一种基于可微分渲染的非球面透镜设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于可微分渲染的非球面透镜设计方法。具体步骤如下：(1)利用含校正因子的球面方程式对非球面透镜建模，然后使用泊松曲面重建算法得到其对应的三维模型；(2)把非球面透镜对应的三维模型加载至基于光线追踪的可微分渲染系统中，渲染预设场景通过非球面透镜后的生成图像；(3)完善可微分渲染系统的内部计算图，在生成图像和非球面透镜设计参数之间建立映射关系；(4)计算生成图像和参考图像的损失函数，通过梯度下降法对非球面透镜的设计参数进行优化。本发明专利技术基于光线追踪联合梯度优化的思路，实现了一种无需依赖于近轴光学且可拓展性强的非球面透镜设计方法。光学且可拓展性强的非球面透镜设计方法。光学且可拓展性强的非球面透镜设计方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可微分渲染的非球面透镜设计方法


[0001]本专利技术涉及计算摄像学和计算机图形学领域，尤其涉及一种基于可微分渲染的非球面透镜设计方法。

技术介绍

[0002]近年来，非球面透镜在相机镜头、眼镜和光学读写头等产品中被大量采用。相比于球面透镜，非球面透镜最显著的优势在于可以修正球面透镜在准直和聚焦系统中所带来的球差。通过调整曲面常数和非球面系数，非球面透镜可以最大限度地消除球差。
[0003]现有的非球面透镜设计方法，普遍基于ZEMAX和Code V等光学设计软件对不同区域或深度所对应的点扩散函数进行优化。该类设计方法强调对点扩散函数形状的直接优化，忽略了透镜的应用场景和成像质量。

技术实现思路

[0004]针对以上现有非球面透镜设计方法的缺陷，本专利技术的目的在于提出一种基于可微分渲染的非球面透镜设计方法。
[0005]为达上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种基于可微分渲染的非球面透镜设计方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1，利用含校正因子的球面方程式对非球面透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可微分渲染的非球面透镜设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，利用含校正因子的球面方程式对非球面透镜建模，然后使用泊松曲面重建算法得到其对应的三维模型，其中，含校正因子的球面方程式用于计算非球面透镜面上各个采样点的空间坐标和法向量，泊松曲面重建用于求解采样点对应的透镜表面；步骤2，将步骤1所构建的三维模型加载至基于光线追踪的可微分渲染系统中，渲染预设场景通过非球面透镜后的生成图像；步骤3，完善所述可微分渲染系统的内部计算图，在生成图像和非球面透镜设计参数之间建立映射关系；步骤4，计算生成图像和对应的参考图像的损失函数，通过梯度下降法对非球面透镜的设计参数进行优化。2.根据权利要求1所述的一种基于可微分渲染的非球面透镜设计方法，其特征在于，步骤1中，给定一个笛卡尔坐标系(x,y,z)，z轴与光轴重合，(x,y)组成了与光轴垂直的平面，令ρ＝x2+y2，所述含校正因子的球面方程式如下：其中c表示非球面透镜面的中心曲率，κ表示圆锥系数，a
2i
表示校正因子中的高阶系数。3.根据权利要求1所述的一种基于可微分渲染的非球面透镜设计方法，其特征在于，步骤1中，所述泊松曲面重建算法通过将非球面透镜表面的离散采样点信息转化到连续可积的表面函数上，从而构造出拟合程度高的隐式表面。4.根据权利要求1所述的一种基于可微分渲染的非球面透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳涛，黄志炜，胡雪梅，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：