本發(fā)明涉及體繪制（volume-rendering）、也即通過圖像合成對非均勻（inhomogen）三維對象進行可視化的技術(shù)領(lǐng)域。這樣的對象尤其可以是真實的主體（k?rper）或者虛擬地建模的對象。三維對象的可視化具有大量應(yīng)用范圍，尤其在醫(yī)學(xué)中、在地球物理學(xué)中、在材料研究中、在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域上和/或在計算機游戲中。

背景技術(shù)：

在體繪制的情況下，內(nèi)部體積也被可視化、也即不僅僅非均勻?qū)ο蟮谋砻姹豢梢暬?，使得透明效?yīng)和/或內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可以以切合實際的方式被再現(xiàn)（widergegeben）。在此情況下，通過體數(shù)據(jù)（volumendaten）以三維分辨率代表三維對象。

用于體繪制的已知方法是所謂的光線投影（ray-casting），其中虛構(gòu)射線的走向（以下稱作視線（sehstrahlen））被模擬，所述虛構(gòu)射線從虛構(gòu)觀察者的眼睛或者從虛構(gòu)探測器出發(fā)，并且穿過要可視化的對象伸展。沿著視線為對象之內(nèi)的點確定照度值（beleuchtungswerte）。最后，由針對視線所確定的照度值組成可視化的二維圖像。

切合實際的可視化要求盡可能全面地考慮全局光照效應(yīng)（effektenderglobalenillumination）、諸如環(huán)境遮蔽、陰影投射、透光性、所謂的滲色（colour-bleeding）、表面蔭蔽、復(fù)雜攝影效果和/或通過任意的環(huán)境光照條件所引起的照明。這樣的照明效應(yīng)尤其在體繪制的情況下顯著地有助于景深感覺和外形感覺并且因此有助于更好的圖像理解。

為了計算切合實際的陰影表示，常常使用合成光源用于照明。這樣的合成光源雖然經(jīng)常提供良好的陰影表示，但是通常給經(jīng)合成的圖像以合成的、不自然的外觀，而其它照明方法在看上去自然的圖像的情況下僅能夠合成不清晰的陰影。

由thomaskroes等人的出版物“exposurerender:aninteractivephoto-realisticvolumerenderingframework”（plosone,volume7,issue7,2012年7月）已知一種體繪制方法，所述體繪制方法使用蒙特卡羅模擬（monte-carlo-simulation）用于跟蹤視線。然而為了計算切合實際的蔭蔽效應(yīng)，除了相應(yīng)的視線之外，可以跟蹤對象體積之內(nèi)的其它射線，這引起巨大的計算耗費。除此之外，需要所謂的重要性抽樣（importance-sampling），這影響蒙特卡羅方法的統(tǒng)計特性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是：說明用于對三維對象按體積地進行可視化的方法、可視化設(shè)備、計算機程序產(chǎn)品以及計算機可讀存儲介質(zhì)，所述方法、可視化設(shè)備、計算機程序產(chǎn)品以及計算機可讀存儲介質(zhì)允許高效地包含全局光照效應(yīng)，其尤其具有切合實際的陰影表示。

通過具有專利權(quán)利要求1的特征的方法、通過具有專利權(quán)利要求13的特征的可視化設(shè)備、通過具有專利權(quán)利要求14的特征的計算機程序產(chǎn)品以及通過具有專利權(quán)利要求15的特征的計算機可讀存儲介質(zhì)來解決所述任務(wù)。

