本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，尤其涉及一種有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中，sdf（signed?distance?field，有向距離場(chǎng)）是一種常用來表示隱式的曲面的函數(shù)，其存儲(chǔ)了空間中每個(gè)點(diǎn)到最近表面的距離。sdf廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)渲染、幾何處理和物理模擬等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的sdf存儲(chǔ)方法通常使用三維紋理，將所有點(diǎn)的距離值保存在三維紋理的每個(gè)體素中。然而上述存儲(chǔ)方式十分占用空間，導(dǎo)致sdf的應(yīng)用受到限制。

2、因此，亟需提出一種有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法來解決上述缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出了一種有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)，解決了sdf距離場(chǎng)存儲(chǔ)過程中存儲(chǔ)體積過大問題，極大減少了內(nèi)存上的消耗，提高了sdf的查詢效率。

2、基于上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的一方面提供了一種有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法，具體包括如下步驟：

3、將模型的包圍盒切分為若干體素，根據(jù)所述模型中各目標(biāo)三角形面片的重心坐標(biāo)，確定各所述目標(biāo)三角形面片分別對(duì)應(yīng)的所述體素并獲取兩者間的最短有向距離作為所述體素對(duì)應(yīng)的最短有向距離；

4、將所述模型的包圍盒分別按照x軸、y軸和z軸分割為若干體素網(wǎng)絡(luò)，并以各所述體素網(wǎng)絡(luò)的頂點(diǎn)坐標(biāo)作為節(jié)點(diǎn)構(gòu)建kd樹，其中所述體素網(wǎng)絡(luò)中包括若干所述體素；

5、判斷各所述體素網(wǎng)絡(luò)中包括的所有所述體素的所述最短有向距離是否滿足預(yù)設(shè)條件；

6、響應(yīng)于未滿足預(yù)設(shè)條件，存儲(chǔ)所述體素網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包括的所有所述體素及其所述最短有向距離，并將對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)地址指針存儲(chǔ)至所述kd樹中對(duì)應(yīng)所述體素網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中。

7、在一些實(shí)施方式中，所述的有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法還包括：

8、響應(yīng)于滿足預(yù)設(shè)條件，計(jì)算所述體素網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包括的所有所述體素對(duì)應(yīng)的最短有向距離的均值，并將所述均值存儲(chǔ)至所述kd樹中對(duì)應(yīng)所述體素網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中。

9、在一些實(shí)施方式中，所述判斷各所述體素網(wǎng)絡(luò)中包括的所有所述體素的所述最短有向距離是否滿足預(yù)設(shè)條件的步驟，包括：

10、判斷所述體素網(wǎng)絡(luò)中包括的所有所述體素的所述最短有向距離對(duì)應(yīng)的符號(hào)是否相同，且所有所述最短有向距離間的方差是否小于預(yù)設(shè)差值；

11、若所述體素網(wǎng)絡(luò)中包括的所有所述體素的所述最短有向距離對(duì)應(yīng)的符號(hào)相同，且所有所述最短有向距離間的方差小于預(yù)設(shè)差值，判斷為滿足預(yù)設(shè)條件；

12、若所述體素網(wǎng)絡(luò)中包括的所有所述體素的所述最短有向距離中存在至少一個(gè)所述最短有向距離對(duì)應(yīng)的符號(hào)不相同，或所有所述最短有向距離間的方差大于預(yù)設(shè)差值，判斷為不滿足預(yù)設(shè)條件。

13、在一些實(shí)施方式中，所述的有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法還包括：

14、響應(yīng)于查詢操作被觸發(fā)，獲取查詢點(diǎn)的坐標(biāo)，在所述kd樹中查找頂點(diǎn)坐標(biāo)與所述查詢點(diǎn)的坐標(biāo)相近的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；

15、根據(jù)所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的存儲(chǔ)信息，確定所述查詢點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)最短有向距離。

16、在一些實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的存儲(chǔ)信息，確定所述查詢點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)最短有向距離的步驟，包括：

17、響應(yīng)于所述存儲(chǔ)信息為所述最短有向距離的均值，將所述均值作為目標(biāo)最短有向距離；

18、響應(yīng)于所述存儲(chǔ)信息為所述存儲(chǔ)地址指針，根據(jù)所述存儲(chǔ)地址指針獲取與所述查詢點(diǎn)匹配的所述體素，將匹配的所述體素的最短有向距離作為目標(biāo)最短有向距離。

19、在一些實(shí)施方式中，所述確定各所述目標(biāo)三角形面片分別對(duì)應(yīng)的所述體素并獲取兩者間的最短有向距離作為所述體素對(duì)應(yīng)的最短有向距離的步驟，包括：

20、針對(duì)每個(gè)所述體素，從所述體素的目標(biāo)點(diǎn)向多個(gè)方向發(fā)出射線，并判斷是否存在所述射線與所述體素對(duì)應(yīng)的所述三角形面片相交；

21、若存在所述射線與所述體素對(duì)應(yīng)的所述三角形面片相交，獲取所有所述射線與對(duì)應(yīng)的所述三角形面片的交點(diǎn)與所述目標(biāo)點(diǎn)的距離，并將其中的最短距離作為所述體素對(duì)應(yīng)的所述最短有向距離；

