[发明专利]一种虚拟电缆隧道场景模型实时全局光照渲染方法

权利要求书

1.一种虚拟电缆隧道场景模型实时全局光照渲染方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1使用计算机加载电缆隧道场景的全景图像数据和三维场景模型；

S2利用所述全景图像数据计算光源在所述三维场景模型中的位置和辐射强度，进而得到所述三维场景模型的材质属性；

S3读入所述三维场景模型的三角面片；

S4追踪从视点到屏幕像素发射的光线，判断该光线与所述三角面片是否相交，若相交则根据交点的所述材质属性，计算所述交点的颜色值作为该屏幕像素的颜色值，若不相交，则将背景颜色填充到该屏幕像素中，从而完成对屏幕画面的实时全局光照渲染得到真实感屏幕画面。

2.根据权利要求1所述的虚拟电缆隧道场景模型实时全局光照渲染方法，其特征在于，所述S2中利用所述全景图像数据计算光源在所述三维场景模型中的位置和辐射强度具体包括：

S21将所述全景图像数据中包含R、G、B三个通道的低动态范围全景图像通过逆色阶映射转换成高动态范围的辐射度图；

S22计算所述辐射度图中R、G、B三个通道的平均值和方差，进而计算出阈值；

S23生成一个与所述全景图像宽高尺寸相同的单通道掩模，若某一像素的三通道辐射度值均高于所述阈值，则将所述单通道掩模对应位置的像素设置为白色，否则设置为黑色，然后剔除所述单通道掩模下半部分的白色像素，然后执行广度优先搜索来确定所述白色像素的连接性，得到所述光源在全景图像中的位置，进而计算得到所述光源在所述三维场景模型中的位置；

S24根据像素数量、所述全景图像、所述辐射度图以及所述全景图像立体角，计算出光源辐照度。

3.根据权利要求2所述的虚拟电缆隧道场景模型实时全局光照渲染方法，其特征在于，所述S2中得到所述三维场景模型的材质属性具体包括：

S25利用物体表面与所述光源的交互性质，根据材质比对表得到所述三维场景模型的材质属性，并将其存储为材质文件。

4.根据权利要求3所述的虚拟电缆隧道场景模型实时全局光照渲染方法，其特征在于，所述S3具体包括：

S31读入所述三维场景模型的三维点、三维点法向量、点纹理、所述三角面片，并从所述材质文件中读入每个所述三角面片的材质属性；

S32计算出所述三维场景模型的最大范围，并使用一个轴对称的长方体包围盒将整个所述三维场景模型包起来；

S33对所述长方体包围盒按照树形数据结构进行划分，并将所述三维场景模型的三角面片存储于所述树形数据结构中。

5.根据权利要求1所述的虚拟电缆隧道场景模型实时全局光照渲染方法，其特征在于，所述S33具体包括：

基于SAH策略将整个所述长方体包围盒按照树形数据结构进行划分，所述树形数据结构为kd-tree，将所述三维场景模型的三角面片存储于所述kd-tree的叶子节点中。

6.根据权利要求1所述的虚拟电缆隧道场景模型实时全局光照渲染方法，其特征在于，在所述S4中，所述背景颜色为黑色。

7.根据权利要求1所述的虚拟电缆隧道场景模型实时全局光照渲染方法，其特征在于，在所述S4中，采用GPU并行处理的方式完成对所述屏幕画面的实时全局光照渲染。

8.根据权利要求1所述的虚拟电缆隧道场景模型实时全局光照渲染方法，其特征在于，所述S4中得到真实感屏幕画面具体包括：

当视点位置与朝向变换时，对所述屏幕画面重新进行实时全局光照渲染。