按照本發(fā)明，為了在作為照明源的環(huán)境圖像之內(nèi)對三維對象按體積地進行可視化，在環(huán)境圖像中搜索密集光源（intensivenlichtquellen），并且根據(jù)所述密集光源的強度選擇環(huán)境圖像的至少一個密集光源。此外，對于相應(yīng)的可視化像素，模擬大量視線。在此情況下，可視化像素可以虛擬地布置在成像平面或者彎曲的成像面上。按照本發(fā)明，對于侵入到對象體積中的相應(yīng)的視線，i）確定散射位置，ii）選取散射方向，其中根據(jù)第一隨機過程來判定：視線是朝至少一個所選擇的密集光源的方向還是朝根據(jù)第二隨機過程要選取的散射方向被散射，和iii）在散射位置處使視線朝所選取的散射方向散射。第一和/或第二隨機過程在此情況下例如可以基于偽隨機數(shù)發(fā)生器或者準隨機數(shù)發(fā)生器。散射尤其可以是虛擬散射。步驟i）至iii）被重復(fù)，直至視線在對象體積中被吸收，或者從所述對象體積射出，并且射中環(huán)境圖像，其中根據(jù)環(huán)境圖像的強度值確定視線對相應(yīng)可視化像素的照明貢獻。針對相應(yīng)可視化像素的強度值被確定，其方式是對大量視線的照明貢獻取平均。上述強度或者強度值尤其可以涉及亮度和/或色度。

可視化設(shè)備用于實施按照本發(fā)明的方法。

本發(fā)明允許，以高效的方式考慮復(fù)雜的全局光照效應(yīng)。由于使視線朝隨機地選取的散射方向散射直至吸收或者射到環(huán)境圖像上，能夠避免視線的要以耗費的方式計算的級聯(lián)式分支，并且盡管如此考慮對象體積之內(nèi)的復(fù)雜的光程。只要環(huán)境圖像完全地或者部分地圍繞對象體積，至少對于射出的視線的很大部分可以預(yù)期：所述射出的視線射中環(huán)境圖像的像點并且因此獲得照明貢獻。以這種方式可以避免：視線的大部分在一定程度上被浪費、也即被跟蹤，而不提供照明貢獻。

通過以隨機控制的方式（zufallsgesteuert）組合朝密集光源方向的散射和朝環(huán)境圖像的任意方向的散射，可以組合不同的照明模型的優(yōu)點。尤其一方面環(huán)境圖像的使用允許顯得非常自然的可視化，并且另一方面強行實施朝密集光源方向散射允許非常切合實際的陰影表示。

在從屬權(quán)利要求中說明本發(fā)明的有利的實施方式和改進方案。

按照本發(fā)明的一種有利的實施方式，可以讀入涉及陰影強度的可視化參數(shù)并且根據(jù)所讀入的可視化參數(shù)實施第一隨機過程。例如為了升高陰影強度可以提高概率，其中相應(yīng)的視線以所述概率朝至少一個所選擇的密集光源的方向散射。以這種方式，陰影表示的強度（st?rke）例如可以交互地通過用戶以簡單的方式改變。

此外，可以根據(jù)至少一個所選擇的密集光源的強度實施第一隨機過程。因此可以隨著所選擇的密集光源的強度提高以下概率：其中以所述概率使相應(yīng)的視線朝至少一個所選擇的密集光源散射。在此，例如可以考慮所述密集光源的絕對強度和/或所述密集光源相對于環(huán)境圖像的平均強度或者相對于環(huán)境圖像的另外光源的強度的相對強度。

如果多個所選擇的密集光源存在，那么可以根據(jù)所選擇的密集光源的相應(yīng)的強度選取散射方向。在此，可以隨著所選擇的密集光源的強度提高以下概率：其中以所述概率使相應(yīng)的視線朝所選擇的密集光源的方向散射。在此情況下，也可以考慮絕對強度和/或相對于環(huán)境圖像的平均強度或相對于環(huán)境圖像的另外光源的強度的相對強度。

有利地，可以創(chuàng)建環(huán)境圖像的密集光源的列表。在此，對于相應(yīng)的密集光源可以存儲朝向所述密集光源的方向、環(huán)境圖像上的分配給所述密集光源的多邊形鏈和/或強度值。這樣的列表允許快速訪問與散射和與照明貢獻相關(guān)的參數(shù)。

