【技术实现步骤摘要】
本申请涉及核反应堆物理数值计算，特别是涉及一种基于光线投射的三维csg可视化方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、目前，在核反应堆物理数值计算
，随着核反应堆理论认知，试验研究，分析方法和高性能计算技术的持续进步，以及试验与运行数据的大量积累，先进反应堆研发由“依赖试验和模式堆验证”逐步向“依靠数值模拟和数据支持”转变。作为核反应堆系统分析计算的基础，反应堆物理分析通过求解中子输运方程，获得堆芯反应性和全堆精细功率分布。为了使工程设计人员更直观地获得反应堆内部的反应情况，需要对反应堆内部进行可视化，可视化内容为反应堆内部的通量值，功率值等等。
2、高保真三维全堆中子输运计算方法包括两类：蒙特卡罗方法和确定论方法。为了精细地对堆芯内部复杂的几何结构进行构建，这两类方法大多采用构造实体几何(constructive solid geometry,csg)建模方法。构造实体几何建模方法首先定义一些基本几何体，比如球，圆柱，长方体等，然后将这些基本几何体进行交、并、补逻辑运算从而构造复杂的几何体，因此csg建模能力是毋庸置疑的，在绝大多数情况下可以精确地描述堆芯内部复杂结构。正是因为csg强大的建模能力使得它在诸多计算程序中应用，如shark、openmoc、necp-x、rmc、openmc等。目前针对csg几何模型的可视化方法主要有两种：像素法和体素法；
3、像素法主要基于shader进行渲染。像素法的思想是构造一个假想平面，这个假想平面通常平行于xoy平面或xoz平面或yoz平面。在这个假想平面上选
4、体素法将体素信息矩阵导入paraview、vtk等可视化工具中进行三维渲染，进而获得三维可视化图像。体素信息矩阵的获取步骤如下。首先构造能刚好包裹三维整堆的长方体(长方体各面通常平行于xoy平面、xoz平面和yoz平面)，随后根据用户设定的分辨率把长方体划分为更小的长方体体素并获得体素中心点坐标，根据体素中心点从csg几何模型中获取该点处的属性(栅元id、通量值、功率值等)，最后将该属性填入长方体体素中。在paraview等可视化工具中导入体素信息后可以对模型进行旋转、缩放、切割等一系列操作，从而获取丰富的堆芯特征，把握反应堆内部运行状况。体素法虽然可以实现csg几何模型的三维可视化，但为了获得足够的分辨率，体素的数目会增加，这会消耗巨量内存，为计算、渲染带来极大的挑战。并且对于内部结构的可视化信息仍然需要通过切片操作获得，并不能达到“透视”的效果。
5、随着高性能计算的不断进步和数值反应堆技术的不断发展，中子输运计算精度不断提高，迫切需要一种精准且高效的csg几何模型内部可视化方法，从而辅助工程设计人员研发更先进的堆芯。
技术实现思路
1、本申请提供一种基于光线投射的三维csg可视化方法、系统、设备及介质，解决目前对于csg几何模型的可视化，像素法只能获取堆芯某一截面属性，效率低下；体素法渲染出的三维csg几何模型无法达到“透视”的效果，查看反应堆内部结构仍然需要通过切片等可视化操作完成的问题。
2、为解决上述技术问题，本申请第一方面提供一种基于光线投射的三维csg可视化方法，包括：
3、构建核反应堆三维csg几何模型；
4、从第一视角模拟多条射线穿过成像截面的每一个像素点对所述csg几何模型进行透射，以使所述csg几何模型中的属性传递到所述成像截面的像素点中；
5、根据所述属性中的材料种类计算多条所述射线经过所述成像截面的每一个像素点后，在所述csg几何模型中对应的rgb通道值，并对所述rgb通道值进行积分求和及归一化处理后，得到最终像素通道值；
6、根据所述最终像素通道值生成所述csg几何模型的可视化图像。
7、进一步地，根据所述最终像素通道值生成所述csg几何模型的可视化图像之后，还包括：
8、更新所述第一视角的坐标，得到第二视角；
9、根据所述第二视角的坐标对视线矢量进行更新，使所述视线矢量为所述第二视角到所述csg几何模型中心点位置的单位矢量；
10、根据更新后的视线矢量模拟射线，并计算最终像素通道值，以对所述可视化图像进行更新，得到更新后的可视化图像。
11、进一步地，从第一视角模拟多条射线穿过成像截面的每一个像素点对所述csg几何模型进行透射，以使所述csg几何模型中的属性传递到所述成像截面的像素点中，包括：
12、将所述第一视角的坐标作为多条所述射线的起点，使多条所述射线穿过所述成像截面的像素中心点，直至从所述csg几何模型透射；以使多条所述射线将经过所述csg几何模型携带的所穿过区域的所述属性传递到所述成像截面对应的像素点。
13、进一步地，从第一视角模拟多条射线穿过成像截面的每一个像素点对所述csg几何模型进行透射之后，包括：
14、根据所述csg几何模型中所包含的几何体，计算多条所述射线与所述几何体各个面的交点坐标，得到若干个交点坐标；
15、根据若干个所述交点坐标计算多条所述射线在所述几何体的区域中穿透的距离，得到若干个穿透距离。
16、进一步地，根据所述属性中的材料种类计算多条所述射线经过所述成像截面的每一个像素点后，在所述csg几何模型中对应的rgb通道值，并对所述rgb通道值进行积分求和及归一化处理后，得到最终像素通道值，包括：