22、其中，所述目標(biāo)點(diǎn)包括所述體素的中心點(diǎn)或起始點(diǎn)。

23、在一些實(shí)施方式中，所述的有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法還包括：

24、遍歷所述模型中所有三角形面片，針對(duì)每個(gè)所述三角形面片計(jì)算其面積，并判斷所述面積是否大于預(yù)設(shè)面積；

25、響應(yīng)于所述面積大于預(yù)設(shè)面積，將所述三角形面片作為所述目標(biāo)三角形面片并存入過濾列表。

26、本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供了一種有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)包括：

27、體素化單元，用于將模型的包圍盒切分為若干體素，根據(jù)所述模型中各目標(biāo)三角形面片的重心坐標(biāo)，確定各所述目標(biāo)三角形面片分別對(duì)應(yīng)的所述體素并獲取兩者間的最短有向距離作為所述體素對(duì)應(yīng)的最短有向距離；

28、構(gòu)建單元，用于將所述模型的包圍盒分別按照x軸、y軸和z軸分割為若干體素網(wǎng)絡(luò)，并以各所述體素網(wǎng)絡(luò)的頂點(diǎn)坐標(biāo)作為節(jié)點(diǎn)構(gòu)建kd樹，其中所述體素網(wǎng)絡(luò)中包括若干所述體素；

29、判斷單元，用于判斷各所述體素網(wǎng)絡(luò)中包括的所有所述體素的所述最短有向距離是否滿足預(yù)設(shè)條件；

30、存儲(chǔ)單元，用于響應(yīng)于未滿足預(yù)設(shè)條件，存儲(chǔ)所述體素網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包括的所有所述體素及其所述最短有向距離，并將對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)地址指針存儲(chǔ)至所述kd樹中對(duì)應(yīng)所述體素網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中。

31、本發(fā)明實(shí)施例的又一方面，還提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：至少一個(gè)處理器；以及存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序由所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上方法的步驟。

32、本發(fā)明實(shí)施例的再一方面，還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上方法步驟的計(jì)算機(jī)程序。

33、本發(fā)明至少具有以下有益技術(shù)效果：本發(fā)明的有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法，通過計(jì)算每個(gè)體素對(duì)應(yīng)的距離值來確定sdf值變化劇烈的體素網(wǎng)絡(luò)，以體素網(wǎng)絡(luò)的頂點(diǎn)構(gòu)建kd樹以對(duì)模型空間進(jìn)行劃分，將變化劇烈的sdf值存儲(chǔ)在kd樹對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)上，對(duì)于sdf值變化較小或不變化的體素網(wǎng)絡(luò)，將該體素網(wǎng)絡(luò)內(nèi)sdf值的均值存儲(chǔ)在kd樹對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)上，避免了大量體素網(wǎng)絡(luò)的冗余存儲(chǔ)，尤其是對(duì)于稀疏分布的三維模型，存儲(chǔ)空間的節(jié)約效果更為顯著，利用kd樹的快速搜索特性，可以迅速找到查詢點(diǎn)附近的表面并獲得最短有向距離，相比于傳統(tǒng)方法中逐個(gè)體素的掃描方式，查詢效率得到顯著提升。

技術(shù)特征：

1.一種有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法，其特征在于，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法，其特征在于，所述判斷各所述體素網(wǎng)絡(luò)中包括的所有所述體素的所述最短有向距離是否滿足預(yù)設(shè)條件的步驟，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法，其特征在于，還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的存儲(chǔ)信息，確定所述查詢點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)最短有向距離的步驟，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法，其特征在于，所述確定各所述目標(biāo)三角形面片分別對(duì)應(yīng)的所述體素并獲取兩者間的最短有向距離作為所述體素對(duì)應(yīng)的最短有向距離的步驟，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法，其特征在于，還包括：

8.一種有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)執(zhí)行如權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種有向距離場(chǎng)的存儲(chǔ)方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。包括：將模型的包圍盒切分為若干體素，根據(jù)模型中各目標(biāo)三角形面片的重心坐標(biāo)，確定各目標(biāo)三角形面片分別對(duì)應(yīng)的體素并獲取兩者間的最短有向距離作為所述體素對(duì)應(yīng)的最短有向距離；將模型的包圍盒分別按照X、Y和Z軸分割為若干體素網(wǎng)絡(luò)，以各體素網(wǎng)絡(luò)的頂點(diǎn)坐標(biāo)作為節(jié)點(diǎn)構(gòu)建KD樹；判斷各體素網(wǎng)絡(luò)中包括的所有體素的最短有向距離是否滿足預(yù)設(shè)條件；響應(yīng)于未滿足預(yù)設(shè)條件，存儲(chǔ)體素網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包括的所有體素及其最短有向距離，將對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)地址指針作為節(jié)點(diǎn)值存儲(chǔ)至KD樹對(duì)應(yīng)體素網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的葉子節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明減少了SDF的存儲(chǔ)體積。

技術(shù)研發(fā)人員：李超然,李騰,李士龍,宋俊,黑俊銘,吳藝文,王韓,張線哲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浪潮通用軟件有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9