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三锥体的光线跟踪动态仿真
1
作者 龚圳 贾晓坤 +2 位作者 宫彦军 陈勇国 史小飞 《湘南学院学报》 2023年第2期99-105,共7页
在个人通信以及移动通信环境中,光线跟踪是预测无线电波传播特性的常用技术,光线跟踪算法是真实感图形生成中最好的方法并且也能用于光散射特性的计算。把光线抽象为射线,基于射线方程和三锥体表面方程计算射线与三锥体侧面的交点,如果... 在个人通信以及移动通信环境中,光线跟踪是预测无线电波传播特性的常用技术,光线跟踪算法是真实感图形生成中最好的方法并且也能用于光散射特性的计算。把光线抽象为射线,基于射线方程和三锥体表面方程计算射线与三锥体侧面的交点,如果光线与三锥体相交,离光线发射点最近的点,就是射线与三锥体的交点,得到交点,可以计算折射光线和反射光线。设计三锥体的光线跟踪算法,开发了三锥体的光线跟踪动态仿真程序。三锥体的光线跟踪的结果表明:仿真程序能够准确地模拟出光线在三锥体外面和内部的传播过程,设计的三锥体光线跟踪算法是正确的。 展开更多
关键词 光线跟踪 三锥体 仿真 折射 反射 几何光学
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利用光线跟踪加速欧几里德符号距离场的地图构建
2
作者 唐嘉宁 刘志聪 +3 位作者 李孟霜 彭志祥 谢翠娟 陈云浩 《陕西科技大学学报》 北大核心 2023年第4期158-165,共8页
针对现有小型无人飞行器在复杂未知环境中执行自主探索任务时,存在机载端GPU计算资源不足,在线建图速度慢、探索效率低的问题.本文在传统欧几里德符号距离场(ESDF)方法的基础上,融合光线跟踪原理,加速构建ESDF地图,以提高飞行器在复杂... 针对现有小型无人飞行器在复杂未知环境中执行自主探索任务时,存在机载端GPU计算资源不足,在线建图速度慢、探索效率低的问题.本文在传统欧几里德符号距离场(ESDF)方法的基础上,融合光线跟踪原理,加速构建ESDF地图,以提高飞行器在复杂未知环境中的探索效率.首先使用整数运算提高光线跟踪遍历体素的速度,从而加速体素占用概率的更新;然后通过调整哈希数据结构,减少地图占用内存;最后使用广度优先搜索算法(BFS)实现地图更新与融合.为验证本文方法的有效性,分别在公开数据集、仿真环境和真实环境下,与当前前沿的建图方法进行对比,实验结果表明,本文所提出的方法在三种不同情况下的地图平均更新时间分别减少了72.37%、60.80%和56.79%,显著提高了建图速度,为小型无人飞行器在线探索奠定基础. 展开更多
关键词 地图构建 光线跟踪 符号距离场 梯度优化
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基于八叉树邻域分析的光线跟踪加速算法 被引量：16
3
作者 张文胜 解骞 +3 位作者 钟瑾 刘俊平 郝青 郭广利 《图学学报》 CSCD 北大核心 2015年第3期339-344,共6页
八叉树是加速光线跟踪常用的层次划分结构,为加快八叉树跟踪光线的过程,论文研究了运用八叉树邻域分析提高光线与八叉树节点之间的碰撞检测速度的方法,提出了一种结构简单、计算效率更高的八叉树节点的邻域分析算法。运用该算法可由现... 八叉树是加速光线跟踪常用的层次划分结构,为加快八叉树跟踪光线的过程,论文研究了运用八叉树邻域分析提高光线与八叉树节点之间的碰撞检测速度的方法,提出了一种结构简单、计算效率更高的八叉树节点的邻域分析算法。运用该算法可由现碰撞节点快速计算出下一碰撞节点,避免了采用大量递归搜索计算,从而提高了图像的渲染速度。实验结果表明,使用论文提出的邻域分析进行碰撞检测,效率比传统算法提高了3倍以上,大大提高了光线跟踪的速度。 展开更多
关键词 光线跟踪 八叉树 邻域分析 加速算法
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基于光线跟踪方法的全局光照研究 被引量：9
4
作者 张全贵 王普 +1 位作者 闫健卓 方丽英 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2010年第4期27-30,44,共5页
光线跟踪方法是解决全局光照问题的一种重要方法。概括性地提出光线跟踪方法研究的基本任务是研究关于采样、加速求交的问题,并综述性地分析了光线跟踪相关算法。介绍了该领域近期研究热点即实时光线跟踪以及基于图形硬件的光线跟踪的... 光线跟踪方法是解决全局光照问题的一种重要方法。概括性地提出光线跟踪方法研究的基本任务是研究关于采样、加速求交的问题,并综述性地分析了光线跟踪相关算法。介绍了该领域近期研究热点即实时光线跟踪以及基于图形硬件的光线跟踪的相关研究工作,指出了光线跟踪方法在解决全局光照问题时的优缺点以及未来的研究重点。展望了基于光线跟踪方法的全局光照应用前景。 展开更多
