一、一个基于包围盒技术提高光线与物体求交效率的算法（论文文献综述）
郑义[1]（2019）在《数值三维云建模与渲染技术的研究》文中研究指明作为自然景物的一个重要组成部分,云的模拟是当今计算机图形学和气象领域的研究热门。云的模拟无论是在真实场景的构建还是在影视动画仿真都起到重要的作用,将模拟的云图加入到模拟场景中能够有效地提高视觉效果,增加虚拟环境的真实感。此外,利用真实的气象数据模拟出的三维云具有丰富的气象信息,能够辅助气象工作者更加方便、直观的观察天气的变化,同时在人工干预天气、天气预测等领域有着至关重要的影响。目前基于气象数据的云模拟技术已经在世界各国气象部门甚至国防领域普遍展开,其技术成果在人类生产生活、社会经济发展以及气象预测和气象武器领域发挥着重要作用。本文基于真实的气象数据开展研究,针对粒子系统建模速度迟缓,碰撞检测速度慢等问题,提出了一种新的基于粒子系统的云建模方法,在保证不影响绘制效果的基础上缩短绘制时间,并且提出了一种新的邻域分析算法加速光线跟踪,降低云模拟过程中的计算复杂度。本文的研究主要包括两个方面:（1）在云的建模方法上,针对粒子系统中碰撞检测计算复杂度高,绘制效率慢等问题,提出了使用二元空间分区树方法将模拟场景划分成若干区域,加快了云粒子与其他物体的碰撞检测效率,同时将具有近似属性的粒子聚集成簇,通过构建粒子簇树来避免对所有粒子进行碰撞检测,一定程度上降低了计算量;利用纹理贴图技术对粒子进行细节纹理的处理,并采用多重前向散射光照模型对粒子进行渲染,模拟光线对云粒子颜色、阴影产生的作用,最终绘制成逼真的云图。（2）在云的真实感绘制上,针对传统光线跟踪算法计算方式复杂,绘制时间长,求交过程计算量大的问题,提出了基于八叉树邻域分析光线跟踪的加速算法。该方法通过八叉树结构改进了数据的存储方式,降低了数据存储的复杂度;利用邻域分析算法加快光线与物体的求交速度,避免了大部分的递归运算,提高了绘制效率;简化了Whitted光照模型中折射光线的计算方式,降低了计算时间;最终结合Vapor和OpenGL实现气象云数据的三维可视化。
郑延斌,李娜,安德宇[2]（2018）在《基于二分内包围盒的玉米光照逆光线跟踪算法》文中研究表明为了在玉米仿真中构建逼真有效的光环境,提出一种基于二分内包围盒的玉米光照逆光线跟踪算法。在玉米表面建立二分内包围盒进行预处理,减少光线与玉米相交运算量;引入遮挡因子简化光能计算的复杂度;通过调整光能阈值达到光环境逼真度和算法效率的统一。为了验证算法的快速有效性,建立玉米模型,对比不同包围盒求交运算的速率,得出二分内包围盒的求交速度最快,逆光线跟踪算法模拟出的玉米生长效果较为逼真。
李娜[3]（2017）在《基于光环境的虚拟玉米生长模拟研究》文中认为玉米作为我国主要农产作物之一,然而玉米种植的农业科技转化率并不高。玉米的生长周期较长,过程也较为复杂。玉米的生长除了受内部生理机制影响外,还跟它的生长环境有很大的影响联系,特别是光照环境,这也是一个重要的前沿课题,具有很高的学术意义。在生长过程中,玉米与光环境之间的交互作用时刻进行着。但是,玉米的光分布很难进行试验测定和模拟研究,如果在计算机上建立三维的玉米模型,模拟光线在玉米间的传输、反射等,就能精确直观地对其进行研究。近年来,随着互联信息和计算机硬件技术的进步,虚拟植物技术已逐渐成为一个集合计算机图形学、植物生长学、农学、数学等多学科研究的活跃领域,吸引了各学科专家学者的广泛关注。然而,困扰虚拟植物领域众多学者的难点之一就是如何在计算机上实现环境因素影响下的植物模拟,其困难之处主要是因为植物与外部环境的交互是一个相当复杂的过程,并且涉及较多因素的影响,想要找到一个普适的数学模型来描述之并不容易。本文主要研究的是外部环境因素中对玉米的生长产生主要影响作用的光照环境,重点探讨和研究光环境对玉米生长过程的形态变化及生理影响,建立了一种玉米与环境交互的光照模型,提出了一种光影响下的玉米生长模拟方法,并利用计算机技术动态模拟虚拟玉米与光照之间的交互过程,主要工作如下:（1）首先,结合我国的玉米种植背景,提出了进行基于光环境的玉米生长模拟研究的意义以及研究光环境下虚拟玉米生长模拟的必要性;然后,介绍了光环境下虚拟玉米生长模拟的国内外研究现状,分析各种生长模型的特点,从虚拟植物技术的产生、起源到后来的飞速发展,以及目前的研究重点和将来的研究方向;最后将全文的主要内容和创新点进行简单的阐述。（2）其次,主要介绍了光照模块所要采用的光线跟踪算法的相关基础知识,从经典的光线跟踪算法,到光线跟踪算法的改进以及内包围盒技术的介绍。（3）为了构建逼真有效的玉米生长的光环境,提出了一种基于二分内包围盒的逆光线跟踪算法。首先,在玉米表面建立了二分内包围盒进行预处理,剔除与光线不相交的冗余面,减少光线与玉米的相交运算量;然后,引入了遮挡因子简化光能计算的复杂度;最后,通过调整光能阈值达到光环境逼真度和算法效率的有机统一。（4）为了验证逆光线跟踪算法的快速、有效性,建立了三维立体的玉米模型,对比不同包围盒求交运算的速率,得出二分内包围盒求交运算速度最快,逆光线跟踪算法模拟出的玉米生长效果较为逼真。（5）回顾整文,总结了本文所做的主要工作,指出并分析了存在的缺点,并对未来的研究方向和工作进行了预测展望。
