[发明专利]一种基于光线追踪的计算全息遮挡处理算法

摘要

本发明提出一种基于光线追踪的计算全息遮挡处理算法，属于全息立体显示、虚拟现实领域。首先通过对包围盒进行空间剖分构建KD‑Tree结构，控制KD‑Tree叶节点的大小，把物体之间的遮挡关系转化为KD‑Tree叶节点之间的遮挡关系问题，实现光线追踪过程。若干光线经过对KD‑Tree结构的追踪，根据返回值为非0的叶节点，得到每条光线追踪的可见物点；将不同视点下对应的子全息图按顺序组合得到最终的全息图，同时实现移动视差效果，根据最终的全息图得到给定的该物体的三维立体像图。本发明实现了全息成像中正确的物体遮挡效果，减少了遍历过程中的冗余计算，提高了光线追踪的效率，实现对点云模型进行光线追踪的快速求交计算。

主权项

1.一种基于光线追踪的计算全息遮挡处理算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：针对某三维物体的点云模型，并将点云模型所在的空间包围盒进行剖分，建立KD‑Tree加速结构；模型中的任意一个物点，必定属于KD‑Tree的某一个叶节点，同时KD‑Tree的每个叶节点包含若干物点；步骤二、根据建立的KD‑Tree结构，通过宽度优先遍历转换成线性存储结构，以便在GPU上进行存储和访问，实现光线追踪过程；具体步骤如下：步骤201、针对每条光线，判断该光线是否与当前节点相交，如果是，进入步骤202；否则，交点设为0并返回该交点值；当前节点初始值为根节点；步骤202、查询当前的遍历深度是否大于等于0，如果是，进入步骤203；否则，交点设为0并返回该交点值；步骤203、判断当前节点是否为叶子节点，如果是，进入步骤209；否则，获取当前节点的剖分轴，进入步骤204；步骤204、计算光线进入当前节点的交点在剖分轴上的分量in Value；步骤205、判断剖分轴的位置是否大于分量in Value，如果是，进入步骤206；否则，进入步骤207；步骤206、光线进入左子节点，光线射向右子节点，则把右子节点入栈；进入步骤208；步骤207、光线进入右子节点，光线射向左子节点，则把左子节点入栈；步骤208、遍历深度自增1，将光线进入的子节点作为当前节点，返回步骤203；步骤209、判断当前叶节点是否为空，如果是，进入步骤210；否则，交点设为0并返回该交点值；当前叶节点为空即不包含物点；步骤210、判断当前的遍历深度是否小于等于0，如果是，交点设为0并返回该交点值；否则，进入步骤211；步骤211、判断当前的遍历深度栈是否为空，如果是，则遍历深度减1，回退到当前节点的父节点，返回步骤210；否则，进入步骤212；步骤212、将当前节点的兄弟节点出栈，作为当前遍历节点；并判断光线是否与当前遍历节点相交，如果是，返回步骤202；否则，遍历深度减1，回退到当前节点的父节点，返回步骤210；步骤三、若干光线经过对KD‑Tree结构的追踪，根据返回值为非0的叶节点，得到每条光线追踪的可见物点；返回值为0的交点忽略不计；步骤四、利用若干光线追踪得到的所有可见物点计算全息图；步骤五、根据最终的全息图得到给定的该物体的三维立体像图。