关键词 光线跟踪 全局光照 加速求交 采样 动态场景
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基于空盒自适应生成的动态场景光线跟踪计算 被引量：11
5
作者 李静 王文成 吴恩华 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期1172-1182,共11页
提出了一项光线跟踪新技术,能有效提高光线在空白区域的行进速度.该技术首先用一种新方法创建均匀空间网格,然后用较少的空盒自适应聚集空的空间网格,以加快光线跟踪的计算.新加速结构的创建时间复杂度和空间复杂度均是O(n),而相应的光... 提出了一项光线跟踪新技术,能有效提高光线在空白区域的行进速度.该技术首先用一种新方法创建均匀空间网格,然后用较少的空盒自适应聚集空的空间网格,以加快光线跟踪的计算.新加速结构的创建时间复杂度和空间复杂度均是O(n),而相应的光线跟踪计算的时间复杂度为O(logn),与kd树结构相当.当该结构与已有的一些加速结构结合后,能很好地处理大规模动态场景.比如,光线逐根跟踪且计算二次衍生光线时,新技术可在普通PC机上高真实感地交互绘制包含6G三角面片的多Buddha动态场景. 展开更多
关键词 加速 光线跟踪 空间网格 二次衍生光线 动态场景
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点模型的局部几何重建和光线跟踪 被引量：6
6
作者 苗兰芳 黄劲 +2 位作者 郑文庭 鲍虎军 彭群生 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期805-811,共7页
在每个点附近重建一个二次多项式函数曲面逼近原点模型,并根据逼近误差将每个重建曲面限制在称为ε置信邻域的范围内,从而形成一个ε面元·这些面元逼近原点模型表面,而且误差处处小于ε,可用于计算光线和点模型的交点·实验结... 在每个点附近重建一个二次多项式函数曲面逼近原点模型,并根据逼近误差将每个重建曲面限制在称为ε置信邻域的范围内,从而形成一个ε面元·这些面元逼近原点模型表面,而且误差处处小于ε,可用于计算光线和点模型的交点·实验结果表明,文中算法速度快、逼近程度好、绘制质量高,能够自适应不同采样密度的模型· 展开更多
关键词 点模型 局部几何重建 光线跟踪
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一种基于八叉树空间剖分技术的光线跟踪算法 被引量：6
7
作者 王文玺 肖世德 +1 位作者 孟文 董鸿 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2008年第3期656-658,共3页
光线跟踪算法是生成真实感图形的主要算法之一。为了提高光线追踪速度,在研究和比较各种光线跟踪算法的基础上,提出了一种基于八叉树数据结构的光线追踪算法。并结合基于重心坐标系的快速求交算法来提高光线跟踪的求交效率,使用重心坐... 光线跟踪算法是生成真实感图形的主要算法之一。为了提高光线追踪速度,在研究和比较各种光线跟踪算法的基础上,提出了一种基于八叉树数据结构的光线追踪算法。并结合基于重心坐标系的快速求交算法来提高光线跟踪的求交效率,使用重心坐标来表示包含三角形面片的参数平面,不用像三角形顶点一样需要长期存储,能够快速判定光线与三角形是否相交并计算出交点。实验结果表明,该算法能够在保证图像质量的同时提高绘制速度。 展开更多
关键词 真实感图形 光线跟踪 八叉树 重心坐标系 求交算法
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非线性折射和反射平面场景的实时光线跟踪 被引量：6
8
作者 秦开怀 常正义 +2 位作者 李亚峰 王华维 曾旭 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第9期923-929,共7页
该文利用光学映射虚对象的概念 ,提出了实时计算平面折射虚物体的新方法 ,给出了在不同情况下实时计算平面折射虚顶点的计算公式 ,实现了基于三维图形硬件 (加速卡 )加速的实时光线跟踪算法 .该算法能够处理非线性平面折射和反射问题 ,... 该文利用光学映射虚对象的概念 ,提出了实时计算平面折射虚物体的新方法 ,给出了在不同情况下实时计算平面折射虚顶点的计算公式 ,实现了基于三维图形硬件 (加速卡 )加速的实时光线跟踪算法 .该算法能够处理非线性平面折射和反射问题 ,极大地提高了真实感图形绘制和显示的速度 .这对于建筑物实时漫游、实时动画和虚拟现实等领域具有非常广阔的应用前景 . 展开更多