胡小明[4]（2017）在《基于光线跟踪的真实感场景绘制方法与应用》文中认为真实感图形显示是计算机图形学研究的目标之一,光线跟踪技术是真实感图形学研究的一个热点。它能够模拟真实环境下光的反射、折射和阴影等物理现象,可以实现对三维场景的光学反射特性仿真。光线跟踪算法原理简单,容易实现,且能生成各种像素级别的视觉效果,是游戏、电影、航天等行业的一个重要的光影技术。本文结合双向反射分布函数（BRDF）、光线跟踪等相关理论和方法,将文中提出的基于辐射度的光线跟踪顶点着色方法应用于空间目标反射特性仿真,全文主要内容如下:1.分析了常用的 BRDF 光照模型 Lambert、Phong、Cook-Torrance的原理;论述了光线跟踪的原理,以及Whittled光线跟踪和蒙特卡洛光线跟踪过程;并对当前主流的光线跟踪加速技术做了总结。2.针对空间目标表面光学反射特性仿真的任务,提出了基于辐射度的光线跟踪顶点着色方法;并对反射特性仿真的技术要点诸如相机光学系统建模、目标几何建模、目标反射特性建模、目标成像仿真等进行了研究和实现。3.基于目标反射特性仿真的技术要点,实现了一个空间目标表面光学反射特性仿真系统。完成了数据库设计、主要类和接口设计以及相关功能模块的设计;最后使用三维引擎库OpenSceneGraph完成了整个系统的开发工作。仿真实验结果表明,使用本文改进的基于辐射度的光线跟踪顶点着色方法,结合目标表面以及周边景物表面的BRDF,能够实现场景绘制的真实性和高效性。
张泉[5]（2016）在《实时全局光照渲染研究》文中研究说明真实感绘制技术作为计算机图形学的一个重要组成部分,致力于使用计算机对现实世界进行准确模拟,将三维场景渲染成非常真实的图像。计算机渲染的图像的真实感很大程度上是由其采用的光照模型决定的。全局光照模型相比于局部光照模型不仅包括从光源发出的直接光照的作用,还需考虑场景物体间反射和折射等间接光照的因素,因此渲染的结果要远优于局部光照。能实现真实光照效果的全局光照渲染技术吸引了国内外众多学者的关注和研究。作为全局光照渲染技术的重要方法,光线跟踪相比于其他全局光照算法是完全按照光学原理来进行光照的处理和渲染的,从理论上具有更优越的真实性。然而传统的光线跟踪算法需要处理和计算的光线数量过于巨大,使得完全模拟全局光照的光线跟踪很难应用于游戏和虚拟现实等实时渲染领域。光线跟踪的加速结构能有效降低光线跟踪中光线与物体求交这一性能瓶颈的计算次数,从而提升性能。目前加速结构有以KD树为代表的空间加速结构和以BVH（层次包围盒）为代表的层次加速结构,其中BVH更适用于动态场景,且易于在GPU上实现。本文的研究目标为在保持较高渲染质量的前提下,通过对现有光线跟踪加速结构进行进一步地研究和改进,并基于NVIDIA的OptiX光线跟踪引擎的GPU高性能,实现全局光照渲染实时性的提升。本文的主要工作和成果为:对近年BVH加速结构的代表性改进方法SBVH和LBVH进行了重点研究,基于LBVH的快速GPU构建算法,结合SBVH方法的三角面分割思路,并对BVH的结构进行优化,得到了兼有LBVH的快速构建和SBVH高质量遍历性能优点的改进BVH方法。该方法在接近LBVH的构建速度的同时,达到了SBVH约90%的遍历性能,在中等和小型规模的动态场景中,可以取得更优的性能。基于OptiX引擎设计出光线跟踪的GPU可编程渲染管线,基于此可编程管线可以实现其他基于光线跟踪的全局光照方法;实现了一款基于光线跟踪的全局光照渲染器,支持多种材质,实验表明其渲染质量不弱于基于CPU的Mitsuba渲染器,且渲染速度平均约为其7倍,对于中小规模的场景,可达到交互式或实时的级别。
