一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法、装置及系统制造方法及图纸

本公开公开了一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法、装置及系统，该方法包括：Master节点接收场景图像，进行场景划分，得到几何边界信息，在分割线处插入虚拟portal，并分别发送至各个Slave节点；各个Slave节点读取场景的子区域；对每个Slave节点，光子从本节点内部的光源发射，到达本节点区域边界的虚拟portal时存储到数据结构中，并在光子数量到达阈值时将光子传输至相邻区域对应节点；每个Slave节点进行该场景子区域的着色计算，并将着色计算信息发送至Master节点；Master节点根据接收的各Slave节点的着色计算信息，选择距离光源最近的交点的光亮度作为全局该着色点的光亮度。

Optimal method, device and system of photon mapping based on polygon space partition

【技术实现步骤摘要】
一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法、装置及系统
本公开属于图形学真实感渲染的
，涉及一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法、装置及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。在建筑、艺术、尤其是数字电影领域，对绘制场景规模的需求和真实感的需求越来越大。为了生成相片级别的真实感图像，需要进行全局光照的计算，从而精确地模拟场景中所有光照情况。然而，由于全局光照计算中，需要渲染的空间场景可能会很大，其带来的大规模光照计算任务和大规模场景数据存储需求，给真实感渲染与视觉特效仿真提出新的挑战。因此，如何缩短渲染时间和减少内存使用成为越来越重要的问题。随着近几年分布式框架的日益发展，越来越多的研究者将分布式与渲染相结合，借助集群强大的计算能力来减少渲染时间。这样，不仅仅大大减少了渲染时间，内存加载不下的问题也不复存在。针对大规模场景的光子存储瓶颈，目前研究者提出了一系列光子映射内外存调度方法，在大规模场景的绘制中起到一定的作用。这些方法大多采用特殊的场景划分策略，以适用于某种类型场景几何数据的分布特点，减少内外存的数据交换量。然而，专利技术人在研发过程中发现，目前方法中尚没有高效的场景划分方法适用于大型展馆类的场景。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本公开的一个或多个实施例提供了一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法、装置及系统。根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法。一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法，该方法包括：Master节点接收场景图像，进行场景划分，得到几何边界信息，在分割线处插入虚拟portal，并分别发送至各个Slave节点；各个Slave节点读取场景的子区域；对每个Slave节点，光子从本节点内部的光源发射，到达本节点区域边界的虚拟portal时存储到数据结构中，并在光子数量到达阈值时将光子传输至相邻区域对应节点；每个Slave节点进行该场景子区域的着色计算，并将着色计算信息发送至Master节点；Master节点根据接收的各Slave节点的着色计算信息，选择距离光源最近的交点的光亮度作为全局该着色点的光亮度。进一步地，在该方法中，所述几何场景信息包括多边形的顶点信息、多边形的唯一标识和该多边形相邻多边形的唯一标识。进一步地，在该方法中，所述Master节点进行场景划分的具体步骤包括：根据场景图像的俯视图，得到场景的轮廓坐标信息；根据Slave节点的数目，将场景图像划分成相应的N份；保证场景分割线总和最短和每块划分后的场景子区域面积差最小。进一步地，在该方法中，所述将场景图像划分成相应的N份的具体步骤包括：假设场景的外轮廓多边形划分成N份，根据外轮廓多边形的面积，计算目标子多边形面积；场景的外轮廓多边形一分为二，其中一个面积为目标子多边形面积；迭代使用相同的方法将另一个子多边形分割，直至分割的所有子多边形面积接近目标子多边形面积；确定最短的场景分割线。进一步地，在该方法中，所述各个Slave节点读取场景的子区域的具体步骤包括：采用分布式加载场景的子区域中物体，采用SAH策略构建场景k-d树，在本节点内部生成属于本区域范围内的光子图。进一步地，在该方法中，所述每个Slave节点在本节点内进行光子追踪求交检测。进一步地，在该方法中，所述每个Slave节点进行该场景子区域的着色计算，在场景分割线附近，采用overlappedk-d树存储光子，从屏幕空间发射光线，记录光线与几何相交的着色点，通过光子图进行光子收集计算出该着色点的辐射亮度，并完成着色计算，具体步骤包括：设定光子收集搜索半径；当着色点和虚拟portal距离大于等于搜索半径时，着色点的光亮度为该节点内部的光子图计算出的辐射亮度；当着色点和虚拟portal距离小于搜索半径时，访问相邻分割区域的光子，采用overlappedk-d树组织光子图，将划分区域边界处的光子重复存储到临近区域的节点上，着色点的光亮度为检测节点内部光子图中的光子图计算出的辐射亮度。根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种基于多边形空间划分的光子映射优化系统。一种基于多边形空间划分的光子映射优化系统，该系统包括：Master节点和与其连接的若干Slave节点；Master节点接收场景图像，进行场景划分，得到几何边界信息，在分割线处插入虚拟portal，并分别发送至各个Slave节点；各个Slave节点读取场景的子区域；对每个Slave节点，光子从本节点内部的光源发射，到达本节点区域边界的虚拟portal时存储到数据结构中，并在光子数量到达阈值时将光子传输至相邻区域对应节点；每个Slave节点进行该场景子区域的着色计算，并将着色计算信息发送至Master节点；Master节点根据接收的各Slave节点的着色计算信息，选择距离光源最近的交点的光亮度作为全局该着色点的光亮度。根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法。一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法，在Master节点中实现，该方法包括：Master节点接收场景图像，进行场景划分，得到几何边界信息，在分割线处插入虚拟portal，并分别发送至各个Slave节点；Master节点根据接收的各Slave节点的着色计算信息，选择距离光源最近的交点的光亮度作为全局该着色点的光亮度。进一步地，在该方法中，所述几何场景信息包括多边形的顶点信息、多边形的唯一标识和该多边形相邻多边形的唯一标识。进一步地，在该方法中，所述Master节点进行场景划分的具体步骤包括：根据场景图像的俯视图，得到场景的轮廓坐标信息；根据Slave节点的数目，将场景图像划分成相应的N份；保证场景分割线总和最短和每块划分后的场景子区域面积差最小。进一步地，在该方法中，所述将场景图像划分成相应的N份的具体步骤包括：假设场景的外轮廓多边形划分成N份，根据外轮廓多边形的面积，计算目标子多边形面积；场景的外轮廓多边形一分为二，其中一个面积为目标子多边形面积；迭代使用相同的方法将另一个子多边形分割，直至分割的所有子多边形面积接近目标子多边形面积；确定最短的场景分割线。根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种计算机可读存储介质。一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由电子设备的处理器加载并执行所述的一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法。根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种电子设备。一种电子设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法。根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法。一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法，在Slave节点中实现，该方法包括：Slave节点读取场景的子区域；对每个Slave节点，光子从本节点内部的光源发射，到达本节点区域边界的虚拟portal时存储到数据结构中，并在光子数量到达阈值时将光子传输至相邻区域对应节点；每个Slave节点进行该场景子区域的着色计算，并将着色计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法，其特征在于，该方法包括：Master节点接收场景图像，进行场景划分，得到几何边界信息，在分割线处插入虚拟portal，并分别发送至各个Slave节点；各个Slave节点读取场景的子区域；对每个Slave节点，光子从本节点内部的光源发射，到达本节点区域边界的虚拟portal时存储到数据结构中，并在光子数量到达阈值时将光子传输至相邻区域对应节点；每个Slave节点进行该场景子区域的着色计算，并将着色计算信息发送至Master节点；Master节点根据接收的各Slave节点的着色计算信息，选择距离光源最近的交点的光亮度作为全局该着色点的光亮度。