此外，射出的視線到環(huán)境圖像上的射中點可以被確定。于是可以根據(jù)在環(huán)境圖像的射中點處的強度值來確定視線的照明貢獻。

此外，在從對象體積朝至少一個所選擇的密集光源的方向射出的情況下視線的照明貢獻可以根據(jù)所選擇的密集光源的強度被確定。在此尤其可以使用存儲在列表中的強度值。于是對視線在環(huán)境圖像上的具體射中點的確定經(jīng)常不再是必要的。

按照本發(fā)明的一種有利的實施方式，多個圍繞對象體積的環(huán)境圖像可以被設(shè)置為照明源。散射類型可以被分配給相應(yīng)的視線，并且可以根據(jù)射出的視線的散射類型來選擇環(huán)境圖像之一。視線的照明貢獻于是可以特定地根據(jù)所選擇的環(huán)境圖像來確定。散射類型尤其可以是反射的、折射的（refraktiv）或透射的。此外，還可以對于不被散射的視線設(shè)置散射類型“不被散射的”。反射式和/或折射式散射類型可以根據(jù)在表面處的至多輕微漫射的鏡面反射（spieglung）或者折射（brechung）優(yōu)選地被分配給強各向異性散射，而透射式散射類型可以被分配給具有與此相對小的各向異性的散射。優(yōu)選地，在反射式或者折射式散射類型的情況下可以選取至多輕微不清晰的環(huán)境圖像，并且在透射式散射類型的情況下可以選取與此相對強烈地模糊的環(huán)境圖像。

尤其可以從環(huán)境圖像中的第一環(huán)境圖像通過對于散射類型特定的過濾產(chǎn)生環(huán)境圖像中的至少一個第二環(huán)境圖像。因此可以對于不被散射的視線產(chǎn)生未經(jīng)過濾的第一環(huán)境圖像，對于反射式或折射式散射類型產(chǎn)生從中借助于不清晰度過濾器輕微變模糊的第二環(huán)境圖像，以及對于透射式散射類型產(chǎn)生與此相對強烈地變模糊的或漫射的環(huán)境圖像。以這種方式，散射的特定特性、例如尤其其各向異性可以有效地通過相應(yīng)地被過濾的環(huán)境圖像被模仿或者實現(xiàn)。

此外，可以通過體數(shù)據(jù)來代表對象，所述體數(shù)據(jù)說明在對象體積中的對象的密度。于是可以根據(jù)密度沿著相應(yīng)的視線來確定散射位置，并且可以通過在散射位置處的密度來影響相應(yīng)的視線的照明貢獻。在此情況下，密度尤其可以是物理密度、光學(xué)密度、折射率和/或亮度值、色值、透明度值和/或不透明度值，并且以標量、矢量或者張量（tensorieller）形式來給出。

優(yōu)選地可以設(shè)置傳遞函數(shù)，所述傳遞函數(shù)將密度的相應(yīng)的值映射成亮度值、色值、透明度值和/或不透明度值。以這種方式，對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以以可預(yù)先給定的方式通過顏色、亮度、透明度和/或不透明度來可視化，其中所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過不同的密度或特征密度變化過程來表征。尤其可以將視線的照明貢獻的、在散射之前存在的色值與分配給密度的色值結(jié)合（verknüpft）、例如相乘，并且將所得出的色值可以插入到視線的照明貢獻中。

按照另一實施方式，視線的所進行的散射的數(shù)量可以被確定、例如被計數(shù)，并且根據(jù)所述數(shù)量進行視線在對象體積中的吸收。尤其對于散射可以預(yù)先給定最大數(shù)量，在超過所述最大數(shù)量之后，視線被看作被吸收的。