周皓[6]（2015）在《基于Android设备的真实感光照技术研究与实现》文中研究表明计算机图形学自诞生之日起,经历了飞速的发展,人们对画质的要求越来越高,因此产生了真实感渲染技术。真实感渲染技术囊括了物体的建模、纹理材质、光照阴影和后期特效渲染等多个方面,良好的光影效果可以使场景变得逼真,所以光照技术被认为是真实感渲染技术的关键所在。同时,近年来移动设备发展趋势越来越快,无论硬件还是软件都得到了巨大的提高,移动设备已经成为大众生活的必须品,其中搭载Android系统的移动设备占据了超过一半的市场份额。所以对基于Android设备的真实感光照技术研究已经越来越重要。本文在研究基本光照模型的基础之上,分析总结其关键算法与流程,结合Android系统的特点,对传统光线追踪算法进行了改进,设计了一种在Android设备上具有可行性与实际价值的真实感渲染系统,其中主要的研究内容包含以下几点:研究对比了几种基本的光照模型,总结其在各种场景下的适用性;实现光线追踪的主体流程:原始光线采样、可见性测试、颜色计算等,针对Android平台的特性与系统的需求,提出一种改进的渲染流程;研究对比了几种常用的加速结构,其中重点研究了BVH的原理与流程,提出了一种改进的基于SAH评估的BVH构建流程;为进一步提高渲染效率,本文提出了一种结合LOD技术的优化算法,在不影响整体画质的前提下,大大提高了渲染的效率。按照对系统的需求分析,本文使用OpenGL ES和GLSL实现了一个基于Android平台的真实感光照渲染系统,并对系统中各个模块的关键技术给出了具体实现方案,最后对系统的功能进行了测试,对比了不同算法与环境下的实现效果。
张曼[7]（2014）在《基于KD-tree的GPU光线跟踪算法研究》文中指出在计算机图形学中光线跟踪算法是全局光照明的经典算法之一。它能成功模拟物体表面的反射、折射和阴影等效果。由于该算法原理简单，易于实现，且能生成各种逼真的视觉效果，所以一直受到电影特效工业界的青睐，得到广泛的应用。随着虚拟现实技术和游戏产业的快速发展，人们对虚拟场景的光照效果的真实度要求越来越高。但是庞大的计算量严重制约着光线跟踪技术的应用，使其无法在实时性要求高的虚拟现实技术和游戏产业等行业中得到应用，所以加速是光线跟踪算法突破局限的必由之路。随着GPU并行计算的发展，这就给像光线跟踪算法这种具有天然并行性的算法提供了解决的策略。本文以光线跟踪算法的加速技术为研究重点，对现有的光线跟踪算法提出了新的相应的改进算法，提高了光线跟踪的效率。在加速光线跟踪算法中重点在于采用的数据结构，本文对不同数据结构进行分析，重点描述了常用的KD-tree结构，并对KD-tree提出了改进；同时，由于光线跟踪算法本质为一采样算法，针对采样问题提出相应的采样策略；在加速求交过程中，遍历算法是影响效率的主要因素，本文对前人的工作进行了总结，实现了基于GPU的KD-tree遍历算法。给出不同复杂度的场景仿真实验效果，在时间上同CPU仿真进行了对比，实验证明本文的算法大大改进了光线跟踪的效率。本文实现的基于GPU的光线跟踪算法能够很好地适应当前GPU架构的特点，对于一般大小的场景能够实现高效的光线跟踪渲染。
孙劲光,刘佳桐[8]（2014）在《基于空间网格细分的不规则场景的光线跟踪》文中研究指明针对不规则场景中光线跟踪算法绘制速度慢的问题,在深入学习和比较近些年的光线跟踪加速算法的基础上,提出了一种改进的网格细分的光线跟踪算法。首先,设置矩形场景包围盒,剔除对场景没有影响的外部光线,进而简化求交运算;其次,采用新方法创建空间网格,该方法可使空间单元数量和存储空间复杂度都限定在一定范围内;最后,对网格进行细分,这一步骤消除了传统空间网格算法忽略部分空白区域对加速效果产生的不良影响,极大完善了传统空间网格算法。通过实验证明,该方法能有效提高光线在空白空间的穿行速度,不仅提高了时间效率,而且减少了空间开销。
秦亚军[9]（2014）在《光线跟踪加速技术的研究与应用》文中指出在电子游戏、虚拟现实和电影电视特效等众多的应用推动下,场景生成在整个计算机图形图像技术发展中所占的作用越来越大,而光线跟踪算法作为重要的场景生成技术被广泛研究,并得到大力发展。光线跟踪加速算法越来越受到广大研究者的重视。本文主要研究复杂场景的光线跟踪算法及其加速策略,具体的工作如下：首先,在分析研究传统光线跟踪技术基础上,针对八叉树结构进行光线跟踪加速,并对八叉树的结点数据结构进行优化,使其具有更加精简的结构,以利于数据的快速交换和存储。然后,针对传统八叉树结构有待优化和场景快速剖分问题,本文提出基于贪婪八叉树的剖分算法：对读入场景中景物的AABB包围盒构建和存储,将景物在场景中构建成规则结构；在场景剖分过程中出现剖分面穿过景物时,利用其包围盒面作为剖分面,加速场景剖分,保证景物能够被存储到贪婪八叉树中尽可能深的叶结点之中,便于遍历时对景物的快速查找和求交。在对光线跟踪模型的研究基础上,本文使用基于微面元模型的双向反射分布函数（BRDF）对场景中景物表面光照物理光学效果进行计算和分析,提高了场景生成图像质量；再使用层次化采样和多重重要性采样对场景中景物边缘和光源光线进行处理,使图像在显示中能够有很好的视觉效果。最后,对整个场景中的景物进行分层管理,可以在场景遍历过程中获得更好的时间效率。分析光线跟踪过程,分别对光线传输和景物求交采用任务队列分步对场景光线跟踪进行计算,使其效率不会因两个过程耗时不同而等待,提升光线跟踪效率,实现对光线跟踪过程的加速,从而进一步提高光线跟踪的速度。