关键词 非线性折射 反射平面场景 实时光线跟踪 真实感图形 图形处理 计算机动画
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基于光线跟踪法的多轴铣削加工仿真研究 被引量：4
9
作者 张伟 张为涵 +1 位作者 林亨 张智聪 《计算机集成制造系统-CIMS》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期209-214,共6页
在数控加工中,对数控代码进行集成的几何仿真和物理仿真,可以快速检验加工代码的正确性并对加工参数进行优化。运用光线跟踪法研究了多轴数控铣削加工的几何仿真和物理仿真问题,运用解析法对工件和刀具扫描体进行求交离散,依据数控代码... 在数控加工中,对数控代码进行集成的几何仿真和物理仿真,可以快速检验加工代码的正确性并对加工参数进行优化。运用光线跟踪法研究了多轴数控铣削加工的几何仿真和物理仿真问题,运用解析法对工件和刀具扫描体进行求交离散,依据数控代码提取刀位信息并计算刀具扫描体。工件与扫描体的布尔减运算,一方面可获得每一步切削结果并进行实时的立体显示,另一方面可依据材料切削速率模型实时计算切削力。 展开更多
关键词 光线跟踪 铣削仿真 数控加工 虚拟设计 虚拟制造 人机交互
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基于中介面加快光线跟踪计算 被引量：4
10
作者 黄沛杰 王文成 +1 位作者 杨刚 吴恩华 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期262-271,共10页
提出一种新的光线跟踪方法,以提高光线找到相交面片的效率.它在场景中生成一些面积较大的规整中介面片,然后为中介面上的每个点建立一个场,以记录到达该点的不同方向的光线将相交的面片.由此,光线跟踪时,一条光线可方便地找到相交的中介... 提出一种新的光线跟踪方法,以提高光线找到相交面片的效率.它在场景中生成一些面积较大的规整中介面片,然后为中介面上的每个点建立一个场,以记录到达该点的不同方向的光线将相交的面片.由此,光线跟踪时,一条光线可方便地找到相交的中介面,并通过查找中介面上所记录的内容,就能得到它所相交的面片.与已有方法相比,新方法不仅能很好加速主光线与阴影光线的计算,而且能很好地加速反射、折射等二次光线的计算.它能在GPU上方便地实现,并能有效地处理动态场景. 展开更多
关键词 光线跟踪 动态场景 预计算 中介面 图形处理器(GPU)
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加快光线跟踪计算的网格优化划分 被引量：5
11
作者 李静 王文成 吴恩华 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第8期968-977,共10页
网格是一类重要的光线跟踪加速结构,其结构简单、能快速创建.但是网格划分的尺度对光线跟踪的效率有很大的影响.针对此,提出一种代价预估计算方法,以度量网格划分对光线跟踪计算效率的影响,并由此计算网格优化划分的分辨率.首先根据模... 网格是一类重要的光线跟踪加速结构,其结构简单、能快速创建.但是网格划分的尺度对光线跟踪的效率有很大的影响.针对此,提出一种代价预估计算方法,以度量网格划分对光线跟踪计算效率的影响,并由此计算网格优化划分的分辨率.首先根据模型类型和网格使用方式计算几种场景参数,分别预估网格创建、跟踪和空间的开销;然后根据不同应用需求,以相应的预估代价最小来进行网格的优化划分.与已有方法不同,文中方法考虑了场景中面片分布类型对网格划分的影响,提高了度量计算的精度;还综合考虑了网格创建时间、空间需求等因素,以便度量计算能根据绘制任务的不同进行相应的优化处理.该方法能更好地提高绘制效率,特别是能处理动态场景和面片非均匀分布的复杂场景,而这些是已有方法难以处理的.实验结果表明,文中方法的预估网格优化分辨率与实际的最优分辨率很接近,优于已有的类似工作. 展开更多
关键词 代价预估 均匀网格 光线跟踪 动态场景
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基于曲光线跟踪算法的超声成像实时模拟研究 被引量：5