【技术特征摘要】
1.一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法，其特征在于，该方法包括：Master节点接收场景图像，进行场景划分，得到几何边界信息，在分割线处插入虚拟portal，并分别发送至各个Slave节点；各个Slave节点读取场景的子区域；对每个Slave节点，光子从本节点内部的光源发射，到达本节点区域边界的虚拟portal时存储到数据结构中，并在光子数量到达阈值时将光子传输至相邻区域对应节点；每个Slave节点进行该场景子区域的着色计算，并将着色计算信息发送至Master节点；Master节点根据接收的各Slave节点的着色计算信息，选择距离光源最近的交点的光亮度作为全局该着色点的光亮度。2.如权利要求1所述的一种基于多边形空间划分的光子映射优化方法，其特征在于，在该方法中，所述几何场景信息包括多边形的顶点信息、多边形的唯一标识和该多边形相邻多边形的唯一标识。和/或，在该方法中，所述Master节点进行场景划分的具体步骤包括：根据场景图像的俯视图，得到场景的轮廓坐标信息；根据Slave节点的数目，将场景图像划分成相应的N份；保证场景分割线总和最短和每块划分后的场景子区域面积差最小。和/或，在该方法中，所述将场景图像划分成相应的N份的具体步骤包括：假设场景的外轮廓多边形划分成N份，根据外轮廓多边形的面积，计算目标子多边形面积；场景的外轮廓多边形一分为二，其中一个面积为目标子多边形面积；迭代使用相同的方法将另一个子多边形分割，直至分割的所有子多边形面积接近目标子多边形面积；确定最短的场景分割线。和/或，在该方法中，所述各个Slave节点读取场景的子区域的具体步骤包括：采用分布式加载场景的子区域中物体，采用SAH策略构建场景k-d树，在本节点内部生成属于本区域范围内的光子图。和/或，在该方法中，所述每个Slave节点在本节点内进行光子追踪求交检测。和/或，在该方法中，所述每个Slave节点进行该场景子区域的着色计算，在场景分割线附近，采用overlappedk-d树存储光子，从屏幕空间发射光线，记录光线与几何相交的着色点，通过光子图进行光子收集计算出该着色点的辐射亮度，并完成着色计算，具体步骤包括：设定光子收集搜索半径；当着色点和虚拟portal距离大于等于搜索半径时，着色点的光亮度为该节点内部的光子图计算出的辐射亮度；当着色点和虚拟portal距离小于搜索半径时，访问相邻分割区域的光子，采用overlappedk-d树组织光子图，将划分区域边界处的光子重复存储到临近区域的节点上，着色点的光亮度为检测节点内部光子图中的光子图计算出的辐射亮度。3.一种基于多边形空间划分的光子映射优化系统，其特征在于，该系统包括：Master节点和与其连接的若干Slave节点；Master节点接收场景图像，进行场景划分，得到几何边界信息，在分割线处插入虚拟portal，并分别发送至各个Slave节点；各个Slave节点读取场景的子区域；对每个Slave节点，光子从本节点内部的光源发射，到达本节点区域边界的虚拟portal时存储到数据结构中，并在光子数量到达阈值时将光子传输至相邻区域对应节点；每个Slave节点进行该场景子区域的着色计算，并将着色计算信息发送至Master节点；Master节点根据接收的各Slave节点的着色计算信息，选择距离光源最近的交点的光亮度作为全局该着色点的光亮度。4.一种基于多边形...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璐，王欣，康春萌，徐延宁，孟祥旭，马蕾蕾，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37