张少帅[10]（2014）在《真实感图形中光线跟踪算法及其加速技术的研究》文中进行了进一步梳理随着硬件技术和计算机图形学的高速发展，真实感图形绘制技术已经在各个领域中得到广泛应用，已经成为计算机图形学的一个重要内容。光线跟踪算法是真实感图形绘制技术的主要算法之一，其原理简单，能够方便的实现和生成具有比较真实视观效果的各种各样的场景。它是利用几何光学原理模拟光在场景中的传播过程，通过光照明模型计算物体表面的颜色亮度值，产生具有反射、透明、高光、阴影等光照效果的场景图片。目前，光线跟踪技术在仿真模拟、几何造型、广告影视及指挥控制等众多领域都得到了广泛应用。本文在对光线跟踪算法的基本方法和各种加速技术进行分析研究的基础上，开发了一个基于光线跟踪算法的真实感图形绘制系统，实现了真实感场景的显示。针对该系统，本文重点对以下几方面进行了研究：首先讨论了光线与物体的几何求交，并通过避免无效求交对算法进行改进；其次详细介绍了阴影的生成过程及其应注意的问题；第三，介绍了系统采用的加速技术及其应用的效果。最后，针对系统开发中遇到的图形失真问题进行了讨论，提出了初步解决方法。
二、一个基于包围盒技术提高光线与物体求交效率的算法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一个基于包围盒技术提高光线与物体求交效率的算法（论文提纲范文）
（1）数值三维云建模与渲染技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 云的建模方法 |
| 1.2.2 云的光照模拟 |
| 1.3 研究内容和方法 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 云模拟基础理论 |
| 2.1 云的形成方式和特点 |
| 2.2 云模拟的气象数据 |
| 2.3 云建模的相关理论 |
| 2.3.1 数值模拟方法 |
| 2.3.2 启发式方法 |
| 2.3.3 云建模方法比较 |
| 2.4 云的基本光照模型 |
| 2.4.1 光强的计算和相位函数 |
| 2.4.2 简单光照模型 |
| 2.4.3 单散射光照模型 |
| 2.4.4 多次散射光照模型 |
| 2.4.5 多次前向散射光照模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于二元空间分区粒子系统的云模拟 |
| 3.1 粒子系统 |
| 3.1.1 粒子系统的基本原理 |
| 3.1.2 粒子系统的基本流程 |
| 3.1.3 粒子系统的优化分类 |
| 3.2 基于二元空间分区粒子系统的云建模 |
| 3.2.1 云粒子系统的建立 |
| 3.2.2 云粒子碰撞检测优化 |
| 3.3 基于多次前向散射的云粒子渲染 |
| 3.3.1 纹理映射 |
| 3.3.2 Billboard技术 |
| 3.3.3 多重前向散射光照模型 |
| 3.3.4 云粒子渲染流程 |
| 3.4 实验结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于八叉树邻域分析光线跟踪加速算法的云渲染 |
| 4.1 三维数据场可视化流程 |
| 4.2 光线跟踪加速算法对比 |
| 4.3 基于八叉树邻域分析光线跟踪的云渲染 |
| 4.3.1 八叉树优化数据存储结构 |
| 4.3.2 基于邻域分析算法的光线跟踪加速方法 |
| 4.3.3 基于Whitted全局光照模型的云渲染 |
| 4.4 实验结果及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（3）基于光环境的虚拟玉米生长模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容与创新点 |
| 1.4 文章组织结构 |
| 第二章 光照模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 经典的光线跟踪算法 |
| 2.3 内包围盒 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于二分内包围盒的逆光线跟踪算法 |
| 3.1 逆光线跟踪算法流程 |
| 3.2 二分内包围盒 |
| 3.2.1 二分内包围盒求交测试运算的具体步骤 |