附圖說明

隨后根據(jù)附圖進一步闡述本發(fā)明的實施例。

在此，該圖1以示意圖示出所模擬的射束走向，用以對由多個環(huán)境圖像圍繞的對象進行可視化。

具體實施方式

該圖闡明非均勻三維對象obj的可視化。所述三維對象obj例如可以是借助于層析x射線攝影數(shù)據(jù)虛擬地建模的主體部分或者是虛擬現(xiàn)實的合成對象。通過圖像合成進行可視化。在該圖中所闡明的結(jié)構(gòu)優(yōu)選地作為虛擬結(jié)構(gòu)通過計算機來模擬。對此所需要的計算的主要部分可以優(yōu)選地被轉(zhuǎn)移到圖形卡上，并且在那里以大規(guī)模并行的方式被執(zhí)行。

對象obj包含在三維對象體積ov中，所述三維對象體積ov在該圖中通過虛線矩形表明。對象obj在對象體積ov之內(nèi)通過體數(shù)據(jù)代表，所述體數(shù)據(jù)以三維或者空間分辨率說明要可視化的對象obj的密度。在此情況下，所述密度尤其可以以三維分辨率說明對象obj的物理密度、光學(xué)密度、折射率和/或亮度、顏色、透明度、強度和/或不透明度。

虛擬探測器d用作成像平面，其中經(jīng)可視化的對象obj虛擬地被投影到所述成像平面上。探測器d包括大量虛擬地以平面方式（fl?chenhaft）布置的可視化像素。虛擬透鏡l被布置在探測器d之前，所述虛擬透鏡l與探測器d共同地構(gòu)成虛擬攝像機。通過布置探測器d和透鏡l，可以模擬光學(xué)成像效應(yīng)、例如景深不清晰度和/或運動不清晰度。

對象obj作為示例性內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有隱式表面is。對象obj的以下內(nèi)部或者外部區(qū)域可以被理解為或者標識為隱式表面，即其中密度變化過程（dichteverlauf）在一定程度上具有跳躍，也即其中密度的梯度的數(shù)值局部地變得非常大。這例如在從肌肉組織到骨組織的過渡時是這種情況。相應(yīng)的過渡于是可以被標識為骨表面。優(yōu)選地可以將反射特性分配給以這種方式標識的表面（這里is）。

多個圍繞對象體積ov的環(huán)境圖像lp1、lp2和lp3被設(shè)置為虛擬照明源。對象可以借助于這樣的環(huán)境圖像被可視化，好像所述對象處于通過環(huán)境圖像成像的環(huán)境中并且以切合實際的方式遭受由此所感應(yīng)的照明似的。這樣的環(huán)境圖像也經(jīng)常被稱作“光探頭（lightprobe）”或者“光照圖（lightmap）”，并且尤其可以包含不同強度的光源。強度在這里并且隨后尤其可以涉及亮度或者色度。優(yōu)選地，環(huán)境圖像lp1、lp2和lp3盡可能完全地圍繞對象體積ov，使得每個從對象體積ov射出的視線盡可能射中環(huán)境圖像lp1、lp2或lp3之一。環(huán)境圖像lp1、lp2或lp3分別被布置或者投影，使得所述環(huán)境圖像對以下視野（sicht）成像，所述視野是處于對象體積ov中的觀察者對所成像的環(huán)境將會具有的。

對于本實施例應(yīng)假設(shè)，環(huán)境圖像（umgebungsbild）lp1是未經(jīng)過濾的環(huán)境圖像、例如街道的全景圖像。環(huán)境圖像lp2應(yīng)是反射環(huán)境圖像，所述反射環(huán)境圖像從環(huán)境圖像lp1中通過應(yīng)用輕微不清晰度過濾器得以產(chǎn)生。因此，環(huán)境圖像lp2應(yīng)是環(huán)境圖像lp1的輕微變模糊的版本。最后，環(huán)境圖像lp3應(yīng)是漫射（diffuses）環(huán)境圖像，所述漫射環(huán)境圖像從環(huán)境圖像lp1中通過應(yīng)用強烈不清晰度過濾器得以產(chǎn)生。因此，環(huán)境圖像lp3應(yīng)是環(huán)境圖像lp1的強烈變模糊的或幾乎漫射的版本。這樣的差不多（nahezu）漫射的環(huán)境圖像lp3經(jīng)常也被稱作“輻照度光照圖（irradiancelightmap）”。