17、获取所述属性中每一种材料由多条所述射线经过所述成像截面的每一个像素点后，在所述csg几何模型中对应的rgb通道值；
18、对每一种材料的rgb通道值进行积分求和运算及归一化处理，得到最终像素通道值。
19、进一步地，通过以下公式计算得到每一种材料在所述csg几何模型中对应的rgb通道值：
20、
21、式中，i＝0,…,n-1；c0为第一视角的rgb通道值；n为材料种类；ci为第i种材料的rgb通道值；c′i为迭代更新后的中间材料的rgb通道值；δdi+1为第i+1种材料的穿透距离；κ为材料的吸收系数；
22、通过以下公式计算最终像素通道值：
23、
24、式中，c为最终像素通道值。
25、进一步地，根据所述最终像素通道值生成所述csg几何模型的可视化图像，包括：
26、对所述最终像素通道值的数据类型进行转换，并从转换后的像素通道值中提取颜色值；
27、根据所述最终像素通道值和颜色值，合成所述csg几何模型的可视化图像。
28、本申请第二方面提供一种基于光线投射的三维csg可视化系统，包括：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光线投射的三维CSG可视化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于光线投射的三维CSG可视化方法，其特征在于，所述根据所述最终像素通道值生成所述CSG几何模型的可视化图像之后，还包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于光线投射的三维CSG可视化方法，其特征在于，所述从第一视角模拟多条射线穿过成像截面的每一个像素点对所述CSG几何模型进行透射，以使所述CSG几何模型中的属性传递到所述成像截面的像素点中，包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于光线投射的三维CSG可视化方法，其特征在于，所述从第一视角模拟多条射线穿过成像截面的每一个像素点对所述CSG几何模型进行透射之后，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于光线投射的三维CSG可视化方法，其特征在于，所述根据所述属性中的材料种类计算多条所述射线经过所述成像截面的每一个像素点后，在所述CSG几何模型中对应的RGB通道值，并对所述RGB通道值进行积分求和及归一化处理后，得到最终像素通道值，包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于光线投射的三维CS
7.根据权利要求1所述的一种基于光线投射的三维CSG可视化方法，其特征在于，所述根据所述最终像素通道值生成所述CSG几何模型的可视化图像，包括：
8.一种基于光线投射的三维CSG可视化系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的基于光线投射的三维CSG可视化方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的基于光线投射的三维CSG可视化方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于光线投射的三维csg可视化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于光线投射的三维csg可视化方法，其特征在于，所述根据所述最终像素通道值生成所述csg几何模型的可视化图像之后，还包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于光线投射的三维csg可视化方法，其特征在于，所述从第一视角模拟多条射线穿过成像截面的每一个像素点对所述csg几何模型进行透射，以使所述csg几何模型中的属性传递到所述成像截面的像素点中，包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于光线投射的三维csg可视化方法，其特征在于，所述从第一视角模拟多条射线穿过成像截面的每一个像素点对所述csg几何模型进行透射之后，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于光线投射的三维csg可视化方法，其特征在于，所述根据所述属性中的材料种类计算多条所述射线经过所述成像截面的每一个像素点后，在所述csg几何模型中对应的rgb通道值，并对所述rgb通道值进行积分求和及归一...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴文斌，黄达宇，谢择怿，姜乃斌，李捷，马宇，王亚辉，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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