基于虚拟光源和自适应稀疏矩阵还原的全局光照绘制方法.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CN105825545A(43)申请公布日2016.08.03(21)申请号201610188547.8(22)申请日2016.03.29(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人鲍虎军王锐霍宇驰(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224代理人胡红娟(51)Int.Cl.G06T15/20(2011.01)G06T15/10(2006.01)G06T15/02(2011.01)权利要求书2页说明书6页(54)发明名称基于虚拟光源和自适应稀疏矩阵还原的全局光照绘制方法(57)摘要本发明公开了一种基于虚拟光源和自适应稀疏矩阵还原的全局光照绘制方法，包括：确定待绘制场景的视觉采样器、虚拟光源以及各个虚拟光源的光源信息；所述的视觉采样器包括摄像机在待绘制场景的几何网格表面的渲染点以及在待绘制场景的介质中的视线段，所述的虚拟光源包括虚拟点光源和虚拟线光源；构建待绘制场景的光传递矩阵，根据虚拟光源的光源信息建立相应的光树，依据光树中对光传递矩阵按列进行稀疏矩阵还原：将各个像素点对应的视觉采样器的光照值进行加权求和，以加权求和结果作为该像素点的亮度值。本发明能够实现带介质的场景的绘制，且对于每个光传递矩阵利用部分元素进行稀疏矩阵还原，大大提高了绘制效率。CN105825545ACN105825545A权利要求书1/2页1.一种基于虚拟光源和自适应稀疏矩阵还原的全局光照绘制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)确定待绘制场景的视觉采样器、虚拟光源以及各个虚拟光源的光源信息；所述的视觉采样器包括摄像机在待绘制场景的几何网格表面的渲染点以及在待绘制场景的介质中的视线段，所述的虚拟光源包括虚拟点光源和虚拟线光源；(2)构建待绘制场景的光传递矩阵，所述光传递矩阵的行与视觉采样器一一对应，列与虚拟光源一一对应；(3)根据虚拟光源的光源信息建立相应的光树，以光树的根节点作为当前节点，通过如下步骤对光传递矩阵按列进行稀疏矩阵还原：(3-1)以光传递矩阵中与光树中当前节点包含的叶节点所对应的列为列采样集，对该列采样集进行列稀疏采样得到采样列；(3-2)针对每个采样列，选取若干元素作为参考元素并计算各个参考元素的值，然后利用参考元素的值对该列进行稀疏还原求解该采样列；(3-3)根据所有求解的采样列计算当前节点的误差，若误差小于预设的误差阈值，则计算当前节点对应的虚拟光源对各个视觉采样器的光照值；否则，则针对光树中当前节点的左、右子节点分别执行返回步骤(3-1)～(3-3)；(4)根据各个视觉采样器的对应像素点标记，确定各个像素点对应的视觉采样器，将各个像素点对应的视觉采样器的光照值进行加权求和，以加权求和结果作为该像素点的亮度值。2.如权利要求1所述的基于虚拟光源和自适应稀疏矩阵还原的全局光照绘制方法，其特征在于，所述步骤(1)中还包括确定各个视觉采样器的采样信息；对于渲染点，所述的采样信息包括该渲染点的位置、材质和对应像素点标记；对于视线段，所述的采样信息包括该视线段的位置、介质和对应像素点标记，其中，渲染点的位置包括位置和法向量；视线段的位置包括起始位置，方向和长度。3.如权利要求2所述的基于虚拟光源和自适应稀疏矩阵还原的全局光照绘制方法，其特征在于，所述步骤(1)还包括根据各个视觉采样器的位置分别对渲染点和视线段单独进行聚类，相应的，所述步骤(2)中针对每一类视觉采样器分别构建相应的光传递矩阵，所述步骤(3)针对每个光传递矩阵按列进行稀疏矩阵还原。4.如权利要求3所述的基于虚拟光源和自适应稀疏矩阵还原的全局光照绘制方法，其特征在于，所述步骤(3-1)中对列采样集进行列稀疏采样时采样的列数为10～100。5.如权利要求4所述的基于虚拟光源和自适应稀疏矩阵还原的全局光照绘制方法，其特征在于，所述步骤(3-2)中针对每个采样列选取总元素的10％～20％作为参考元素。6.如权利要求1～5中任意一项所述的基于虚拟光源和自适应稀疏矩阵还原的全局光照绘制方法，其特征在于，所述步骤(3-3)中根据所有求解的采样列的计算当前节点的误差ε：2CN105825545A权利要求书2/2页其中，lk为采样列，pdf(lk)为对光传递矩阵进行列稀疏采样时以lk作为采样列的概率，K为采样列的总列数，E为当前节点的贡献值，根据如下公式计算：7.如权利要求6所述的基于虚拟光源和自适应稀疏矩阵还原的全局光照绘制方法，其特征在于，所述步骤(3-3)中预设的误差阈值为0.0001～0.01。3CN105825545A说明书1/6页基于虚拟光源和自适应稀疏矩阵还原的全局光照绘制方法技术领域[0001]本发明涉及图像技术领域，尤其涉及一种基于虚拟光源和自适应稀疏矩阵还原