本發(fā)明允許，在對對象obj進行可視化時以簡單和靈活的方式來影響陰影表示。出于該目的，在計算可視化之前，可視化參數(shù)被讀入和/或經(jīng)由用戶界面由用戶詢問，其中所述可視化參數(shù)涉及陰影表示的強度（st?rke）或表現(xiàn)形式（auspr?gung）。這例如可以是0和1之間或者0%和100%之間的數(shù)值。

按照本發(fā)明，在未經(jīng)過濾的環(huán)境圖像lp1中搜索強（intensive）光源。在本實施例中，在此情況下在環(huán)境圖像lp1中探測到兩個密集光源il1和il2，并且確定所述兩個密集光源il1和il2的強度。在此情況下，例如超過針對光源的絕對強度和/或針對相對于環(huán)境圖像lp1的例如平均強度的相對強度的預(yù)先給定的閾值可以用作探測標準?？商娲鼗蛘吒郊拥?，在環(huán)境圖像lp1中的最密集光源的列表可以被創(chuàng)建和/或在環(huán)境圖像lp1中的光源可以按照其強度被分類并且所述光源中的預(yù)先給定數(shù)量的最密集光源可以被選擇。優(yōu)選地，在環(huán)境圖像的最密集光源的列表中，對于所述光源中的每一個光源存儲其相應(yīng)的強度值、以及從對象體積的視野到所述光源的方向和/或在所述環(huán)境圖像上的分配給所述光源的多邊形鏈（polygonzug）。在該圖中通過加粗的條來闡明所確定的密集光源il1和il2。

為了產(chǎn)生要可視化的對象obj的要展示給用戶的圖像，為探測器d的相應(yīng)的可視化像素模擬、也即計算大量視線，所述視線從相應(yīng)的可視化像素出發(fā)。對于本實施例，在該圖中表明示例性的視線r1、…、r5。從探測器d的相應(yīng)的可視化像素出發(fā)的視線r1、…、r5優(yōu)選地被對準虛擬透鏡l上的隨機選取的位置并且在所選取的位置處按照透鏡l的折光力根據(jù)物理折射定律被折射。所折射的視線r1、…、r5然后被繼續(xù)跟蹤。

照明貢獻被分配給每個從可視化像素出發(fā)的視線，所述照明貢獻優(yōu)選地包含色值。色值最初以顏色白色被初始化。對于由透鏡l折射的視線分別確定：所述視線是否侵入到對象體積ov中。在本實施例中，視線r1不侵入到對象體積ov中，而其它視線r2、…、r5侵入到對象體積ov中。對于侵入到對象體積ov中的視線r2、…、r5，借助于所謂的woodcock跟蹤（woodcock-tracking）分別確定在對象體積ov之內(nèi)的散射位置sp1、…或者sp7。在woodcock跟蹤的情況下，散射概率根據(jù)對象obj的密度沿著相應(yīng)的視線隨著在對象體積ov中經(jīng)過的路徑的長度而增加。在所確定的散射位置處，相應(yīng)的視線的散射被模擬。散射改變視線的方向，這在該圖中通過在相應(yīng)的散射位置sp1、…或者sp7處的用點標出的彎折表明。尤其相應(yīng)的視線r2、…、r5無分支地被散射。以這種方式可以避免視線的要以耗費的方式計算的級聯(lián)式分支或者視線的分支樹。

