC方向的像素数NBC；生成截面的包围盒(xmin,ymin,zmin)～(xmax,ymax,zmax)，根据蒙特卡罗几何模型中的几何体的包围盒与该包围盒的相交情况，过滤需要参与截面生成的几何体。将每一行像素按照起止位置转换成一条扫描线，得到所述截面的所有的扫描线；其中，生成对应截面平面的像素分布的一组扫描线，存于内存中。这组扫描线一组平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适用分辨率的蒙特卡罗几何截面可视化方法，其特征在于，包括：S1、采用离散点采样方法对蒙特卡罗几何模型进行处理，生成蒙特卡罗几何模型的三维空间纹理数据；S2、对所述的蒙特卡罗几何模型进行截面可视化处理，得到蒙特卡罗几何模型的可视化图以及可视化分辨率Res；S3、判断所述可视化分辨率Res是否大于设定的分辨率阈值Dens，如果是则执行步骤S4，如果否则执行步骤S5；S4、基于扫描线的截面可视化方法，实现截面可视化；S5、基于所述三维空间纹理数据，实现截面可视化。

【技术特征摘要】
1.一种自适用分辨率的蒙特卡罗几何截面可视化方法，其特征在于，包括：S1、采用离散点采样方法对蒙特卡罗几何模型进行处理，生成蒙特卡罗几何模型的三维空间纹理数据；S2、对所述的蒙特卡罗几何模型进行截面可视化处理，得到蒙特卡罗几何模型的可视化图以及可视化分辨率Res；S3、判断所述可视化分辨率Res是否大于设定的分辨率阈值Dens，如果是则执行步骤S4，如果否则执行步骤S5；S4、基于扫描线的截面可视化方法，实现截面可视化；S5、基于所述三维空间纹理数据，实现截面可视化。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S1，具体包括：根据设定的离散数量，在蒙特卡罗几何模型所在三维空间的X、Y、Z三个坐标轴上分别生成NX、NY、NZ个离散点；进行各离散点与几何体包含关系的计算，获取每个离散点所属的几何体编号与颜色信息；根据几何体的材料信息，将对应的颜色赋予对应的离散点，形...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞盛朋，胡丽琴，
申请(专利权)人：安徽中科超安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34