| 3.2.2 二分内包围盒求交运算伪代码 |
| 3.3 光能的表示与计算 |
| 3.3.1 遮挡因子 |
| 3.3.2 反射光能的计算 |
| 3.3.4 吸收光能的计算 |
| 3.3.5 光能阈值 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 玉米生长模拟 |
| 4.1 玉米模型的建立 |
| 4.1.1 建模采用的算法 |
| 4.1.2 玉米形态数据库建立 |
| 4.1.3 玉米器官几何建模设计 |
| 4.1.4 程序实现及效果 |
| 4.2 结果分析 |
| 4.2.1 算法的快速性 |
| 4.2.2 算法的有效性 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 工作总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的科研成果 |
（4）基于光线跟踪的真实感场景绘制方法与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1. 研究背景及意义 |
| 1.2. 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光线跟踪的研究现状 |
| 1.2.2 真实感场景绘制方法研究状况 |
| 1.3. 本文组织结构 |
| 第二章 光线跟踪的相关理论和方法 |
| 2.1. BRDF理论 |
| 2.2. 常用的BRDF模型 |
| 2.2.1 Lambert漫反射模型 |
| 2.2.2 Phong光照模型 |
| 2.2.3 Cook-Torrance模型 |
| 2.3. 光线跟踪基本原理 |
| 2.3.1 Whittled光照模型 |
| 2.3.2 Whittled光线跟踪过程 |
| 2.3.3 蒙特卡洛光线跟踪 |
| 2.4. 光线跟踪加速技术 |
| 2.4.1 包围盒技术 |
| 2.4.2 八叉树算法 |
| 2.4.3 Kd-Tree算法 |
| 2.4.4 均匀栅格算法 |
| 2.4.5 GPU加速技术 |
| 2.5. 本章小结 |
| 第三章 基于光线跟踪的空间目标反射特性仿真 |
| 3.1. 相机光学系统建模 |
| 3.2. 空间目标几何建模 |
| 3.2.1 Voronoi图 |
| 3.2.2 Delaunay三角细分 |
| 3.3. 空间目标反射特性建模 |
| 3.3.1 直接光强模型 |
| 3.3.2 地球-大气反射光模型 |
| 3.4. 空间目标成像仿真 |
| 3.4.1 辐射度算法 |
| 3.4.2 目标曲面的自适应性细分 |
| 3.4.3 基于辐射度的光线跟踪顶点着色方法 |
| 3.4.4 仿真加速措施 |
| 3.5. 本章小结 |
| 第四章 空间目标反射特性仿真系统设计和实现 |
| 4.1 开发环境和工具 |
| 4.2 数据库设计 |
| 4.3 反射特性仿真流程及主要类设计 |
| 4.4 系统设计 |
| 4.5 实验结果及分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 下一步的工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
（5）实时全局光照渲染研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 研究现状 |
| 1.2.2 存在的问题 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 内容安排 |
| 第2章 基于光线跟踪的实时全局光照研究 |
| 2.1 光传输模拟 |
| 2.1.1 辐射度理论 |
| 2.1.2 表面散射与材质模型 |
| 2.1.3 光传输方程 |
| 2.2 光线跟踪基本原理 |
| 2.2.1 光线生成 |
| 2.2.2 光线求交 |
| 2.2.3 像素渲染 |
| 2.3 加速结构 |
| 2.3.1 包围盒技术 |
| 2.3.2 空间划分与层次划分加速结构 |
| 2.3.3 加速结构的选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 BVH加速结构的研究与改进 |
| 3.1 BVH加速结构 |
| 3.1.1 表面积启发代价模型 |
| 3.1.2 BVH构建 |
| 3.1.3 BVH遍历 |
| 3.2 BVH加速结构的相关改进方法 |
| 3.2.1 三角形分割 |
| 3.2.2 LBVH方法 |
