SimLOD代码精读(二)建立Octree之Splitting Pass分裂阶段

发布于:2025-07-01 ⋅ 阅读:(20) ⋅ 点赞:(0)

SimLOD (Similarity-based Level of Detail) 是一种基于相似性的多层次细节(LOD)算法,主要用于大规模3D点云或网格数据的动态简化。它通过分析数据相似性来自适应地调整细节层次,在保持视觉保真度的同时显著提升渲染效率。

Code Link:m-schuetz/SimLOD: Simultaneous LOD Generation and Rendering for Point Clouds

Paper Link:

[2310.03567] SimLOD: Simultaneous LOD Generation and Rendering

SimLOD代码精读(一)建立Octree之Counting Pass计数阶段-CSDN博客 

Splitting Pass

  doSplitting 函数的主要功能是处理需要分裂的节点(spillingNodes),将每个节点分裂成 8 个子节点,并进行相应的初始化操作。同时,它还会处理点数据的回收和占用网格(OccupancyGrid)的分配。 注意!待分裂的节点中的点数据,在counting阶段已经加入到了spilling溢出缓冲区中,这里就不再进行拷贝了。 只需要把分裂节点的点数据清除,换成voxel数据。SplittingPass操作也是并行执行的。

        对所有待分裂的节点:

1)添加8个子节点,给子节点编号,值初始化,name初始化;

2)添加待分裂节点和8个子节点的继承关系;

3)待分裂节点中点数据清空,chunk回收另作他用;

4)待分裂节点的grid启用,换成voxel掩膜数据,使用128*128*128/32个int32来表示

        本文精读的代码位于 modules\progressive_octree\progressive_octree_voxels.cu。在代码中已加入了详细的注释

/**
 * @param nodes				所有的节点起始地址
 * @param spillingNodes		溢出的节点=需要分裂的节点
 * @param numSpillingNodes	溢出节点的个数
 *
 * @return 返回说明         这里好像没有给出返回值呢
 *     -<em>false</em> fail   
 *     -<em>true</em> succeed 
 */
bool doSplitting(Node* nodes, Node** spillingNodes, uint32_t* numSpillingNodes){
	auto grid = cg::this_grid();

	// 注意!待分裂的节点中的点数据,在counting阶段已经加入到了spilling溢出缓冲区中,这里就不再进行拷贝了。
	// 只需要把分裂节点的点数据清除,换成voxel数据。

	// split the spilling nodes
	// PRINT("split %i spilling nodes \n", *numSpillingNodes);
	// 遍历所有需要分裂的节点,并创建8个子节点
	// spillNodeIndex 是当前正在处理的节点的索引。取值为0,1,2,...,*numSpillingNodes-1
	processRange(*numSpillingNodes, [&](int spillNodeIndex){
		Node* spillingNode = spillingNodes[spillNodeIndex];

		// create child nodes 总的节点数+8,注意childOffset是+8之前的numNodes值
		uint32_t childOffset = atomicAdd(&stats->numNodes, 8);
		// 对这8个子节点进行初始化
		for(int i = 0; i < 8; i++){
			// 三位二进制数,从高位到低位分别对应X、Y、Z轴
			// 例如,XYZ坐标索引为000b,则子节点索引为0 cx=0,cy=0,cz=0
			// 例如,XYZ坐标索引为100b,则子节点索引为4 cx=1,cy=0,cz=0
			int cx = (i >> 2) & 1;
			int cy = (i >> 1) & 1;
			int cz = (i >> 0) & 1;

			Node child;
			child.counter = 0;    // 子节点目前一定是叶子节点,点计数初始化为0 为啥有一个counter,还有一个numPoints?
			child.numPoints = 0;  // 子节点目前没有点,点数初始化为0
			child.points = nullptr;
			memset(&child.children, 0, 8 * sizeof(Node*)); // 初始化子节点的指针数组
			child.level = spillingNode->level + 1; // 子节点的层级等于父节点的层级+1

			// 子节点的X坐标等于父节点的X坐标乘以2加上cx
			// 以X方向为例,这是因为每增加一层,X方向的坐标索引区间会加一倍,比如第1层X坐标只有0或1,
			// 第2层X坐标有0、1、2或3,第3层X坐标有0、1、2、3、4、5、6、7,以此类推。
			child.X = 2 * spillingNode->X + cx; 
			child.Y = 2 * spillingNode->Y + cy;
			child.Z = 2 * spillingNode->Z + cz;
			child.countIteration = 0; // 当前节点第几遍参与计数,子节点刚刚生成,还没有参与计数,初始化为0
			
