[發明專利]一種虛擬電纜隧道場景模型實時全局光照渲染方法

在審

• 申請號: 202110039027.1
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112734892A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 劉青;李寧;王魏平;熊俊;董力文;高金秋
• 申請（專利權）人: 北京卓越電力建設有限公司;上海航空電器有限公司
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T15/06;G06T17/00
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙) 11210
• 代理人: 田磊

1.一種虛擬電纜隧道場景模型實時全局光照渲染方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1使用計算機加載電纜隧道場景的全景圖像數據和三維場景模型；

S2利用所述全景圖像數據計算光源在所述三維場景模型中的位置和輻射強度，進而得到所述三維場景模型的材質屬性；

S3讀入所述三維場景模型的三角面片；

S4追蹤從視點到屏幕像素發射的光線，判斷該光線與所述三角面片是否相交，若相交則根據交點的所述材質屬性，計算所述交點的顏色值作為該屏幕像素的顏色值，若不相交，則將背景顏色填充到該屏幕像素中，從而完成對屏幕畫面的實時全局光照渲染得到真實感屏幕畫面。

2.根據權利要求1所述的虛擬電纜隧道場景模型實時全局光照渲染方法，其特征在于，所述S2中利用所述全景圖像數據計算光源在所述三維場景模型中的位置和輻射強度具體包括：

S21將所述全景圖像數據中包含R、G、B三個通道的低動態范圍全景圖像通過逆色階映射轉換成高動態范圍的輻射度圖；

S22計算所述輻射度圖中R、G、B三個通道的平均值和方差，進而計算出閾值；

S23生成一個與所述全景圖像寬高尺寸相同的單通道掩模，若某一像素的三通道輻射度值均高于所述閾值，則將所述單通道掩模對應位置的像素設置為白色，否則設置為黑色，然后剔除所述單通道掩模下半部分的白色像素，然后執行廣度優先搜索來確定所述白色像素的連接性，得到所述光源在全景圖像中的位置，進而計算得到所述光源在所述三維場景模型中的位置；

S24根據像素數量、所述全景圖像、所述輻射度圖以及所述全景圖像立體角，計算出光源輻照度。

3.根據權利要求2所述的虛擬電纜隧道場景模型實時全局光照渲染方法，其特征在于，所述S2中得到所述三維場景模型的材質屬性具體包括：

S25利用物體表面與所述光源的交互性質，根據材質比對表得到所述三維場景模型的材質屬性，并將其存儲為材質文件。

4.根據權利要求3所述的虛擬電纜隧道場景模型實時全局光照渲染方法，其特征在于，所述S3具體包括：

S31讀入所述三維場景模型的三維點、三維點法向量、點紋理、所述三角面片，并從所述材質文件中讀入每個所述三角面片的材質屬性；

S32計算出所述三維場景模型的最大范圍，并使用一個軸對稱的長方體包圍盒將整個所述三維場景模型包起來；

S33對所述長方體包圍盒按照樹形數據結構進行劃分，并將所述三維場景模型的三角面片存儲于所述樹形數據結構中。

5.根據權利要求1所述的虛擬電纜隧道場景模型實時全局光照渲染方法，其特征在于，所述S33具體包括：

基于SAH策略將整個所述長方體包圍盒按照樹形數據結構進行劃分，所述樹形數據結構為kd-tree，將所述三維場景模型的三角面片存儲于所述kd-tree的葉子節點中。

6.根據權利要求1所述的虛擬電纜隧道場景模型實時全局光照渲染方法，其特征在于，在所述S4中，所述背景顏色為黑色。

7.根據權利要求1所述的虛擬電纜隧道場景模型實時全局光照渲染方法，其特征在于，在所述S4中，采用GPU并行處理的方式完成對所述屏幕畫面的實時全局光照渲染。

8.根據權利要求1所述的虛擬電纜隧道場景模型實時全局光照渲染方法，其特征在于，所述S4中得到真實感屏幕畫面具體包括：

當視點位置與朝向變換時，對所述屏幕畫面重新進行實時全局光照渲染。