12
作者 倪东 陈思平 汪天富 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS 北大核心 2012年第4期322-327,共6页
提出一种超声图像实时模拟新方法,通过调整曲光线参数实时改变超声扫描频率和声束聚焦位置.利用曲光线跟踪算法和基本声学模型,产生能量反射图和衰减图;运用瑞利概率分布函数产生超声斑点模式,通过高斯型点扩散函数进行显示.实验结果表... 提出一种超声图像实时模拟新方法,通过调整曲光线参数实时改变超声扫描频率和声束聚焦位置.利用曲光线跟踪算法和基本声学模型,产生能量反射图和衰减图;运用瑞利概率分布函数产生超声斑点模式,通过高斯型点扩散函数进行显示.实验结果表明,利用图形处理器加速显示技术,超声成像模拟速度可达20帧/s.与Field Ⅱ软件的生成结果和真实超声图像的对比,验证了该方法的可行性. 展开更多
关键词 医学成像技术 超声成像模拟 超声斑点 声束聚焦 曲光线跟踪 概率分布函数
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CPU-GPU混合平台上动态场景光线跟踪的研究 被引量：5
13
作者 张健 焦良葆 陈瑞 《计算机工程与应用》 CSCD 2012年第21期151-154,159,共5页
提出了一种动态场景光线跟踪新方法,能有效地调度CPU和GPU的运行,提高渲染速度。根据加速结构kd-tree的特点,将其分成上层部分和下层部分,上层部分由于并行性较小,由CPU创建;而下层部分并行性较大,由GPU创建,提高动态场景加速结构的创... 提出了一种动态场景光线跟踪新方法,能有效地调度CPU和GPU的运行,提高渲染速度。根据加速结构kd-tree的特点,将其分成上层部分和下层部分,上层部分由于并行性较小,由CPU创建;而下层部分并行性较大,由GPU创建,提高动态场景加速结构的创建速度。同时充分利用CPU和GPU两个运算平台的特点,有效调度两者的运行,隐藏部分运算时间,进一步提高动态场景的渲染速度。实验结果表明,在安装了GeForce285GTX的PC机上,高真实感地交互渲染了包含11k三角面片的Kitchen动态场景。 展开更多
关键词 光线跟踪 KD-TREE 图形处理器(GPU) CPU
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光线跟踪算法在织物CAD中的应用 被引量：3
14
作者 王跃存 姜姗 熊途 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期113-116,共4页
根据织物的组织、纱线的结构以及花纹图案对织物进行仿真模拟是织物CAD系统的主要功能之一,为了在真实感方面进一步提高仿真效果,将光线跟踪技术用于织物CAD系统中,把二维平面效果图变成三维立体效果图,并在跟踪过程中引入跟踪深度和衰... 根据织物的组织、纱线的结构以及花纹图案对织物进行仿真模拟是织物CAD系统的主要功能之一,为了在真实感方面进一步提高仿真效果,将光线跟踪技术用于织物CAD系统中,把二维平面效果图变成三维立体效果图,并在跟踪过程中引入跟踪深度和衰减指数的概念提高算法效率,针对纺织品的特点建立非折射透明模型,运用光线跟踪算法模拟织物表面的反射、透射以及阴影等光照效果,并通过场景造型、光照计算以及纹理、反走样等技术的综合运用,获得较好的视觉效果。 展开更多
关键词 织物 CAD 光线跟踪 仿真
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基于光线跟踪的星敏感器视场仿真分析 被引量：2
15
作者 肖红光 李伟 +2 位作者 刘京 陈立福 李淳芃 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2734-2738,共5页
星敏感器是航天器高精度姿态测量的重要部件,随着航天器结构的日益复杂,为了保证星敏感器正常工作条件,在航天器设计初期就需要考虑其视景有效性。如何对在轨运行时的星敏感器视景有效性进行分析成为亟待解决的问题。传统的试验测试对... 星敏感器是航天器高精度姿态测量的重要部件,随着航天器结构的日益复杂,为了保证星敏感器正常工作条件,在航天器设计初期就需要考虑其视景有效性。如何对在轨运行时的星敏感器视景有效性进行分析成为亟待解决的问题。传统的试验测试对在轨星敏感器视景分析往往达不到实际要求。为此构建虚拟仿真平台,通过仿真航天器、星体等构建一个在轨运行环境,进而利用光线跟踪方法进行星敏感器视场光照分析、碰撞检测方法进行星敏感器视场遮挡分析。展示的仿真结果表明光线跟踪方法和碰撞检测方法运用的合理性和有效性。 展开更多
