一种提高三角网格模型求交效率的算法

层次包围盒求交算法在求交过程中需要不断分裂包围盒,从而降低了求交效率。针对上述问题,利用该算法可以快速排除不相交三角面片的优点,提出一种更高效的求交算法,通过直接定位2个求交模型可能相交的部位,高效地排除大量不相交的三角面片,得到 2个模型的交线。     

三维网格模型的稳定布尔运算算法

给出一种稳定、高效的三维网格模型的布尔运算算法。该算法首先,基于网格模型原始的拓扑关系,结合层次包围盒相交检测实现网格模型相交区域快速定位;然后,采用改进的空间三角形求交算法求解离散交线段数据,并对单个三角形重新进行Delaunay三角剖分;最后,通过建立交线段与相交三角形间的拓扑关系对交线快速跟踪提取,通过局部区域快速分类组合,实现三角网格模型的精确布尔运算。该算法能有效地处理各种特殊情况且运行稳定;程序实现简单,实例证明符合工程需求。     

雕塑物体的布尔运算

本文提出了一种带有trimmed曲面物体的快速布尔运算算法。算法首先对trimmed曲面在其trimmed区域内离散,并进行离散求交,在离散求交时保证三角形边面仅求交一次;算法采用交点表与连续跟踪相结的方法跟踪交线,并在跟踪交线的同时用Euler算子建立起交线的数据结构且对特殊交点进行特球处理;算法最后用一种新的交点修正法对离散交线进行求精。     

基于混合模型的碰撞检测优化算法研究

提出了碰撞中依据不同情况而选择不同包围盒的混合模型,分析了不同包围盒之间的求交算法,实现了碰撞检测层次包围盒算法的优化。     

基于空间索引与碰撞检测的TIN求交算法

针对三维矿床地质模型构建及后续应用分析中的需求,提出一种基于空间索引与碰撞检测的不规则三角网(TIN)快速求交算法。通过建立TIN模型的空间格网索引,将相交测试与计算限定在映射于同一个空间格网单元内的三角形对之间,在求交计算过程中,应用包围盒碰撞检测方法快速剔除不相交三角形对,并分别采用边-面及改进的边-边求交算法计算异面与共面三角形交线,并根据交线段之间的空间邻接关系完成交线的快速分离。实验及应用结果表明,该算法效率高、运行稳定、计算结果可靠,能够满足大规模TIN快速求交计算的需要。     

TIN快速求交算法及其应用研究*

煤矿床地表与地质层面模型通常采用TIN表示,交线作为层面模型交叉部分的特征描述,在模型构建及后续的应用分析中都具有十分重要的作用。根据基于层面模型编制露天煤矿采剥计划的需要,提出并实现了一种基于空间索引与碰撞检测的TIN快速求交算法,算法通过建立TIN空间格网索引,使相交测试仅限于映射在同一个空间格网单元内的三角形对之间,在计算交线时,进一步应用AABB包围盒碰撞检测技术快速剔除不相交三角形对,并分别采用“边—面”及改进的“边—边”求交算法计算异面与共面三角形交线,最后,根据交线段之间的空间邻接关系实现交线的快速分离。实验分析表明,算法整体时间效率较基于OBBTree的TIN求交算法高,并在露天煤矿采剥计划CAD软件系统中应用于计划线生成、运输道路设计、追踪等值线、切割剖面等设计实践,提高了在三维图形环境下采剥计划设计的精度与可靠性。     

直线与Bézier曲面求交的分割迭代综合法

本所介绍的适合光线跟踪算法的直线与Ｂéｚｉｅｒ曲面求交的方法，采用了空间一般位置的圆柱和长方体作为曲面包围盒，并综合利用了分割法的稳定性和牛顿迭代法的效率，从而加快了用光线跟踪技术生成Ｂéｚｉｅｒ曲面的真实感图形的速率。     

包围盒碰撞检测算法的优化

围绕如何提高碰撞检测的速度,对虚拟环境中的物体进行了假设,提出了对碰撞检测进行预处理的方法,并结合各类包围盒的特点,提出了在碰撞检测中针对具有不同几何特征的物体选择不同类型包围盒的混合包围盒算法,分析了不同类型包围盒之间的求交算法,实现了层次包围盒碰撞检测算法的优化,提高了碰撞检测的速度,增强了系统的实时性。     

多边形链求交的改进算法

多边形链求交是CAD&CG及相关领域研究中的一个基本问题 利用多边形链的凸凹性、单调性等特性 ,结合包围盒技术 ,在扫描线算法基础上 ,提出一种多边形链求交的改进算法 该算法特别适用于包含大量直线段且交点数相对于顶点数少得多的多边形链求交的情况     

直线与Bzier曲面求交的分割迭代综合法

本文所介绍的适合光线跟踪算法的直线与B(?)zier曲面求交的方法,采用了空间一般位置的圆柱和长方体作为曲面包围盒,并综合利用了分割法的稳定性和牛顿迭代法的效率,从而加快了用光线跟踪技术生成Bzier曲面的真实感图形的速度。     

