1.一种基于非均匀网格的距离场自适应采样的图像绘制方法,其特征在于,包括以下步骤:为图像绘制中每个三维模型生成初始非均匀网络,得到三维网格模型,并采用八叉树对三维网格模型进行数据管理;计算三维网格模型各顶点的曲率半径,并依据最小曲率半径指导八叉树的叶节点进行第一轮细分采样;在第一轮细分采样基础上,当叶节点偏差高于第一阈值或各叶节点的角点数小于第二阈值时,筛选偏差大的叶节点进行第二轮细分采样,第二轮细分采样时,拟合叶节点距离场隐函数的解析表达,依据解析表达的偏导结果确定细分面并进行细分采样,其中,针对每个叶节点,沿每个细分轴对叶节点范围进行切分得到多个切分面,依据每个切分面对应的解析表达的偏导结果计算每个切分面的距离平均变化速率以及被切分后左右两部分的距离平均变化速率,筛选被切分后左右两部分的距离平均变化速率之差最大对应的切分面作为实际细分面;基于自适应采样结果进行图像绘制。
2.根据权利要求1所述的基于非均匀网格的距离场自适应采样的图像绘制方法,其特征在于,所述依据最小曲率半径指导进行三维网格模型的第一轮细分采样,包括:统计三维网格模型对应的八叉树中每个叶节点包含顶点的最小曲率半径,当叶节点的自身尺寸大于最小曲率半径的一半时,则对叶节点进行第一轮细分采样,否则停止细分。
3.根据权利要求1所述的基于非均匀网格的距离场自适应采样的图像绘制方法,其特征在于,所述叶节点偏差定义的过程为:在叶节点上十二条边中点、六个面中心和正中心处,基于八个顶点的距离做三线性插值,并将插值结果同真实距离采样结果之间的平均差值作为叶节点偏差。
4.根据权利要求1所述的基于非均匀网格的距离场自适应采样的图像绘制方法,其特征在于,所述依据解析表达的偏导结果确定细分面并进行细分采样,包括:针对每个叶节点,在每个细分轴方向上,垂直细分轴将叶节点范围均分N段得到N-1个切分面,对于每个切分面,在其上均匀选取N个点计算距离场隐函数的解析表达的一阶偏导,得到距离隐函数在每个点的变化速率,并将所有点的变化速率的平均值作为每个切分面的距离平均变化速率,计算每个切分面将叶节点范围沿细分轴方向被切分的左右两部分的距离平均变化速率,筛选左右两部分的距离平均变化速率之差最大对应的切分面作为实际细分面。
5.根据权利要求4所述的基于非均匀网格的距离场自适应采样的图像绘制方法,其特征在于,所述计算每个切分面将叶节点范围沿细分轴被切分的左右两部分的距离平均变化速率,包括:对于序号为m的当前切分面,其左部分的距离平均变化速率等于序号为1~m-1的切分面的距离平均变化速率的均值,右部分的距离平均变化速率等于序号为m+1~N-1的切分面的距离平均变化速率的均值。
6.根据权利要求1所述的基于非均匀网格的距离场自适应采样的图像绘制方法,其特征在于,所述方法还包括:细分采样结束后,按需回收采样并压缩存储空间,其中,按需回收采样,包括:从三维网格模型对应八叉树的最大深度开始,逐深度往上递进n次,每次递进合并所有深度恰为当前递进深度的叶节点,实现回收采样;或,从三维网格模型对应八叉树的最大深度开始,逐深度往上递进n次,每次递进只合并深度恰为当前递进深度且在原八叉树中属于完美八叉子树的叶节点,跳过属于原非完美八叉子树的叶节点不合并。
7.根据权利要求1所述的基于非均匀网格的距离场自适应采样的图像绘制方法,其特征在于,所述按需回收采样,包括:确定三维网格模型中部分顶点为细分重点集,从八叉树的最大深度开始,对于任一深度为最大深度的叶节点,计算叶节点的顶点p到离该顶点P最近的K个细分重点的距离集,对顶点P的距离集求加权平均得到叶节点的最终距离D(P),当叶节点上没有任何顶点的最终距离满足D(P)<(H/2 L ),则将该叶节点回收注销,其中,H为场景包围盒对角线长度,L为叶节点的深度。
8.根据权利要求1所述的基于非均匀网格的距离场自适应采样的图像绘制方法,其特征在于,所述方法还包括:根据各三维网格模型的空间距离采样场,自底向上构建世界空间的全局距离采样场,具体包括:将场景切分为一定粒度大小的初始方格集;以多个方格组成的方格子集为单位,在方格子集的每个格点上对场景中的模型距离场进行采样并分配存储空间,采样时,求解每个格点Q到所有模型实例的距离,对于每个模型实例,判断格点Q在实例包围盒外,则求解格点P到实例包围盒的最近距离,判断格点Q在实例包围盒内,则对实例对应三维模型的局部距离场进行重采样,基于此,格点Q到场景的最近距离采样值为格点P到所有模型实例的最小值;采样完毕后,检测方格子集的所有内格点上各自的距离采样值与最外侧所有格点插值的偏差e是否满足e<d*s,满足时,将方格子集合并为一个大方格,其中d为场景包围盒对角线长度,s为缩放比例。
9.一种基于非均匀网格的距离场自适应采样的场景渲染装置,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上执行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-8任一项所述的基于非均匀网格的距离场自适应采样的图像绘制方法。