在本實施例中，借助于兩個隨機過程選取散射方向，其中相應(yīng)的視線在相應(yīng)的散射位置處朝所述散射方向被散射。在此情況下，隨機過程可以尤其通過偽隨機數(shù)發(fā)生器或者準隨機數(shù)發(fā)生器來實現(xiàn)。在選取散射方向時，首先根據(jù)第一隨機過程判定：所涉及的視線是否朝所選擇的密集光源il1和il2的方向被散射、也即散射方向是否被限制于朝向密集光源il1或者il2的方向，或者是否不進行這樣的限制。在此根據(jù)所讀入的可視化參數(shù)實施第一隨機過程。在此情況下，可視化參數(shù)可以預(yù)先給定概率，其中散射方向以所述概率被限制于朝向密集光源il1和il2的方向。因此，可以通過第一隨機過程產(chǎn)生0和1之間的隨機數(shù)并且與可視化參數(shù)比較。如果隨機數(shù)小于可視化參數(shù)，那么散射方向被限制于朝向密集光源il1和il2的方向，而在另外的情況下不進行這樣的限制。

如果將散射方向限制于朝向密集光源il1和il2的方向，那么可以通過另一隨機過程選取密集光源之一以及在所述密集光源上的隨機位置。散射于是朝所述隨機位置的方向進行。可替代地或者附加地，也可以根據(jù)密集光源il1和il2彼此的或者相對于環(huán)境圖像lp1的平均強度的相對強度將散射方向限制于所述密集光源il1和il2。因此，當在環(huán)境圖像lp1中探測到特別強的光源時，可以強行實施朝所述特別強的光源方向的散射。

如果不將相應(yīng)的視線的散射限制于朝向密集光源il1和il2的方向，那么借助于第二隨機過程選取散射方向。在此情況下可以在任意的方向上準許散射。在此，散射方向可以在統(tǒng)計上相同地被分布或者根據(jù)概率密度函數(shù)被確定。這樣的概率密度函數(shù)經(jīng)常也被稱作相函數(shù)（phasenfunktion）或者pdf。對于相應(yīng)的散射位置，所述概率密度函數(shù)說明：相應(yīng)的視線以何種概率朝相應(yīng)的散射方向被散射。相函數(shù)可以從對象obj的局部材料特性、例如根據(jù)從層析x射線攝影數(shù)據(jù)推導(dǎo)的局部x射線衰減或x射線吸收按照所謂的亨斯菲爾德標度（hounsfield-skala）來推導(dǎo)。局部材料特性優(yōu)選地作為對象obj的體數(shù)據(jù)中的密度的分量（komponente）被編碼。優(yōu)選地，體數(shù)據(jù)被這樣地編碼，使得密度和從中推導(dǎo)的數(shù)據(jù)可以在對象體積ov的每個位置處并且尤其沿著視線和其散射位置高效地被內(nèi)插。在本實施例中，對于不限制于密集光源il1和il2的散射的情況，根據(jù)第二隨機過程并且根據(jù)相函數(shù)來選取散射方向。相應(yīng)的視線于是在散射位置處朝所選取的散射方向散射。

可以通過將傳遞函數(shù)（transferfunktion）應(yīng)用于優(yōu)選內(nèi)插的密度或者其分量推導(dǎo)在散射位置處的局部顏色或者強度。與較低的密度相比，傳遞函數(shù)例如可以將更暗的、更飽和的和/或不同的顏色分配給較高的密度。將在散射位置處存在的顏色與分配給相應(yīng)的散射的顏色組合、例如相乘，以便在散射位置處對在光和對象obj之間的相互作用建模。

朝所選取的散射方向散射的視線r3、…、r5借助于woodcock跟蹤被繼續(xù)跟蹤，以便從而確定下一散射位置，在所述下一散射位置處實施與在先前的散射位置的情況下相同的方法步驟。所述過程被重復(fù)，直至相應(yīng)的視線在對象體積ov中被吸收或者離開對象體積ov并且射中環(huán)境圖像lp1、lp2或者lp3之一。在此，吸收可以被建模，其方式是預(yù)先給定最大數(shù)量的散射事件，其中在超過所述最大數(shù)量時，相應(yīng)的視線被看作吸收的；或者其方式是基于散射事件的數(shù)量使用用于使相應(yīng)的視線消光（extinktion）的概率密度函數(shù)。woodcock跟蹤與基于隨機的散射的這樣的組合經(jīng)常也被稱作蒙特卡羅繪制（monte-carlo-rendering）。

