[發明專利]一種快速的射線追蹤方法及系統

有效

• 申請號: 201710415851.6
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107300645B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 陳柯;汪真;郭偉;任昶
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;H04B17/391
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

1.一種快速的射線追蹤方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、對于每個三角形面元，構造能夠包含三角形面元的球形，若入射射線在球形外，則排除該球形所包含的三角形面元，將保留下來的三角形面元確定為初始三角形面元集；

S2、過入射射線作兩個互不平行的平面，記為平面1與平面2，排除初始三角形面元集中不與平面1相交的三角形面元，然后再排除不與平面2相交的三角形面元，將保留下來的三角形面元確定為目標三角形面元集；

S3、對于目標三角形面元集中的每個三角形面元，采用平行投影將三角形面元中的三個頂點投影至目標二維平面中，判斷入射射線與目標二維平面的交點是否在投影三角形內，其中，投影三角形是由三角形面元中的三個頂點在目標二維平面中的三個投影點所確定的三角形；

所述步驟S3中采用平行投影將三角形面元中的三個頂點投影至目標二維平面中，判斷入射射線與目標二維平面的交點是否在投影三角形內，具體包括：

S3.1、將入射射線QP的從Q到P的方向作為觀測方向，將Q作為觀測點，以三角形面元的三個頂點V0,V1,V2為起點，沿著觀測方向作3條互相平行的射線，則入射射線QP平行于3條互相平行的射線構成的三棱柱；

S3.2、以yoz平面截取三棱柱與入射射線QP得到三角形V0'V1'V2'以及入射射線QP與yoz平面的交點P，其中，三角形V0'V1'V2'由三角形面元中的三個頂點V0,V1,V2在yoz平面中的三個投影點V0',V1',V2'所構成；

S3.2、判斷P是否在三角形V0'V1'V2'內；

S4、若入射射線與目標二維平面的交點在投影三角形內，則入射射線與形成投影三角形的目標三角形面元相交，獲取入射射線與目標三角形面元交點的交點數據，在所有交點中，選取與觀測點最近的交點作為目標點，根據目標點數據與入射射線求出反射射線，再將反射射線作為新的入射射線繼續追蹤，形成遞歸，從而實現射線軌跡追蹤，其中，觀測點為入射射線的起點。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1具體包括如下子步驟：

S1.1、對于每個三角形面元，以三角形面元的最大邊長L_m為半徑，三角形面元的任意頂點Q0為球心，旋轉形成包含三角形面元的球形Q；

S1.2、建立三維直角坐標系o-xyz，假定三角形面元與入射射線QP的交點U在三角形面元最大邊長的一頂點上，以三角形面元最大邊長的另一頂點Q0為球心，假定三角形面元最大邊長恰好垂直于入射射線QP，即UQ0與QP垂直，此時為入射射線與三角形相交情況，球心Q0距離入射射線為最遠距離L_m，過Q0作與平面yoz平行的直線H0Q0，H0Q0與入射射線QP交點為H0，則在H0Q0與OP平行時，H0Q0取最大值r1＝L_m/sin(Sita)，其中，Sita表示∠QPO；

S1.3、排除由所有三角形面元形成的H0Q0超過邊界值r1的三角形面元，將保留下來的三角形面元確定為初始三角形面元集。