[发明专利]一种快速的射线追踪方法及系统

摘要

本发明公开了一种快速的射线追踪方法及系统，该方法包括两级拒绝检测与一级线面相交计算。要寻找与射线相交的面元，首先运用第一级拒绝检测锁定初步范围，其基本思想是：以三角形面元K的最大边长L_m为半径，三角形面元的任意顶点Q0为球心，旋转形成球Q，如果射线在三角形面元形成的球Q外，射线就不可能与三角形面元相交；然后运用第二级拒绝检测算法锁定更为精确的范围，其基本思想是：与射线相交的面元必定与过此射线的2个互不平行的平面相交；最后采用线面相交计算，其基本思想是：采用平行投影将三维空间的线面相交计算转化为二维空间的点面计算，跳过3维逆矩阵求解。在保证不影响精确度的情况下，本发明实现了射线追踪的加速。

主权项

1.一种快速的射线追踪方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、对于每个三角形面元，构造能够包含三角形面元的球形，若入射射线在球形外，则排除该球形所包含的三角形面元，将保留下来的三角形面元确定为初始三角形面元集；S2、过入射射线作两个互不平行的平面，记为平面1与平面2，排除初始三角形面元集中不与平面1相交的三角形面元，然后再排除不与平面2相交的三角形面元，将保留下来的三角形面元确定为目标三角形面元集；S3、对于目标三角形面元集中的每个三角形面元，采用平行投影将三角形面元中的三个顶点投影至目标二维平面中，判断入射射线与目标二维平面的交点是否在投影三角形内，其中，投影三角形是由三角形面元中的三个顶点在目标二维平面中的三个投影点所确定的三角形；所述步骤S3中采用平行投影将三角形面元中的三个顶点投影至目标二维平面中，判断入射射线与目标二维平面的交点是否在投影三角形内，具体包括：S3.1、将入射射线QP的从Q到P的方向作为观测方向，将Q作为观测点，以三角形面元的三个顶点V0,V1,V2为起点，沿着观测方向作3条互相平行的射线，则入射射线QP平行于3条互相平行的射线构成的三棱柱；S3.2、以yoz平面截取三棱柱与入射射线QP得到三角形V0'V1'V2'以及入射射线QP与yoz平面的交点P，其中，三角形V0'V1'V2'由三角形面元中的三个顶点V0,V1,V2在yoz平面中的三个投影点V0',V1',V2'所构成；S3.2、判断P是否在三角形V0'V1'V2'内；S4、若入射射线与目标二维平面的交点在投影三角形内，则入射射线与形成投影三角形的目标三角形面元相交，获取入射射线与目标三角形面元交点的交点数据，在所有交点中，选取与观测点最近的交点作为目标点，根据目标点数据与入射射线求出反射射线，再将反射射线作为新的入射射线继续追踪，形成递归，从而实现射线轨迹追踪，其中，观测点为入射射线的起点。