基于舍选抽样BRDF离散数值的散射光线追迹方法

作     者：乔文佑 高志山 袁群 朱丹 许宁晏 伦旭磊 车啸宇 QIAO Wenyou;GAO Zhishan;YUAN Qun;ZHU Dan;XU Ningyan;LUN Xulei;CHE Xiaoyu

作者机构：南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094 

基　　金：国家重点研发计划(No.2019YFB2005500) 国家自然科学基金(Nos.62175107,U1931120) 江苏省六大人才高峰项目(No.RJFW‒019) 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室基金(No.KLOMT190201) 上海在线检测与控制技术重点实验室基金(No.ZX2021102) 

出 版 物：《光子学报》 (Acta Photonica Sinica)

年 卷 期：2023年第52卷第4期

页      码：148-157页

摘      要：提出了一种基于表面双向反射分布函数(BRDF)离散测量值直接追迹散射光线的方法,以各向同性表面为例,先对随散射角离散变化的表面BRDF离散测量数据组做空间坐标转换,由散射角半球空间转换到方向余弦空间;再通过等间距赋值插等值方式得到方向余弦空间内分布的BRDF数据;然后,利用舍选抽样法不受限于累积分布函数(CDF)求解过程的优点,设计新的散射概率模型,以方向余弦空间内BRDF数值比表示离散光线的概率分布,设定检验条件筛选出散射光线的空间坐标,实现散射光线追迹。为验证本文方法的准确性与适用性,设置相同的入射角、追迹光线数量等仿真参数,编制了本文光线追迹方法的仿真程序,对不同光机元器件建模仿真,对比商用LightTools软件的仿真结果,计算二者的通用质量指数UQI作为比对评价指标。结果表明,基于舍选抽样BRDF离散数值的散射光线追迹方法,运算结果数据准确,与商用LightTools软件的仿真结果相比,UQI值均在0.998以上,且波动范围小,本方法具有良好地适用性。

主 题 词：光线追迹 双向反射分布函数 蒙特卡洛法 舍选抽样法 

学科分类：08[工学] 0714[0714] 0825[工学-环境科学与工程类] 0803[工学-仪器类] 0701[理学-数学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/gzxb20235204.0429001

馆 藏 号：203122281...