关键词 视场仿真 光线跟踪 碰撞检测 虚拟现实
原文传递
基于光线跟踪的数字影像重建技术 被引量：8
16
作者 崔智 张良震 朱淼良 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2001年第10期1258-1260,共3页
本文讨论了 CT模拟中的数字图像重建技术 ,提出了基于光线跟踪的处理方法 ,并对分辨率、CT值转换和增强技术进行了探讨 。
关键词 光线跟踪 数字影像重建 放射性治疗 CT
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基于光线跟踪的虚拟数控车削加工图形生成技术 被引量：5
17
作者 葛研军 江早 王启义 《中国图象图形学报（A辑）》 CSCD 1999年第1期28-32,共5页
采用光线跟踪算法实现高真感数控车削加工的图形生成，并以离线方式实现其加工过程仿真。在仿真过程中简化了Ｔｏｒａｎｃｅ－Ｓｐａｒｏｗ光照模型；利用特征造型技术避免了繁复的布尔运算。根据凸多面体的约束条件及凸多面体裁剪的Ｃ... 采用光线跟踪算法实现高真感数控车削加工的图形生成，并以离线方式实现其加工过程仿真。在仿真过程中简化了Ｔｏｒａｎｃｅ－Ｓｐａｒｏｗ光照模型；利用特征造型技术避免了繁复的布尔运算。根据凸多面体的约束条件及凸多面体裁剪的Ｃｙｒｕｓ－Ｂｅｃｋ算法，设计出射线与长方体求交的高效算法，该算法不仅执行效率高，而且还可类推至光线与任意凸多面体的求交与测试计算。 展开更多
关键词 仿真 光线跟踪 特征造型 数控 车削 图形生成
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动态场景的快速光线跟踪技术 被引量：2
18
作者 陈瑞 武明虎 张健 《华中师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期208-212,共5页
基于加速结构的光线跟踪包括加速结构的创建和遍历两个过程,kd-tree被认为是静态场景渲染中遍历效率最高的加速结构.但动态场景的光线跟踪,由于场景随时间发生改变,每帧都需要更新相应的加速结构,导致渲染速度变慢.提出了一种新的方法,... 基于加速结构的光线跟踪包括加速结构的创建和遍历两个过程,kd-tree被认为是静态场景渲染中遍历效率最高的加速结构.但动态场景的光线跟踪,由于场景随时间发生改变,每帧都需要更新相应的加速结构,导致渲染速度变慢.提出了一种新的方法,为场景中的静态物体和动态物体分别创建kd-tree加速结构,每帧更新时只需更新动态部分的kd-tree,从而减少加速结构重建的开销.在CPU+GPU平台上,分辨率为1024×1024,渲染速度达到3～5fps,实现了动态场景的快速光线跟踪渲染. 展开更多
关键词 光线跟踪 动态场景 KD-TREE 渲染
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光线跟踪方法在体绘制中的应用与发展 被引量：2
19
作者 蔡勋 曾亮 刘光国 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2009年第21期4956-4959,共4页
针对光线跟踪方法存在求交计算量大、实时交互性差等缺点。从体光线跟踪算法、基于图形硬件加速的光线跟踪体绘制方法、并行光线跟踪体绘制技术这3个方面,对国内外光线跟踪方法在体绘制中的应用技术进行了分类描述与综述,重点介绍了体... 针对光线跟踪方法存在求交计算量大、实时交互性差等缺点。从体光线跟踪算法、基于图形硬件加速的光线跟踪体绘制方法、并行光线跟踪体绘制技术这3个方面,对国内外光线跟踪方法在体绘制中的应用技术进行了分类描述与综述,重点介绍了体光照模型、光线跟踪混合绘制、基于可编程硬件加速、并行绘制算法及体系结构,并结合应用阐述了各自特点及其相互联系,最后对光线跟踪方法在体绘制的应用提出了研究建议。 展开更多
关键词 可视化 体绘制 光线跟踪 并行绘制 GPU
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基于二分内包围盒的玉米光照逆光线跟踪算法 被引量：2
20
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真度和... 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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