| maoxianglong |
2015-06-27 12:07 |
自由光學(xué)曲面自動設(shè)計(jì)與仿真（二）：三維曲面反饋修正
現(xiàn)有的大多數(shù)的方法是基于點(diǎn)光源設(shè)計(jì)自由光學(xué)曲面，當(dāng)我們用實(shí)際光源文件進(jìn)行仿真的時(shí)候，光學(xué)系統(tǒng)的性能便會偏離預(yù)期，一方面是由于自由光學(xué)曲面本身構(gòu)建過程中存在的法線矢量偏差，另一方面是由于光源偏離理想而引入的偏差。為了改善光學(xué)系統(tǒng)的性能，需要采用優(yōu)化的方法，一種是自動優(yōu)化法，通常需要成百上千次迭代，另一種比較有效的方法是反饋修正法，通常只需要幾次迭代便可以在很大程度上改善光學(xué)系統(tǒng)的照明效果。 ^RAst1q7
2-s ,PQno^
考慮給予能量映射網(wǎng)格的自由光學(xué)曲面設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)過程主要分為以下幾個(gè)部分：（1）基于能量守恒方程一一對應(yīng)的劃分好光源和目標(biāo)之間的等能映射網(wǎng)格，在這里可以先劃分光源發(fā)光空間網(wǎng)格（uv），再對應(yīng)的劃分目標(biāo)照明平面的網(wǎng)格（xy），即uv-xy劃分，也可以逆向劃分，即xy-uv劃分。（2）基于上述映射關(guān)系，我們就可以基于Snell定律數(shù)值求解自由曲面表面數(shù)據(jù)點(diǎn)。目前常用的是幾何迭代法還有解微分方程的方法。由于映射關(guān)系劃分的隨意性，通常由此獲得的曲面離散點(diǎn)的法線矢量場不滿足曲面連續(xù)性條件，這時(shí)候通常需要引入非連續(xù)曲面，如果強(qiáng)制將曲面變光滑就會引入曲面法線矢量誤差，從而影響系統(tǒng)的性能。當(dāng)然，目前已經(jīng)有很多種方式來獲得一種可以滿足曲面連續(xù)性條件的映射關(guān)系，如橢球面拼接優(yōu)化法等，甚至可以直接求解monge-ampere方程。在這里，我們采用反饋修正法來補(bǔ)償這種誤差。（3）構(gòu)建出來曲面數(shù)據(jù)點(diǎn)之后就可以在建模軟件中進(jìn)行建模，通常采用NURBS曲面都離散點(diǎn)進(jìn)行插值擬合，為了使得設(shè)計(jì)更加自動化，我們用計(jì)算軟件MATLAB調(diào)用建模軟件Rhinos直接進(jìn)行建模并輸出igs模型，進(jìn)而我們可以用MATLAB調(diào)用光線追跡軟件對模型進(jìn)行仿真，并用MATLAB調(diào)用仿真產(chǎn)生的照度或光強(qiáng)分布結(jié)果等，并用來對預(yù)設(shè)的映射關(guān)系進(jìn)行反饋修正。 mXt sP1
*39Y1+=)$$
所有的過程中，MATLAB是核心，兼顧計(jì)算、建模、光線追跡以及反饋優(yōu)化。為增強(qiáng)代碼的擴(kuò)展性，可以考慮將mapping的劃分、surface的構(gòu)建、Simulation和后續(xù)的Feedback進(jìn)行分塊。所有過程都是自動完成的，只需要設(shè)定一個(gè)截止條件即可。 @SjISZw _
[attachment=63971] y'((
tBWa!
[attachment=63972] [attachment=63977] [attachment=63968] [attachment=63969] [attachment=63970] mSm:>hBd
|
|
學(xué)習(xí)�。。�！