| 3.2.3 BVH结构优化 |
| 3.3 本文的改进BVH方法整体流程 |
| 3.3.1 整体概述 |
| 3.3.2 三角形分割阶段 |
| 3.3.3 BVH优化阶段 |
| 3.3.4 后处理阶段 |
| 3.4 基于SAH的三角形分割改进算法 |
| 3.4.1 分割算法流程 |
| 3.4.2 分割平面的选择 |
| 3.4.3 理想最优面积 |
| 3.4.4 三角形优先级 |
| 3.5 基于小树重构的BVH结构优化算法 |
| 3.5.1 小树生成 |
| 3.5.2 简单递归优化 |
| 3.5.3 动态规划优化 |
| 3.5.4 并行实现 |
| 3.5.5 质量与速度平衡参数 |
| 3.6 实验结果与对比分析 |
| 3.6.1 构建时间 |
| 3.6.2 BVH质量 |
| 3.6.3 动态场景测试 |
| 3.6.4 结论 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 实时全局光照渲染器的设计与实现 |
| 4.1 全局光照渲染器架构 |
| 4.1.1 基本框架 |
| 4.1.2 可编程光线跟踪管线 |
| 4.1.3 场景层次结构 |
| 4.2 场景载入与构建 |
| 4.2.1 模型加载 |
| 4.2.2 包围盒程序 |
| 4.3 光线生成与求交 |
| 4.3.1 光线生成程序 |
| 4.3.2 光线求交程序 |
| 4.4 着色与材质 |
| 4.4.1 可扩展材质系统 |
| 4.4.2 表面着色 |
| 4.5 渲染效果与分析 |
| 4.5.1 全局光照效果 |
| 4.5.2 材质效果 |
| 4.5.3 性能测试分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（6）基于Android设备的真实感光照技术研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 早期的经验光照模型 |
| 1.2.2 基于物理定律的全局光照模型 |
| 1.3 课题研究内容 |
| 1.4 本文组织结构 |
| 第二章 研究技术介绍 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 移动设备的图形库OpenGL ES |
| 2.2.1 OpenGL ES简介 |
| 2.2.2 OpenGL ES的渲染管线 |
| 2.2.3 着色器Shader |
| 2.2.4 手机GPU芯片的性能对比 |
| 2.3 Android开发相关知识 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 真实感光照渲染系统分析与设计 |
| 3.1 系统需求分析 |
| 3.2 系统概要设计 |
| 3.2.1 系统框架设计 |
| 3.2.2 系统运行流程 |
| 3.2.3 系统模块设计 |
| 3.3 系统中的关键问题分析 |
| 3.3.1 光照的真实感 |
| 3.3.2 系统运行效率 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光照的真实感效果研究与实现 |
| 4.1 光照效果的影响因素 |
| 4.2 基本光照模型的研究与分析 |
| 4.2.1 局部光照模型 |
| 4.2.2 环境映射技术 |
| 4.2.3 递归式光线追踪算法 |
| 4.2.4 分布式光线追踪算法 |
| 4.2.5 光照模型的对比 |
| 4.3 Android设备上的真实感光照 |
| 4.4 基于GPU的光线追踪算法 |
| 4.4.1 算法流程 |
| 4.4.2 原始光线并行采样 |
| 4.4.3 可见性测试与最近交点 |
| 4.4.4 光照强度与交点着色 |
| 4.4.5 光线的散射处理 |
| 4.4.6 阴影生成算法 |
| 4.4.7 递归终止条件 |
| 4.5 针对Android设备的渲染流程改进 |
| 4.5.1 CPU与GPU间的数据通信 |
| 4.5.2 面向不同设备的渲染流程 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 渲染速度的优化 |
| 5.1 影响渲染速度的因素分析 |
| 5.2 传统的加速结构类型 |
| 5.2.1 包围盒技术 |
| 5.2.2 均匀网格（Uniform Grid） |
| 5.2.3 KD-Tree |
| 5.2.4 包围体层次结构（BVH） |
| 5.3 加速结构的研究与实现 |
| 5.3.1 光线与物体的相交检测算法 |
