[发明专利]一种基于GPU描绘复杂场景的处理方法及系统

说明书

本发明涉及图像描绘技术领域，特别涉及一种基于GPU描绘复杂场景的处理方法及系统。所述处理方法包括：CPU模块发送第一图像数据和计算指令至GPU模块；GPU模块接收第一图像数据和计算指令，并执行计算指令，对所述第一图像数据进行计算处理，生成第二图像数据；GPU模块将第二图像数据发送至显存进行存储；CPU模块读取显存中的第二图像数据，根据所述第二图像数据描绘新图像。本发明提供的处理方法和处理系统是基于GPU实现的，利用GPU计算每个旧三角形与描绘球体球面的相交情况，耗时只有毫秒级，远远胜过CPU运算。在几百万级及以上的复杂场景中，更能体现GPU运算比CPU运算的优势。

技术领域

本发明属于图像描绘技术领域，特别涉及一种基于GPU描绘复杂场景的处理方法及系统。

背景技术

工业仿真领域需要对场景中某些区域的三角形面，进行不同颜色的描绘，以标注这些区域面的不同用途。目前描绘场景不同区域三角形面的方案，一般采用CPU遍历场景树中所有网格（mesh）中的三角形面，再与描绘区域的刷子（圆球面）求交，生成与描绘圆球面相切的所有三角形。最后把圆球体内的所有三角形生成一个独立网格（mesh），不同材质设置一个单独的颜色来渲染对应的三角形区域。

CPU在复杂场景中对几百万级以上数量的三角形面进行几何运算，效率是非常低下的。虽然CPU也可以进行并行计算，但相比GPU的并行计算能力，CPU的性能和效率有限，无法满足大规模数据处理的需求。

现代GPU具有大量的处理器单元，每个处理器单元都能够执行大量的计算任务，并且支持同时处理多个数据流。这种并行计算的能力，可以使得GPU在处理大规模数据时，能够比CPU更快地完成计算任务。因此，目前需要提供一种基于GPU描绘复杂场景的处理方法及系统。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于GPU描绘复杂场景的处理方法，所述处理方法包括：

CPU模块发送第一图像数据和计算指令至GPU模块；其中，所述第一图像数据包括第一索引编号和第一顶点坐标集合；所述计算指令包括描绘球体的半径参数和描绘球体的扫描顺序；

GPU模块接收第一图像数据和计算指令，并执行计算指令，对所述第一图像数据进行计算处理，生成第二图像数据；其中，所述第二图像数据包括第一新图像数据和第二新图像数据；所述第一新图像数据包括第一新图像索引编号和第一新图像顶点坐标集合；所述第二新图像数据包括第二新图像索引编号、第二顶点坐标集合和交点坐标集合；

GPU模块将第二图像数据发送至显存进行存储；

CPU模块读取显存中的第二图像数据，根据所述第二图像数据描绘新图像。

进一步的，所述第一索引编号是指旧三角形面在当前场景中的唯一性标识；所述第一顶点坐标集合是指旧三角形面的三个顶点坐标的集合。

进一步的，对所述第一图像数据进行计算处理包括：

判断第一图像数据对应的旧三角形面各顶点与描绘球体的位置关系；

当旧三角形面的三个顶点均不在描绘球体外，则将该旧三角形面的第一索引编号定义为新三角形面的第一新图像索引编号；将该旧三角形面的三个顶点坐标定义为新三角形面的第一新图像顶点坐标集合；

当旧三角形面上有顶点在描绘球体外，且另有顶点在描绘球体内时，则将该旧三角形面的第一索引编号定义为新三角形面的第二新图像索引编号；将该旧三角形面位于描绘球体内或球面上的所有顶点坐标定义为第二顶点坐标集合；计算该旧三角形面各边与描绘球体球面的所有交点坐标，并将所有交点坐标定义为交点坐标集合。

进一步的，所述旧三角形面各顶点与描绘球体的位置关系判断方法包括：

根据第一顶点坐标集合，计算旧三角形面各顶点与描绘球体的球心间的距离；

若顶点与描绘球体的球心间的距离，大于描绘球体的半径，则表示该顶点在描绘球体外；

若顶点与描绘球体的球心间的距离，等于描绘球体的半径，则表示该顶点在描绘球体的球面上；