如果視線射中環(huán)境圖像lp1、lp2和/或lp3，那么根據(jù)在視線到所述環(huán)境圖像上的射中點處所述環(huán)境圖像的強度值來確定所述視線對相應(yīng)的可視化像素的照明貢獻。根據(jù)所述視線的散射類型來確定：環(huán)境圖像lp1、lp2和lp3中的哪一個被考慮用于確定相應(yīng)的視線的照明貢獻。

在本實施例中，借助于未經(jīng)過濾的環(huán)境圖像lp1來確定未被散射的視線的照明貢獻。相應(yīng)地，根據(jù)反射環(huán)境圖像lp2來確定僅被反射的視線的照明貢獻并且根據(jù)漫射環(huán)境圖像lp3來確定以透射方式散射的視線的照明貢獻。如果視線在密集光源il1或il2之一的方向上離開對象體積ov，那么可替代地或者附加地也可以根據(jù)在密集光源的列表中所存儲的、所述密集光源的強度來確定所述視線的照明貢獻。

以可視化像素方式統(tǒng)計地對大量所跟蹤的視線取平均。當其它視線在可視化的過程中被計算時，所生成的圖像的質(zhì)量逐漸地改善、也即統(tǒng)計地引起的圖像噪聲在模擬過程中減少。

在本實施例中，離開透鏡l的視線r1不射中對象體積ov，而是作為不被散射的視線射中未經(jīng)過濾的環(huán)境圖像lp1。這也適用于視線r2，所述視線r2雖然透過對象體積ov，但是在那里不被散射并且因此同樣地根據(jù)在射中點處環(huán)境圖像lp1的強度獲得其照明貢獻。

視線r3在對象體積ov中首先在散射位置sp1處透射地被散射。在此，首先根據(jù)第一隨機過程判定：散射方向不被限制于密集光源il1和il2，而是借助于第二隨機過程從所有圍繞的方向中來選取。接著，視線r3在散射位置sp3處再次透射地被散射，其中根據(jù)第一隨機過程判定：選取散射方向被限制于密集光源il1和il2。在限制于密集光源il1和il2之后，根據(jù)另一隨機過程首先選取第一密集光源il1，并且此外選取視線r3在密集光源il1上的基于隨機的射中點。在此情況下，選取優(yōu)選地根據(jù)密集光源il1和il2的所存儲的強度進行。只要視線r3在第二散射之后朝密集光源il1的方向離開對象體積ov，那么在視線r3到環(huán)境圖像lp1上的射中點處密集光源il1的強度可以作為照明貢獻被分配給所述視線r3。由于在散射位置sp1和sp2處的透射式散射，透射式散射類型被分配給視線r3。由于透射式散射類型，替代于或者附加于密集光源il1的照明貢獻，也可以選取漫射環(huán)境圖像lp3，以便根據(jù)在視線r3的射中點處環(huán)境圖像lp3的強度值來確定視線r3的照明貢獻。在該圖中通過視線r3的用虛線畫出的延續(xù)（fortsetzung）表明漫射環(huán)境圖像lp3的這樣的選取。

在視線r4離開對象體積ov之前，該視線r4在對象體積ov之內(nèi)僅一次、更確切地說以反射方式在隱式表面is處被散射。由于反射式散射，反射式散射類型被分配給視線r4，并且所述視線r4的照明貢獻根據(jù)反射環(huán)境圖像lp2、也即根據(jù)在視線r4的射中點處環(huán)境圖像lp2的強度值被確定。