| 5.3.2 空间划分评估算法SAH |
| 5.3.3 BVH的构造流程 |
| 5.3.4 BVH遍历流程 |
| 5.4 改进的加速结构优化算法 |
| 5.4.1 基于空间重组的BVH构建算法 |
| 5.4.2 基于LOD的求交优化算法 |
| 5.5 实验结果对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 系统实现与测试 |
| 6.1 系统开发与测试平台 |
| 6.1.1 GLSL（OpenGL Shading Language） |
| 6.1.2 系统测试平台 |
| 6.2 系统模块实现 |
| 6.2.1 模型管理模块 |
| 6.2.2 加速结构 |
| 6.2.3 渲染模块 |
| 6.2.4 用户控制模块 |
| 6.3 系统效果展示 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 对本文的总结 |
| 7.2 对未来的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（7）基于KD-tree的GPU光线跟踪算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容及难点 |
| 1.4 本文的组织结构 |
| 第二章 光线跟踪算法概述 |
| 2.1 标准光线跟踪算法的基本原理 |
| 2.2 标准光线跟踪算法的扩展算法 |
| 2.3 光照明模型 |
| 2.3.1 局部光照明模型 |
| 2.3.2 整体光照明模型 |
| 2.4 纹理映射 |
| 第三章 光线跟踪的加速策略 |
| 3.1 加速结构 |
| 3.1.1 层次包围盒 |
| 3.1.2 均匀网格 |
| 3.1.3 八叉树 |
| 3.1.4 二叉树 |
| 3.1.5 KD-tree |
| 3.2 采样策略 |
| 3.3 GPU 加速 |
| 3.3.1 GPU 整体架构 |
| 3.3.2 CUDA 编程 |
| 3.3.3 GPU 处理的优点 |
| 第四章 一种基于 GPU 的光线跟踪算法实现 |
| 4.1 算法的流程图 |
| 4.2 数据结构 |
| 4.3 采样策略 |
| 4.4 基于 GPU 的 KD-tree 遍历算法 |
| 4.4.1 传统的 KD-tree 遍历算法 |
| 4.4.2 KD-restart 遍历算法 |
| 4.4.3 KD-backtrack 遍历算法 |
| 4.5 实验结果分析 |
| 第五章 总结及展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 对未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（8）基于空间网格细分的不规则场景的光线跟踪（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 传统的光线跟踪算法 |
| 2 基于空间网格细分的加速光线跟踪 |
| 2.1 创建空间网格 |
| 2.2 创建空盒 |
| 2.3 空间网格细分 |
| 2.4 加速光线跟踪 |
| 3 实验及结果分析 |
| 3.1 实验环境 |
| 3.2 实验效果 |
| 3.3 对比实验 |
| 4 结语 |
（9）光线跟踪加速技术的研究与应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文研究内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第2章 光线跟踪加速相关技术 |
| 2.1 光线跟踪技术 |
| 2.2 光照模型 |
| 2.2.1 Phong光照模型 |
| 2.2.2 Whitted光照模型 |
| 2.2.3 局部光照模型 |
| 2.2.4 全局光照模型 |
| 2.3 光线跟踪加速技术 |
| 2.3.1 KD树技术 |
| 2.3.2 包围盒层次结构技术 |
| 2.3.3 八叉树技术 |
| 2.3.4 三维DDA算法 |
| 2.4 层次树构建方式 |
| 2.4.1 自上而下的构建 |
| 2.4.2 自下而上的构建 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 光线跟踪加速的设计和实现 |
| 3.1 八叉树结点优化设计 |
| 3.1.1 贪婪八叉树的构建 |
| 3.1.2 贪婪八叉树的遍历 |
| 3.2 包围盒 |
| 3.2.1 包围盒的构建 |
