[发明专利]一种Metropolis光线追踪自适应两阶段采样方法

摘要

本发明公开了一种Metropolis光线追踪自适应两阶段采样方法。其包括场景参数解析设置；确定初始样本过程；一阶段采样过程；二阶段采样过程；生成渲染结果图像等步骤。本发明提供的Metropolis光线追踪自适应两阶段采样方法能够有效减少生成图像的噪声，并对间接光照场景有较好的适应性。

主权项

一种Metropolis光线追踪自适应两阶段采样方法，其特征在于：所述的Metropolis光线追踪自适应两阶段采样方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤1：解析场景文件，构建场景模型并对渲染过程中需要的预设参数进行读取和设定；步骤2：对上述构建完整的场景模型进行确定初始样本过程采样，获得当前样本；步骤3：开始一阶段采样，首先对上述当前样本进行随机突变或小范围扰动突变，从而获得提议样本；根据提议样本对应像素位置，找到上述预设参数中的采样矩阵中的相应位置，并对采样矩阵中的计数值进行累加，从而获得一阶段采样矩阵；步骤4：将上述当前样本的标量亮度函数与提议样本的标量亮度函数的比值作为接收概率值，并将接收概率值与随机产生的0‑1分布的随机值进行比较，若随机值小于接收概率值，则设置提议样本为当前样本；否则保持当前样本不变；随后，计算当前样本和提议样本的辐射亮度值，然后使用标量因子和这两个样本的辐射亮度值计算路径积分并将结果累加至在这一步骤生成的结果图像中；步骤5：在一阶段采样过程中，当采样数量为上述预设参数中倍数值的第一个整数倍时，将对应的一阶段采样矩阵存储为一次采样矩阵副本，经过一段时间的采样后，当采样数量为上述倍数值的第二个整数倍时，同样将对应的一阶段采样矩阵存储为二次采样矩阵副本，然后将上述一次采样矩阵副本和二次采样矩阵副本进行矩阵相似度计算，并得到矩阵相似度变化率值；最后将矩阵相似度变化率值与上述预设参数中的阈值进行比较，若大于阈值则返回步骤3而继续进行一阶段采样过程；否则进入步骤6而进行二阶段采样过程；步骤6：开始二阶段采样，首先将在镜头范围内随机产生一个采样点作为提议样本，并对提议样本像素的8邻域位置进行采样，每个邻域采样数量为采样矩阵中每个邻域对应位置采样数量值与提议样本对应位置采样数量值的比值；步骤7：将上述8邻域位置的多次采样样本以及提议样本的标量亮度函数值求和，并以与当前样本及其8邻域位置的多次采样样本的标量亮度函数值加和的比值作为8邻域接收概率值；随后，将8邻域接收概率值与随机产生的0‑1分布的随机值进行比较，若随机值小于接收概率值，则设置提议样本为当前样本；否则保持当前样本不变；最后，计算提议样本和其8邻域多次采样样本的辐射亮度值，使用标量因子和多个8邻域采样样本的辐射亮度值计算路径积分并将结果累加至在这一步骤生成的结果图像中；步骤8：判断是否结束采样，如未达到预设参数中的最大采样数量则返回步骤6而继续进行二阶段采样，否则结束采样过程，进入步骤9；步骤9：将第一、二阶段采样过程中生成的结果图像进行值映射，并生成渲染结果文件。