對于射中環(huán)境圖像或者密集光源il1和il2的視線、這里r1、…、r4，將相應(yīng)的照明貢獻與分配給相應(yīng)的視線的顏色組合、例如相乘，并且加到分別所分配的可視化像素上。

視線r5在對象obj的內(nèi)部中在散射位置sp4、…、sp7處被散射，并且之后在對象obj之內(nèi)例如由于在最后的散射位置sp7附近高的局部密度而被吸收。只要視線r5在所有的散射事件之后保留在對象體積ov之內(nèi)，那么所述視線r5不獲得照明貢獻。

視線r5首先在散射位置sp4處透射地被散射，其中根據(jù)第一隨機過程判定：散射方向被限制于密集光源il1和il2。接著，根據(jù)另一隨機過程來選取指向密集光源il2的方向。在朝所述所選取的散射方向繼續(xù)跟蹤視線r5的情況下，視線r5射中隱式表面is，并且在那里在散射位置sp5處以反射方式被散射。在所述反射式散射的情況下，相對于其它散射方向高度地優(yōu)選沿著按照物理反射定律的反射方向的散射方向。以反射方式散射的視線r5因此在一定程度上以概率性方式被聚焦到通過反射定律預(yù)先給定的反射方向上。在繼續(xù)跟蹤如此散射的視線r5的情況下，確定另一散射位置sp6，在所述另一散射位置sp6處根據(jù)第一隨機過程判定：不將可用的散射方向限制于密集光源il1和il2。因此，根據(jù)另一隨機過程從所有圍繞的方向中選取散射方向，并且使視線r5朝所述方向散射。接著，確定另一散射位置sp7，并且根據(jù)第一隨機過程判定：將散射限制在密集光源il1和il2的方向上。在朝所述方向散射之后，視線r5（如上面已經(jīng)提及的）在對象obj中被吸收。

由于視線r5在散射位置sp4處朝密集光源il2方向散射，視線r5射中所述隱式表面is并且由所述隱式表面is反射，這最終導(dǎo)致所述視線r5的吸收，其中所述密集光源il2在一定程度上從視線r5的角度來看處于隱式表面is之后。由此可以看出，在一定程度上所有從密集光源il1的角度來看位于隱式表面is之后的散射位置（至少在朝所述密集光源il2方向的散射判定的情況下）由隱式表面is遮蔽。以這種方式可以實現(xiàn)陰影的切合實際的表示，其中由密集光源il1或il2在對象obj中的障礙處投下所述陰影。

探測器d的可視化像素構(gòu)成可視化圖像緩沖器，所述可視化圖像緩沖器包含所有視線的統(tǒng)計上、例如算數(shù)取平均的照明貢獻。所述可視化圖像緩沖器以連續(xù)的方式被展示給用戶，并且繼續(xù)地通過計算背景中的其它視線被改善。如果可視化參數(shù)、諸如所設(shè)定的陰影強度或者虛擬攝像機的位置改變，那么可視化圖像緩沖器可以被刪除并且視線的計算或者模擬被重新開始。因為視線和照明貢獻可以彼此獨立地被計算，所以按照本發(fā)明的可視化方法可以良好地被并行化，并且因此有效地在多核架構(gòu)上或者在大規(guī)模并行工作的圖形卡上被實施。

通過將蒙特卡羅方法用于視線跟蹤或者顏色跟蹤，本發(fā)明可以考慮通過對象體積ov的任意光程，并且模仿復(fù)雜的照明效應(yīng)和攝像機模型。尤其可以通過組合根據(jù)第一隨機過程所控制的照明方法、也即朝所選擇的密集光源的方向散射或者朝環(huán)境圖像的任意方向散射，來組合兩種照明方法的優(yōu)點。在此情況下，一方面環(huán)境圖像的使用導(dǎo)致顯得非常自然的可視化，并且另一方面強行實施朝密集光源方向散射導(dǎo)致非常切合實際的陰影表示。陰影表示的強度此外可以通過用戶以簡單的方式改變。