[發明專利]用于模擬或計算過程中的射線追蹤方法

有效

• 申請號: 201580035867.3
• 申請日: 2015-07-01
• 公開（公告）號: CN106796736B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: J·費恩伯格
• 申請（專利權）人: 馬格馬鑄造工藝有限公司
• 主分類號: G06T15/06
• 分類號: G06T15/06
• 代理公司: 北京市中倫律師事務所 11410
• 代理人: 石寶忠

1.一種在包括多個CPU的計算機系統上借助并行計算進行射線追蹤的方法，所述方法用于模擬或計算過程中，其特征在于，所述方法包括：

1)在第一階段

a)限定至少一個輻射源；

b)限定形成多個輻射瓦片的輻射瓦片的數量，和形成多個網格單元的網格單元的數量，所述多個網格單元包括所述多個輻射瓦片，其中，每個輻射瓦片是具有沿6個空間方向中的一者的法向量的網格單元的直角面；

c)生成包括網格數據的總體網格模型，所述網格數據包括關于所述多個輻射瓦片和所述多個網格單元的信息；

d)通過瓦片群集可選地減少所述輻射瓦片的數量以生成比初始限定的所述輻射瓦片的數量更小的輻射瓦片數量；

e)將所述總體網格模型的所述網格數據傳輸至所述多個CPU；

f)在所述多個CPU之間平衡所述輻射瓦片的數量，從而針對每個CPU創建其自身的待處理輻射瓦片的列表、和所輸入的待處理輻射瓦片的列表、以及具有過量輻射瓦片N₁>N_av的CPU供體和缺乏輻射瓦片N₂<N_av的CPU受體的列表；以及

2)在第二階段

g)可選地針對每個輻射瓦片計算各向異性切比雪夫距離；

h)通過在每個CPU上執行并行計算來執行射線追蹤，其中，針對每個CPU從所述CPU自身的待處理輻射瓦片的列表開始，執行下列步驟：

-在每個CPU上獨立于彼此發射所述射線追蹤的所有射線，

-定位輻射源，

-可選地對所定位的所述輻射源進行幾何和/或熱適配，

-將定位的所述輻射源直接存儲在所述自身的待處理輻射瓦片的列表中；以及

ⅰ)當所有自身的待處理輻射瓦片已被處理時，

-在所述CPU受體上針對所輸入的所述待處理輻射瓦片重復以上步驟h)直到不存在待處理輻射瓦片，以及

-將通過所述射線追蹤定位的、關于所輸入的所述待處理輻射瓦片的所定位的所述輻射源暫時存儲在緩沖器中；

j)因此，在處理了所有輻射瓦片后，所述CPU受體將所輸入的所述待處理輻射瓦片的所定位的所述輻射源發送回所述CPU供體；以及

k)優選地在從CPU受體接收后，立即將由所述CPU供體接收的所輸入的所述待處理輻射瓦片的所定位的所述輻射源寫入所述CPU受體自身的待處理輻射瓦片的列表中；以及

1)可選地刪除不再需要的數據，由此實現在所使用的計算機時間和計算機內存方面的加速和節省。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述射線追蹤的方法是具有反向射線追蹤的基于體素的射線追蹤方法。

3.根據權利要求1所述的方法，其中在步驟f)中，在所述多個CPU之間平衡所述輻射瓦片的數量通過以下步驟完成：

I.確定CPU上存在的在本地限定的輻射瓦片的數量N；

II.計算在所述多個CPU上的算術平均值N_av；

III.從具有過量輻射瓦片N₁>N_av的CPU供體中虛擬地去除一部分輻射瓦片ΔΝ并將所述過量輻射瓦片分配給相鄰的具有N₂<N_av的CPU受體，使得滿足條件N₁＝N_av或N₂＝N_av；以及

IV.重復步驟III，直到不再能在CPU之間平衡瓦片。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，在射線追蹤期間離開輻射瓦片的所有射線被表征為一束向量，每個向量表示單個射線的方向且其中在射線追蹤開始之前，通過用將沿笛卡爾方向+Z的所述一束向量的中心向量轉換成所述輻射瓦片的法向量的旋轉矩陣乘以所述向量而使所述一束向量集中在每個相應輻射瓦片的所述法向量周圍。

5.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中如果針對所述多個網格單元中的每個網格單元的每一側面分配ID，則對于所述輻射瓦片中的每一者，針對用于每個輻射瓦片的每個網格單元存儲三個ID，從而相對于所述總體網格模型充分地表征所述多個輻射瓦片。