分层式非序列光线追迹方法技术

本发明专利技术提供一种分层式非序列光线追迹方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对光线系统中的光线进行追迹以获取光线信息，并对光线信息进行预处理。S2、对光学系统的表面属性进行分层并对每一层分别设置权重值和开关，以实现出射光线的生成和控制。S3、对入射光线在每一层的光线能量进行分配。S4、对入射光线进行分层式非序列追迹，并依据分层优先级分配GPU计算。S5、重复步骤S4，直到所有最大梯度值的光线追迹完成，光线追迹结束，得到非序列光线追迹结果并计算接收面内每个单元格内的照度，通过查询光线分层来源，最终实现光线来源分析。本发明专利技术具有路径分析方便、计算速度快、追迹过程易控制的优点。易控制的优点。易控制的优点。

【技术实现步骤摘要】
分层式非序列光线追迹方法


[0001]本专利技术涉及光学
，特别涉及一种分层式非序列光线追迹方法。

技术介绍

[0002]随着光学系统指标需求的提高，光学系统外部杂散光仿真和分析也被广泛的应用在各类高像质、高杂散抑制比的光学系统当中。光学系统外部杂散光仿真和分析主要通过非序列光线追迹技术，将杂散光转化为带有方向、能量的光线，追迹所有外部杂散光光线，并在像面处进行统计最后得到杂散光的路径和结果。
[0003]目前，传统的非序列光线追迹技术较多针对的是以图形渲染为目的的光线追迹技术，且现有的非序列光线追迹直接遍历所有光线从而完成光源到接收器的计算。以渲染方程为核心的技术以视觉效果和逼真程度为主要目的，不适用于高精度、高效分析光学系统杂散光。传统的非序列光线遍历追迹方法在速度上和分析能力上，受到遍历法的影响，每条光线均需追迹完成才能进行下一条光线追迹。因此，存在着追迹过程不能打断，追迹结果来源不易分析，追迹速度收到光线数量和能量阈值影响大的问题。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术的目的是提出一种分层式非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分层式非序列光线追迹方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对光线系统中的入射光线进行追迹以获取光线信息；S2、对所述光学系统的表面属性进行分层并对每一层分别设置权重值和开关，以实现出射光线的生成和控制；S3、根据所述光学系统表面属性分层后的权重信息对入射光线在每一层的光线能量进行分配；S4、根据所述步骤S3中的能量分配原则对出射光线进行分层式非序列追迹，并依据分层优先级分配GPU计算；S5、重复所述步骤S4，直到所有最大梯度值的光线追迹完成，光线追迹结束，得到非序列光线追迹结果并计算接收面内每个单元格内的照度，通过查询光线分层来源，最终实现光线来源分析。2.根据权利要求1所述的一种分层式非序列光线追迹方法，其特征在于，所述每条光线信息包括：光源起始坐标(x，y，z)、光线方向向量(l，m，n)、光线携带能量E、光线分层来源。3.根据权利要求2所述的一种分层式非序列光线追迹方法，其特征在于，在所述步骤S2中将所述光学系统的表面属性分为三层，分别为：将反射类光线和透射光线划分为斯涅耳层，前向散射光线和后向散射光线划分为散射层，吸收光线分为吸收层；并分别设置斯涅耳层权重值k
snell
、散射层权重值k
scatter
、吸收层权重值k
absorb
和分层开关。4.根据权利要求3所述的一种分层式非序列光线追迹方法，其特征在于，在所述步骤S3中：所述斯涅耳层光线能量分配公式如下：Φ
snell
＝Φ
in
*k
snell
＝Φ
t
+Φ
r
Φ
t
＝Φ
snell
*TΦ
r
＝Φ
snell
*R其中，k
snell
为所述斯涅耳层权重值；T为透射率，R为反射率；Φ
snell
为所述斯涅耳层光线能量；Φ
in
为入射光线能量；Φ
r
为所述斯涅耳层透射光线能量；Φ
t
为所述斯涅耳层反射光线能量。5.根据权利要求4所述的一种分层式非序列光线追迹方法，其特征在于，在所述步骤S3中：所述散射层光线能量分配公式如下：Φ
s...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘铭鑫，张新，胡铭钰，史广维，闫磊，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：