[发明专利]一种基于KD树的阴影体优化方法

权利要求书

1.一种基于KD树的阴影体优化方法，其特征在于，包括：

步骤1、提取三维场景中共享轮廓边；

步骤2、提取三维场景中边界轮廓边；

步骤3、根据所述共享轮廓边和所述边界轮廓边建立阴影体；

步骤4、对阴影体进行剔除；

基于步骤3建立的阴影体，对三维场景中阴影体数据进行KD树划分，减少阴影体的渲染批次；使用视锥体构建用于阴影体剔除的包围体，使用该包围体对阴影体数据进行裁剪，渲染处于包围体内的阴影体数据，减少渲染量；若阴影体的KD树节点与阴影体剔除包围体相交，则继续判断下一级KD树节点；若不相交，对该节点进行裁剪；

无论是点光源还是平行光，都是基于视锥体对应的多面体进行处理，最终得到阴影体剔除的包围体，其中

如果是点光源，若点光源在视锥体内，则直接使用视锥多面体作为阴影体剔除的包围体；若点光源不在视锥体内，分别判断光源与视锥多面体各面的位置关系，若该面面向光源，将面的四条边加入到待处理的边集合，并从视锥多面体中去除该面；遍历边集合，对于只在集合中出现一次的边，使用光源位置与该边构建新的几何面，得到的多面体即为阴影体剔除的包围体；如果是平行光，分别判断光源与视锥多面体各面的位置关系，若该面面向光源，将面的四条边加入到待处理的边集合，并从视锥多面体中去除该面；遍历边集合，对于只在集合中出现一次的边，将该边沿光源方向无限拉伸构建新的几何面，得到的多面体即为阴影体剔除的包围体。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤1包括：

遍历场景中所有面，将边的相邻面信息添加到边信息中，对边的相邻面进行向光性计算，判断该边是否为共享轮廓边；

计算相邻面法向量与光线方向的夹角，判断其向光性，若两个相邻面的向光性不一致，则判定该边为共享轮廓边；若只存在一个相邻面，则将该边放入待处理的边界列表中；

根据入射光向量与面的法线向量判断面的向光性，若则表示该面面向光源；若则表示该面背向光源，其中，表示入射光向量，表示面的法线向量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤2包括：遍历所述步骤1中得到的所述边界列表，判断每个边界在灯光方向与三维场景形成的遮挡关系，如果边界没有被遮挡，则判定该边界为边界轮廓边。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述判断边界为边界轮廓边的过程具体为：

(1)对于点光源，使用边界的端点与光源位置的连线作为相交测试线段；对于平行光源，使用边界的端点沿光源方向无限延伸形成的线段作为相交测试线段；

(2)使用相交测试线段和三维场景进行空间相交测试，利用KD树管理三维场景数据的优势，对相交测试的计算进行加速，计算相交测试线段与三维场景的KD树节点的相交情况，若相交，则进入下一级的KD树节点的相交判断；若不相交，则返回相交测试结果为否；若执行到与KD树叶子节点的相交测试，则计算相交测试线段与叶子节点内所有面片的相交情况；

(3)如果边界的两个端点都没有通过相交测试，则判断边界为边界轮廓边。