Fast Ray Sorting and Breadth‐First Packet Traversal for GPU Ray Tracing

We present a novel approach to ray tracing execution on commodity graphics hardware using CUDA. We decompose a standard ray tracing algorithm into several data‐parallel stages that are mapped efficiently to the massively parallel architecture of modern GPUs. These stages include: ray sorting into coherent packets, creation of frustums for packets, breadth‐first frustum traversal through a bounding volume hierarchy for the scene, and localized ray‐primitive intersections. We utilize the well known parallel primitives scan and segmented scan in order to process irregular data structures, to remove the need for a stack, and to minimize branch divergence in all stages. Our ray sorting stage is based on applying hash values to individual rays, ray stream compression, sorting and decompression. Our breadth‐first BVH traversal is based on parallel frustum‐bounding box intersection tests and parallel scan per each BVH level. We demonstrate our algorithm with area light sources to get a soft shadow effect and show that our concept is reasonable for GPU implementation. For the same data sets and ray‐primitive intersection routines our pipeline is ～3x faster than an optimized standard depth first ray tracing implemented in one kernel.     

基于空间网格细分的不规则场景的光线跟踪

针对不规则场景中光线跟踪算法绘制速度慢的问题,在深入学习和比较近些年的光线跟踪加速算法的基础上,提出了一种改进的网格细分的光线跟踪算法。首先,设置矩形场景包围盒,剔除对场景没有影响的外部光线,进而简化求交运算;其次,采用新方法创建空间网格,该方法可使空间单元数量和存储空间复杂度都限定在一定范围内;最后,对网格进行细分,这一步骤消除了传统空间网格算法忽略部分空白区域对加速效果产生的不良影响, 极大完善了传统空间网格算法。通过实验证明,该方法能有效提高光线在空白空间的穿行速度,不仅提高了时间效率,而且减少了空间开销。     

并行计算在光线追踪中的应用

目前,计算机图形学的技术包括有光栅化,光线追踪,辐射度3种主流算法.而光线追踪又以其绘制的真实感性及实现的方便性,受到了广泛的应用.但光线追踪的最大问题在于性能.围绕光线追踪中的核心算法-射线与三角形相交算法展开讨论,引入基于Intel TBB并行编程工具的线程级并行技术以及基于SIMD的指令并行技术,提高其算法的速度.其加速技术可以使光线跟踪的性能在计算机多核的情况下,相对于串行跟踪方法有明显的改善.     

一种用于光线与三角形网格求交运算的有效剔除算法

提出一种用于光线与三角形网格求交运算中的有效剔除算法.算法中,一根光线被定义为两个非平行平面的交线.针对由稠密三角形网格组成的复杂场景,算法通过三角形和测试平面的相交判断剔除与投射光线不相交的绝大多数三角面片.利用该算法,光线跟踪中主光线在图像空间的相关性可以方便、直观地被利用.为了利用物体在景物空间的相关性,算法可以结合层次包围盒、八叉树等常见的场景划分方法.而且,该算法可以方便地扩展应用于一般多边形网格.     

The Feasibility of a VLSI Chip for Ray Tracing Bicublic Patches

In this article we explore the possibility of a VLSI chip for ray tracing bicubic patches in Bezier form. The purpose of the chip is to calculate the intersection point of a ray with the bicubic patch to a specified level of accuracy, returning parameter values (u,v) specifying the location of the intersection on the patch, and a parameter value, t, which specifies the location of the intersection on the ray. The intersection is calculated by succesively subdividing the patch and computing the intersection of the ray with a bounding box of each subpatch until the bounding volume meets theaccuracy requirement. There are two operating modes: another in which all intersections are found. This algorithm (and the chip) correctly handle the difficult cases of the ray tangentially intersecting a planar patch and intersections of the ray at a silhouette edge of the patch. Estimates indicate that such a chip could be implemented in 2-micron NMOS (N-type metal oxide semiconductor) and could computer patch-ray intersections at the rate of one every 15 microseconds for patces that are prescaled and specified to a 12-bit fixed point for each of the x, y, and z components. A version capable of handling 24-bit patches could compute patch/ray intersections at the rate of one every 140 section point could be performed with the addition of nine scalar subtractions and six scalar multiplies. Images drawn using a software version of the algorithm are presented and discussed.     

一种基于八叉树空间剖分技术的光线跟踪算法

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。     

ACCELERATING RAY TRACING THROUGH POLYGON PROJECTION

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基于室内动静结合分割的射线跟踪加速方法

密闭环境的信道建模在许多应用场景中具有重要作用。在空间内障碍物较多时,传统射线跟踪算法在运算过程中会有无用的求交点次数过多的问题,使得算法的计算效率较低。为此,提出一种基于空间分割的射线跟踪加速方法。该方法根据三维空间中物体的分布情况,合理地结合静态与动态两种空间分割加速方法,大幅度减少了射线与空间内物体的求交点次数,提高了算法的计算效率。仿真分析表明,在相同预测精度的三维环境下,与原始算法对比,使用静态空间分割的射线跟踪算法随着分割等级的提升计算效率提高了至少50.2%;而与只使用静态空间分割的算法对比,使用静态与动态空间分割结合的加速方法的计算效率在已经提高的基础上至少还能提升8.9%。