三角网格八叉树并行蒙特卡罗射线追踪方法

蒙特卡洛射线追踪是指从随机点随机方向发射射线，计算射线与几何结构的交点，根据交点处表面的性质判断射线下一步的行为，一般是漫反射、镜面反射、吸收等等，然后继续追踪射线，直到射线不再与任何几何表面相交，或者相交次数达到了预先设置的阈值。

蒙特卡洛射线追踪一般用在复杂几何结构中的问题求解，例如热辐射、太阳能、电磁波传播等。这些情况下，由于结构复杂，射线多次反射，并且表面之间存在遮挡关系，数值求解误差较大。而蒙特卡罗射线追踪是从现象上模拟真实的物理过程，例如光线/射线的传播过程，当射线数足够多时（大数定律)，可以得到符合精度要求的结果。

此处介绍一种蒙特卡洛射线追踪方法。

表面采用三角网格表示，例如Obj格式和Ply格式。

空间加速结构为八叉树。

通过openmp并行或者gpu并行，进一步加速射线求交。

从而实现复杂几何构型的蒙卡射线追踪。

源代码位于https://gitee.com/spacecube/monte-carlo-ray-tracing。

tricell是三角形类，octatree是八叉树类。三角形用double pp[3][3]三个顶点表示，逆时针方向排列。 八叉树是长方体包围盒，直角坐标系下的。

首先将三角面片信息读入内存。比如

    vector mycells; 
    mycells.push_back(newCell);

然后新建一个八叉树。

    OctaTree mytree;

然后将三角面片插入八叉树。

    for(int i=0;i 
  
然后就可以进行射线追踪了。射线用起点double pos[3]和方向double dir[3]表示。
 
  
    double rayLength;
    int noIntersectedTricell = mytree.rayIntersect(pos,vel,rayLength, 0);
 
  
如果返回-1，表明没有相交。否则是相交的三角形编号。rayLength当中储存的是射线从起点到交点的长度。