			// 给节点起名字,这里的名字是有讲究的,因为节点的名字是由它所在的层级和子节点的索引组成的
			// 起名字的时候,先copy父节点的名字,然后在level位置上加上子节点的索引,比如000b的父节点的名字叫做0,
			// 这样的话,也可以根据名字直接得出这个节点到根节点的追溯路径
			memcpy(&child.name[0], &spillingNode->name[0], 20);
			child.name[child.level] = i + '0'; // 
			// child.voxels = Array<Point>();
			child.numVoxels = 0; // 节点对应的有效立方块数目初始化为0
			child.numVoxelsStored = 0; // 当前存储的Voxel数目初始化为0
			
			nodes[childOffset + i] = child; // 给nodes总表的新节点赋值

			spillingNode->children[i] = &nodes[childOffset + i]; // 给分裂节点(作为父节点)的子节点赋值
		}

		// return chunks to chunkQueue
		// 将溢出节点中的所有点数据 (node->points) 并行拷贝到全局数组 spilledPoints
		Chunk* chunk = spillingNode->points;
		while(chunk != nullptr){
			
			Chunk* next = chunk->next;
			
			chunk->next = nullptr;
			int32_t oldIndex = atomicAdd(&stats->numAllocatedChunks, -1); // numAllocatedChunks维护当前使用的Chunk数目
			// stats->numAllocatedChunks与chunkQueue的实际使用长度保持一致
			int32_t newIndex = oldIndex - 1;
			chunkQueue[newIndex] = chunk;

			chunk = next;
		}

		spillingNode->numPoints = 0;
		spillingNode->points = nullptr;

		// allocate occupancy grid for the spilled node
		// 分裂之后,节点不再存点了,改存立方体,立方体的数目为128*128*128,使用128*128*128个bit存储,若用int32存储的话,
		// 需要int32的数量为128*128*128/32=65536,每个bit表示一个立方体的状态,
		if(spillingNode->grid == nullptr){
			spillingNode->grid = (OccupancyGrid*)allocator_persistent->alloc(sizeof(OccupancyGrid));
		}
	});

	grid.sync();

	// clear the newly allocated occupancy grids
	// 对新生成的所有voxel进行初始化,全部清零,numElements表示需要清零的元素数目
	// 其值为*numSpillingNodes * (128*128*128 / 32u);
	// 其中*numSpillingNodes表示需要分裂的节点数目,128*128*128表示每个节点对应的立方体数目,32u表示使用int32进行存储
	uint32_t numElements = *numSpillingNodes * (GRID_NUM_CELLS / 32u);
	// numElements = 1;
	// PRINT("clear new occupancy grids, %u elements \n", numElements);
	grid.sync();
	processRange(numElements, [&](int cellIndex){
		int gridIndex = cellIndex / (GRID_NUM_CELLS / 32u);
		int localCellIndex = cellIndex % (GRID_NUM_CELLS / 32u);

		Node* spillingNode = spillingNodes[gridIndex];

		spillingNode->grid->values[localCellIndex] = 0;
	});
}

void expand(
	Node* root, Point* points, int numPoints, 
	float3 octreeMin, float3 octreeMax, float octreeSize,
	Node* nodes, 
	Node** spillingNodes, uint32_t* numSpillingNodes,
	Point* spilledPoints, uint32_t* numSpilledPoints,
	uint32_t batchIndex
){
	auto grid = cg::this_grid();
	for(int i = 0; i < 20; i++){ // 计数-分裂-计数-分裂,交替进行,最多迭代执行20遍

		grid.sync();

		bool isFinished = doCounting(root, points, numPoints, 
			octreeMin, octreeMax, octreeSize,
			nodes, 
			spillingNodes, numSpillingNodes, 
			spilledPoints, numSpilledPoints,
			batchIndex + 1);

		grid.sync();

		// 待分裂节点数为0,跳出循环,expand阶段结束。
		if(isFinished) break;

		doSplitting(nodes, spillingNodes, numSpillingNodes);

		grid.sync();
	}

	grid.sync();
}

 


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