(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211040758.9 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 西安电子科技大 学 地址 710071 陕西省西安市雁塔区太白南 路2号 (72)发明人 陈世国　赖康　莫冬腊　黑圆圆　 陶克勇　薛瑞文　 (74)专利代理 机构 成都九鼎天元知识产权代理 有限公司 51214 专利代理师 黎飞 (51)Int.Cl. G06T 15/06(2011.01) G06T 17/20(2006.01) G06T 15/00(2011.01) G06F 9/50(2006.01) (54)发明名称 一种基于网格混合场景光线追踪的光线处 理方法及系统 (57)摘要 本发明涉及光线追踪技术领域， 公开了一种 基于网格混合场景光线追踪的光线处理方法及 系统， 该光线处理方法， 基于网格类型将像素平 面划分为若干像素区域， 以同一像素区域内或多 个合并的像素区域内生成的随机射线为并行单 元， 并行计算网格混合场景的光线追踪。 本发明 解决了现有技术存在的忽略了对次级任务的并 行优化、 计算效率 仍然比较低等问题。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 115187718 A 2022.10.14 CN 115187718 A 1.一种基于网格混合场景光线追踪的光线处理方法， 其特征在于， 基于网格类型将像 素平面划分为若干像素区域， 以同一像素区域内或多个合并的像素区域内生成的随机射线 为并行单元， 并行计算网格混合场景的光线追踪。 2.根据权利要求1所述的一种基于网格混合场景光线追踪的光线处理方法， 其特征在 于， 包括以下步骤： S1， 生成像素序列： 基于网格类型将像素平面划分为若干像素区域， 将每个像素区域转 化为对应的像素序列； S2， 生成随机射线序列： 对不同的网格类型设置不同的采样率， 将不同的像素序列转化 为对应的随机射线序列； S3， 调整随机射线序列长度： 将射线数量＜10 00的随机射线序列进行合并； S4， 计算光线追踪： 对每 个射线序列计算网格混合场景的光线追踪， 获得仿真图像。 3.根据权利要求2所述的一种基于网格混合场景光线追踪的光线处理方法， 其特征在 于， 步骤S1包括以下步骤： S11， 在探测器局部坐标系W{O|X， Y， Z}中， 构造中心射线的方向向量： 遍历像素平面上 每个像素， 构造中心射线的方向 向量 v＝(i×Δx+xcorner+0.5， j×Δy+ycorner+0.5， d)T， 构造的中心射线的方向向量以原点 (0， 0， 0)为 起点， 像素(i， j)中心点 T： (i×Δx+xcorner+0.5， j×Δy+ycorner+0.5， d)为终点； 其中， i表示像素平面上像素的 行序号， j表示像素平面上像素的列序号， (xcorner， ycorner， d)表示像素平面上角点的三维坐 标， d为像素平面到 探测点的距离， 分别Δx为像素(i， j)的长， Δy为像素(i， j)的宽； S12， 在场景坐标系中， 得到中心射线在场景坐标系中的起 点S和方向w： S＝(xO， yO， zO) w＝(xw， yw， zw)T， w＝Wv， 其中， (xO， yO， zO)为中， 心射线起点在场景坐标系中的坐标， (xw， yw， zw)为中心射线 终在 场景坐标系中的坐标。 W 为探测器局部坐标系转换成场景坐标系的变换矩阵； S13， 得到场景坐标系下的中心射线起点和方向后， 求场景坐标系中与中心射线相交 的 面元， 记录面元 所属网格； S14， 将场景坐标系中网格所属的网格 类型分为m类； 其中， m≥2且m为整数； S15， 根据每个网格类型对应的像素数， 生成m个像素序列数组， 每个像素序列数组分别 记录相应的像素(i， j)。 4.根据权利要求3所述的一种基于网格混合场景光线追踪的光线处理方法， 其特征在 于， 步骤S15中， 若只按体网格和面网格划分网格类型， 则m＝2， 两个像素序列数组中， 其中 一个像素序列数组记录中心 射线与体网格相交的像素， 另一个像素序列数组记录中心射线权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115187718 A 2与面网格相交的像素。 5.根据权利要求4所述的一种基于网格混合场景光线追踪的光线处理方法， 其特征在 于， 步骤S2包括以下步骤： S21， 在探测器局部坐标系W{O|X， Y， Z} 中， 构造随机射线； S22， 将随机射线转 化到场景坐标系中； S23， 基于步骤S15生成的m个像素序列数组， 对不同的网格类型设置不同的采样率， 生 成相应的m个射线序列。 6.根据权利要求5所述的一种基于网格混合场景光线追踪的光线处理方法， 其特征在 于， 步骤S21中， 构造随机射线的方法为： 以探测器局部坐标系W{O|X， Y， Z}下原点(0， 0， 0)为起点， 像素(ikl， jkl)上随机点TT： (ikl×Δx+xcorner+xrandom， jkl×Δy+ycorner+yrandom， d)为终点， 构造随机射线的方向 向量 vv＝(ikl×Δx+xcorner+xrandom， jkl×Δy+ycorner+yrandom， dd)T； 其中， ikl表示第k个像素序列数组 中第l个像 素的行序号， jkl表示第k个像素序列数组 中 第l个像素的列序号， k表示像素序列数组的编号， 1≤k≤m， l表示第k个像素序列数组中像 素的编号， l≥1， xrandom、 yrandom均为实数区间(0， 1)上服从均匀分布的随机数。 7.根据权利要求6所述的一种基于网格混合场景光线追踪的光线处理方法， 其特征在 于， 步骤S2 2中， 将随机射线转 化到场景坐标系中的方法为： 在场景坐标系中， 得到随机射线在场景坐标系中的起 点S和方向w w： S＝(xO， yO， zO)， ww＝(xww， yww， zww)T， ww＝Wvv， 其中， (xww， yww， zww)为随机射线终点在场景坐标系中的坐标。 8.根据权利要求7所述的一种基于网格混合场景光线追踪的光线处理方法， 其特征在 于， 步骤S3包括以下步骤： S31， 计算目标模型网格的复杂度g， 计算方法为： 对于体网格， 设目标模型网格的体元 数量为w， 目标模型网格在场景中的包围盒体积为f， 则目标模型网格复杂度为： g＝w/f； 对 于面网格， 则w ＝0， 目标模型网格复杂度均为0； S32， 根据复杂度的大小， 对相应的射线序列进行排列； S33， 将排列后的相邻且射线数量＜10 00的射线序列合并， 组成更 大的序列。 9.根据权利要求8所述的一种基于网格混合场景光线追踪的光线处理方法， 其特征在 于， 步骤S4包括以下步骤： S41， 对每一个射线序列进行光线追踪计算， 其中， 对同一射线序列中的射线并行计算， 然后对射线序列中属于相同像素 的射线的亮度值取平均， 得到每个像素 的亮度， 计算公式 为；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115187718 A 3