射线与三角形求交的计算

最新推荐文章于 2024-11-20 09:15:03 发布

gougoujiang

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分类专栏：工作文章标签： vector parallel struct output ios input

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/gougoujiang/article/details/5164028

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本文介绍了如何计算射线与三角形的交点，包括使用Moller-Trumbore算法和C++实现。通过引入TBB库进行并行计算，显著提高了大量射线与三角形求交的效率。文中提供了读取输入文件、并行计算及输出结果的完整流程，并展示了在不同计算策略下的运行时间对比。

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将射线定义为一个基点和向量，那么射线上的任意点可以表示为P = P0 + tV,其中P0为基点，V为向量，t满足 t>=0.采用重心坐标定义三角形，三角形上的任意点可以表示为：P = w V0 + u V1 + v V2, 其中u+v+w = 1. 由此，将射线方程代入上式，则：

P0 + tV = (1 - (u+v)) V0 + uV1+vV2.

利用克莱姆法则计算得出t,u,v. 交点位于三角形内的条件为: 0 <= u <= 1, 0 <= v <= 1, 0 <= u+v <= 1. 否则位于三角形外部的平面上。

该方法是Moller, Trumbore与1997年提出的。

下面我们用代码实现（c++）：

#ifdef _HIGH_PRECISION typedef double valuetype; #else typedef float valuetype; #endif #define EPSILON 10E-6 struct CVector { valuetype x,y,z; }; struct Vector3D { valuetype x,y,z; Vector3D(); Vector3D(valuetype vx, valuetype vy, valuetype vz); Vector3D(const Vector3D& vec); Vector3D operator* (valuetype t); }; Vector3D operator*(valuetype t, const Vector3D& v); struct Point3D { valuetype x,y,z; Point3D(); Point3D(valuetype vx, valuetype vy, valuetype vz); Point3D(const Point3D& point); Point3D& operator=(const Point3D& p); Point3D operator+(const Vector3D& v) const; Vector3D operator-(const Point3D& other) const; }; struct Ray3D { Point3D origin; Vector3D direction; Ray3D(); Ray3D(const Point3D& p, const Vector3D& v); }; struct Triangle3D { Point3D v0, v1, v2; Triangle3D(); Triangle3D(const Point3D& p0, const Point3D& p1, const Point3D& p2); }; //typedefs typedef std::vector<Triangle3D> VecTriangle3D; typedef std::vector<Ray3D> VecRay3D; typedef std::vector<Point3D> VecPoint3D; void Cross(const Vector3D& v1, const Vector3D& v2, Vector3D& v) { //v = v1 x v2 v.x = v1.y*v2.z - v1.z*v2.y; v.y = -(v1.x*v2.z - v1.z*v2.x); v.z= v1.x*v2.y - v1.y*v2.x; } valuetype Dot(const Vector3D& v1, const Vector3D& v2) { return v1.x * v2.x + v1.y * v2.y + v1.z * v2.z; } //Get intersect point of line and triangle bool RayTriangleIntersect(const Triangle3D& tri, const Ray3D& line, Point3D& intersection) { //Does ray parallel with triangle? Vector3D e1, e2, p,