| 3.2.2 剖分过程的包围盒 |
| 3.2.3 光线跟踪过程中的包围盒 |
| 3.3 BRDF耦合 |
| 3.3.1 BRDF模型 |
| 3.3.2 基于BRDF的微面元模型应用 |
| 3.4 任务队列 |
| 3.5 场景管理 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 加速结果处理 |
| 4.1 难点及解决方案分析 |
| 4.2 光源处理 |
| 4.2.1 光传输衰减 |
| 4.2.2 次光源处理 |
| 4.3 成像结果处理 |
| 4.3.1 光线跟踪中走样来源 |
| 4.3.2 优化层次化采样 |
| 4.3.3 图像重构 |
| 4.3.4 对BRDF和光源采样 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 加速算法应用与分析 |
| 5.1 整体结构设计 |
| 5.2 基于单体的光线跟踪 |
| 5.3 基于复杂实体的光线跟踪 |
| 5.4 实验场景分析与比较 |
| 5.4.1 简单场景 |
| 5.4.2 复杂场景 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结及展望 |
| 6.1 结论和分析 |
| 6.2 局限性和未来工作 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（10）真实感图形中光线跟踪算法及其加速技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 文章的研究目的和意义 |
| 1.2 光线跟踪算法的研究现状及辐射度算法简介 |
| 1.2.1 光线跟踪算法的研究情况 |
| 1.2.2 辐射度算法研究简介 |
| 1.3 文章的结构安排 |
| 第2章 光照明模型 |
| 2.1 颜色模型 |
| 2.2 简单的局部光照明模型 |
| 2.2.1 Lambert 漫反射模型 |
| 2.2.2 Phong 光照明模型 |
| 2.3 透明的简单模拟 |
| 2.4 Whitted 整体光照明模型 |
| 第3章 光线跟踪算法 |
| 3.1 光线跟踪算法的基本原理 |
| 3.2 光线与物体的求交几何 |
| 3.2.1 光线与球面的求交 |
| 3.2.2 光线与长方体的求交 |
| 3.2.3 光线与圆柱面求交 |
| 3.2.4 光线与平面的求交 |
| 3.2.5 光线与三角形（三角面片）求交 |
| 3.3 反射光线和折射光线的计算 |
| 3.4 光线跟踪中阴影的生成 |
| 3.5 本系统的场景构建方法 |
| 第4章 光线跟踪算法的加速技术 |
| 4.1 包围盒加速技术 |
| 4.1.1 内包围盒技术 |
| 4.1.2 层次包围盒技术 |
| 4.2 空间剖分技术 |
| 4.2.1 3d-DDA 算法 |
| 4.2.2 八叉树剖分算法 |
| 4.2.3 二叉剖分算法 |
| 4.3 本系统的加速方法 |
| 第5章 系统的具体实现 |
| 5.1 系统开发平台 |
| 5.2 系统程序的设计 |
| 5.3 程序实现 |
| 5.4 算法研究中遇到的一个问题 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
四、一个基于包围盒技术提高光线与物体求交效率的算法（论文参考文献）
- [1]数值三维云建模与渲染技术的研究[D]. 郑义. 南京信息工程大学, 2019(04)
- [2]基于二分内包围盒的玉米光照逆光线跟踪算法[J]. 郑延斌,李娜,安德宇. 计算机应用研究, 2018(08)
- [3]基于光环境的虚拟玉米生长模拟研究[D]. 李娜. 河南师范大学, 2017(02)
- [4]基于光线跟踪的真实感场景绘制方法与应用[D]. 胡小明. 北京邮电大学, 2017(03)
- [5]实时全局光照渲染研究[D]. 张泉. 武汉理工大学, 2016(05)
- [6]基于Android设备的真实感光照技术研究与实现[D]. 周皓. 电子科技大学, 2015(03)
- [7]基于KD-tree的GPU光线跟踪算法研究[D]. 张曼. 长安大学, 2014(02)
- [8]基于空间网格细分的不规则场景的光线跟踪[J]. 孙劲光,刘佳桐. 计算机应用, 2014(05)
- [9]光线跟踪加速技术的研究与应用[D]. 秦亚军. 合肥工业大学, 2014(06)
- [10]真实感图形中光线跟踪算法及其加速技术的研究[D]. 张少帅. 西安电子科技大学, 2014(12)