基于三维模型层次化隐式场的渲染方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114283245A(43)申请公布日2022.04.05(21)申请号202210207907.XG06N3/08(2006.01)(22)申请日2022.03.04(71)申请人中科计算技术创新研究院地址310015浙江省杭州市拱墅区祥园路108号4幢12层(72)发明人高林汤嘉恒杨洁陈伟凯杨博殷俊(74)专利代理机构杭州九洲专利事务所有限公司33101代理人沈敏强(51)Int.Cl.G06T17/00(2006.01)G06T15/00(2011.01)G06T15/50(2011.01)G06N3/04(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称基于三维模型层次化隐式场的渲染方法(57)摘要本发明涉及一种基于三维模型层次化隐式场的渲染方法，其特征在于：S1、基于三维对象的源数据构建八叉树，计算八叉树节点所代表空间内三维对象表面的存在性和几何复杂性；当八叉树节点所代表空间内存在三维对象表面且表面几何复杂性大于预设值时将该节点切分成子节点，直至几何复杂性小于等于预设值；S2、采用光线步进算法处理三维对象，将光线步进算法中的光线与存在三维对象表面的八叉树节点相交处作为该条光线上的初始采样点；S3、计算光线步进算法中光线与三维对象表面相交位置的梯度，得到该相交位置的法向；S4、将光线与三维对象表面的相交位置和该相交位置的法向加入经典光照模型对三维对象进行渲染。本发明适用于三维模型渲染领域。CN114283245ACN114283245A权利要求书1/2页1.一种基于三维模型层次化隐式场的渲染方法，其特征在于：S1、基于三维对象的源数据构建八叉树，计算八叉树节点所代表空间内三维对象表面的存在性和几何复杂性；当八叉树节点所代表空间内存在三维对象表面且表面几何复杂性大于预设值时将该节点切分成子节点，直至每个存在三维对象表面的八叉树节点内三维对象表面的几何复杂性小于等于预设值；S2、采用光线步进算法处理三维对象，将光线步进算法中的光线与存在三维对象表面的八叉树节点相交处作为该条光线上的初始采样点；S3、计算光线步进算法中光线与三维对象表面相交位置的梯度，得到该相交位置的法向；S4、将光线与三维对象表面的相交位置和该相交位置的法向加入经典光照模型对三维对象进行渲染。2.根据权利要求1所述的基于三维模型层次化隐式场的渲染方法，其特征在于：所述三维对象表面的几何复杂性基于三维对象表面法向的变化量。3.根据权利要求1所述的基于三维模型层次化隐式场的渲染方法，其特征在于，所述步骤S2，包括：S2‑1、从视点向屏幕每一个像素点发射一条光线，生成一组射线，设视点位置为X，射出的光线为X+tv；S2‑2、根据光线穿过八叉树节点的顺序从根节点开始依次遍历与光线相交且结构特征表示存在三维对象表面的八叉树节点；如当前遍历到的节点为八叉树的叶节点，计算光线与该节点的相交处，将相交处设为初始采样点；如未遍历到与光线相交且结构特征表示存在三维对象表面的八叉树节点，则将该光线对应像素点颜色标记为背景，此条光线处理结束；S2‑3、设当前采样点为Xk，查询得到SDF值d=f(Xk)，如果SDF值d超过阈值ε，则采样点继续沿着光线向前移动步长tk=d,将Xk+1=Xk+tkv设为新的采样点；如果d足够小，即充分接近0，则认为光线与形状表面相交，此条光线处理结束；S2‑4、设当前采样点为Xk，如果此时采样点Xk已经穿过了当前八叉树节点，检测Xk当前位置所在的节点是否存在三维对象表面；如果存在表面，则将Xk所在节点设为当前八叉树节点，返回步骤S2‑3；否则，返回步骤S2‑2。4.根据权利要求1所述的基于三维模型层次化隐式场的渲染方法，其特征在于，步骤S3包括：三维对象表面的法向为SDF的梯度方向的相反方向，步骤S2中得到光线与三维对象表面相交的位置为X+tnv，在该位置计算梯度y=∇f(X+tnv)，得到法向n=‑y/||y||。5.根据权利要求1或3所述的基于三维模型层次化隐式场的渲染方法，其特征在于：所述光线步进算法设定最大步进长度。6.根据权利要求1所述的基于三维模型层次化隐式场的渲染方法，其特征在于：所述三维对象的源数据为三维网格、数学函数或方程表示的三维表面、基于CSG树构建的三维形2CN114283245A权利要求书2/2页状。7.根据权利要求1所述的基于三维模型层次化隐式场的渲染方法，其特征在于：该渲染方法适用于大场景的表示和渲染。8.一种基于三维模型层次化隐式场的渲染装置，其特征在于，包括：八叉树构建模块，用于基于三维对象的源数据构建八叉树，计算八叉树节点所代表空间内三维对象表面的存在性和几何复杂性；当八叉树节点所代表空间内存在三维对象表面且表面几何复杂性大