[发明专利]一种绘制真实感图形的方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种绘制真实感图形的方法。

背景技术

真实感图形生成系统由相辅相成的几个部分组成，包括：颜色视觉、简单光照模型、局部光照模型、光透射模型、纹理映射、整体光照模型和实时真实感图形学技术。

在真实感图形学中，把仅处理光源直接照射物体表面的光照模型称为局部光照模型，而与此相对应的，可以处理在物体之间，光照的相互作用的模型称为整体光照模型。简单光照模型和局部光照模型，虽然可以产生物体的真实感图象，但它们都只是处理光源直接照射物体表面的光强计算，不能很好的模拟光的折射、反射和阴影等，也不能用来表示物体间的相互光照影响；而基于简单光照模型的光透射模型，虽然可以模拟光的折射，但是这种折射的计算范围很小，不能很好的模拟多个透明体之间的复杂光照现象。对于上述的这些问题，就必须要有一个更精确的光照模型。整体光照模型就是这样的一种模型，它是相对于局部光照模型而言的。在现有的整体光照模型中，主要有光线跟踪和辐射度两种方法，它们是当今真实感图形学中最重要的两个图形绘制技术，在CAD及图形学领域得到了广泛的应用。

光线跟踪算法是生成真实感图形绘制的一种主要算法之一。因为该算法原理简单，实现方便，且能生成各种逼真的视觉效果，所以引起了图形学领域的广泛注意和研究。在光线跟踪算法中可以通过超级采样来消除噪声，但是这种做法会使绘制真实感图形增加非常大的计算量。所谓超级采样就是增加每个象素采样点的个数，从而提高象素质量。因为每增加一个采样点，需要绘制系统为其生成一条新的光线，进行光线积分和求交测试运算，所以超级采样方法虽然可以大大的提高绘制真实感图形的质量，但是往往需要耗费大量的计算资源，不能兼顾绘制效率。自适应采样算法可以看成是一种非均匀超级采样技术，这种算法可以分为三步：用标准的光线跟踪算法生成一幅低采样密度的图形；根据生成的图形来确定那些屏幕象素区域需要超级采样；采用适当的滤波器来生成最终图形。从算法描述可知，无论是超级采样算法还是自适应采样算法都没有考虑光线之间的邻域相关性，或者说它们只是考虑了一个象素内部光线的相关性，在一个象素区域内对每个采样点进行滤波，而没有关注象素级别的上邻域相关性，使得采用传统光线追踪会导致计算量太大，使得算法速度过慢，无法满足实际应用中的需要。

发明内容

为了解决传统光线追踪中计算量太大导致算法速度过慢的问题，本发明提供了一种绘制真实感图形的方法，详见下文描述：

一种绘制真实感图形的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将图像分成大小相同的采样区域，对每个采样区域分别获取采样点坐标(x，y)，将所述采样点坐标(x，y)初始化为所述每个采样区域的左上角坐标；

(2)对所述每个采样区域中的像素点进行光线追踪；

(3)判断当前采样点坐标(x，y)是否位于采样区域最右端，如果是，执行步骤(4)；如果否，执行步骤(5)；

(4)判断所述当前采样点坐标(x，y)是否位于采样区域最底端，如果是，执行步骤(7)；如果否，执行步骤(6)；

(5)当前采样点横坐标x＝x+1，重新执行步骤(2)；

(6)当前采样点坐标x＝0，y＝y+1，重新执行步骤(2)；

(7)采样结束后，对所述每个采样区域进行光径复用。

步骤(7)中所述对所述每个采样区域进行光径复用具体为：

获取采样区域中大于第一阈值的一条或多条光线，对所述一条或多条光线进行光径复用；

对每一对光径，发射一条光线，光线连接点x_i和y_j，其中i，j＝1，2，3...n，并且i不等于j，和当前像素点临近的像素点在反射折射时复用所述当前像素点的光径，获取光径复用后的图像；

通过滑动窗口方式对所述光径复用后的图像进行处理；

对生成的当前象素进行质量评价获取质量评价结果，当所述质量评价结果大于第二阈值时，所述当前像素是噪声点，所述当前像素接受其他像素的复用。

所述通过滑动窗口方式对所述光径复用后的图像进行处理具体为：

让两个临近区域有重合区域，对重合区域两侧的象素做光径复用，接收两侧象素对重合区域的光径复用操作。

本发明提供的技术方案的有益效果是：