Разработка алгоритмов и программных средств моделирования оптических систем на основе технологии рассеивающих микроэлементов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.11, кандидат физико-математических наук Жданов, Дмитрий Дмитриевич
- Специальность ВАК РФ05.13.11
- Количество страниц 138
Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Жданов, Дмитрий Дмитриевич
Содержание.
Введение.
Введение.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей», 05.13.11 шифр ВАК
Развитие теории проектирования, разработка и реализация новых принципов функционирования оптических и термографических устройств регистрации и отображения с линейной записью информации2004 год, доктор технических наук Алехин, Владимир Александрович
Научные основы разработки высокотехнологичной системы производства анизотропных пленок на основе упорядоченных супрамолекулярных структур2006 год, кандидат технических наук Хавруняк, Игорь Васильевич
Программные технологии синтеза реалистичных изображений2006 год, доктор физико-математических наук Галактионов, Владимир Александрович
Электродинамические модели сложных электрофизических объектов и эффективные методы расчета их полей рассеяния2004 год, доктор физико-математических наук Кисель, Владимир Николаевич
Математическое моделирование процессов переноса излучения в многослойных средах с подвижными рассеивателями2011 год, кандидат физико-математических наук Старухин, Павел Юрьевич
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка алгоритмов и программных средств моделирования оптических систем на основе технологии рассеивающих микроэлементов»
Физически аккуратное моделирование распространения света в оптической системе.11
Цель и основные задачи работы.15
Научная новизна работы.16
Практическая значимость.16
Апробация работы и публикации.17
Структура диссертации.17
Похожие диссертационные работы по специальности «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей», 05.13.11 шифр ВАК
Оптические и динамические характеристики жидкокристаллических и биологических сред2010 год, доктор физико-математических наук Симоненко, Георгий Валентинович
Исследование и разработка способов повышения разрешающей способности вибрационной сейсморазведки2005 год, доктор технических наук Колесов, Сергей Васильевич
Лазерная диагностика турбулентности1997 год, доктор физико-математических наук Смирнов, Владимир Иванович
Комплекс прецизионных методов и устройств контроля оптических элементов и многокомпонентных центрированных систем на основе осевых синтезированных голограмм2002 год, доктор технических наук Лукин, Анатолий Васильевич
Структура и термооптические свойства эмульсий нематических жидких кристаллов2013 год, кандидат физико-математических наук Лукин, Александр Владимирович
Заключение диссертации по теме «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей», Жданов, Дмитрий Дмитриевич
Основные результаты работы состоят в следующем:
1. Предложена оригинальная концепция моделирования оптических систем, основанная на понятии оптических элементов. Разработан универсальный интерфейс интеграции оптических элементов в системы оптического моделирования.
2. В рамках спроектированного интерфейса разработаны алгоритмические и программные решения для геометрического и волнового подходов к моделированию распространения света в поверхностных и объемных рассеивающих элементах.
3. На основе разработанных алгоритмических и программных средств создан программный комплекс оптического моделирования, который по сравнению с другими реализациями значительно расширяет круг моделируемых реальных оптических систем и обеспечивает более высокие скорости и точности их расчета. 4. Разработанный программный комплекс внедрен в ряде организаций и компаний для расчета осветительных систем жидкокристаллических дисплеев и панелей автомобильных приборов.
Благодарности
Автор выражает благодарность научному руководителю В.А. Галактионову за содействие и помощь в работе, А.Г. Волобою и С.В. Ершову за ценные консультации, а также всему коллективу отдела машинной графики ИПМ им. М.В. Келдыша РАН за плодотворные совместные обсуждения, способствовавшие реализации идей диссертации.
Заключение
В работе разработана оригинальная концепция моделирования сложных оптических систем на основе понятия оптического элемента. Для интеграции оптического элемента в основные системы оптического моделирования был разработан универсальный программный интерфейс. Данный программный интерфейс позволяет реализовывать как лучевые, так и волновые решения для обеспечения высокой эффективности и точности моделирования оптических элементов, как с поверхностным, так и с объемным рассеиванием. На основании разработанных алгоритмов и интерфейсов был создан программный комплекс оптического моделирования, который позволяет осуществлять эффективное и физически аккуратное моделирование реальных сложных светопроводящих систем, содержащих рассеивающие элементы. Разработанный программный комплекс был внедрен в ряде организаций и компаний для моделирования и проектирования осветительных систем жидкокристаллических дисплеев.
Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Жданов, Дмитрий Дмитриевич, 2006 год
1. Волобой А.Г., Галактионов В.А., Машинная графика в задачах автоматизированного проектирования // «Информационные технологии в проектировании и производстве», № 1, 2006, стр. 64-73.
2. Breault Research Organization (ASAP), http://www.breanlt.com/software/software-overview.php
3. Optical Research Associates (LightTools), http://www.opticalres.com/lt/ltprodds f.html
4. OPTIS (SPEOS), http://www.optis-world.eom/G Q.asp?soft id=l5. 3D textures, SPEOS, OPTIS,http://ntdd211 Q.fm.netbenefit.co.uk/WebData/3dtextures%20v2.pdf
5. Sergey Ershov, Dmitry Zhdanov. Efficient Application of Optical Objects in Light Simulation Software / 15-th International Conference on
6. Computer Graphics and Vision GraphiCon-2005, Novosibirsk, June 21 24, 2005. Conference Proceedings p. 284-288.
7. SPECTER Computer-Based Optical Modeling and Design System. http://www.integra.jp/eng/products/specter/index.htm
8. A.Khodulev, E.Kopylov Physically accurate lighting simulation in computer graphics software / Proc. GraphiCon'96 The 6-th International Conference on Computer Graphics and Visualization, St.Petersburg, 1996, p. 111-119.
9. А.Г. Волобой, В.А. Галактионов, К.А. Дмитриев, Э.А. Копылов. Двунаправленная трассировка лучей для интегрирования освещенности методом квази- Монте Карло // "Программирование", № 5, 2004, с. 25-34.
10. Lambda Research Corporation (TracePro), w ww. lamdares. com/products/tracepro.11. (НИО-7) ЗАО "НИИИН МНПО "СПЕКТР", Негатоскопы. http://www.nio7spectr.ru/firstpage.htm
11. Andrei B.Khodulev, E.Kopylov, Dmitry D.Zhdanov. Requirements to the Scene Data Base / The 8-th International Conference on Computer Graphics and Visualization, Moscow, Russia, September 7-11, 1998.
12. А.Г.Волобой, В.А.Галактионов, Д.Д.Жданов Технология оптических элементов в компьютерном моделировании оптико-электронных приборов // "Информационные технологии в проектировании и производстве", № 3, 2006, с. 46-56.
13. Д. С. Волосов, М. В. Цивкин. Теория и расчет светооптических систем проекционных приборов // «Искусство», Москва 1960.
14. Г. Г. Слюсарев. Методы расчета оптических систем // Машиностроение, Ленинградское отделение 1969.
15. С. А. Родионов. Автоматизация проектирования оптических систем // Машиностроение, Ленинградское отделение 1982.
16. А. П. Грамматин, А. Б. Деген. Методика расчета оптических систем с использованием ЭВМ // ОМП, 1974, № 2, с. 66-65.
17. Н. В. Цено. Автоматический метод расчета сложных оптическтих систем // ОМП, 1966, № 9, с. 10.
18. М. Gan, D. Zhdanov, V. Novoselskiy, S. Ustinov, A. Fedorov, I. Potyemin. DEMOS: new possibility for design and modeling of complex optical systems //Proc. SPIE Vol. 1780, p. 517-522, 1993.
19. M. Gan, D. Zhdanov, V. Novoselskiy, S. Ustinov, Fedorov Alexander, 1. Potyemin, S. Bezdidko. Design of optical systems with HOE by DEMOS program //Proc. SPIE Vol. 1574, p. 254-260, 1991.
20. M. Gan, D. Zhdanov, V. Novoselky. New features of DEMOS software for design of optical systems with nonconventional optical elements // Proc. SPIE Vol. 2169, p. 120-125, 1994.
21. Breault, R. P.; Greynolds, A. W.; Lange, S. R. APART/PADE version 7 A deterministic computer program used to calculate scattered and diffracted energy // Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 1981, p. 50-63.
22. Fender, J. S. Stray radiation analysis programs /GUERAP III -APART/PADE/ A user's viewpoint // Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 1981, p. 94-103.
23. Goral C.M, Torrance K.E., Greenberg D.P., Battaile B. Modelling the interaction of light between diffuse surfaces / ACM Computer Graphics (SIGGRAPH '84), Vol. 18, № 3, 1984, pp. 213-222.
24. Cohen M.F., Greenberg D.P, Immel D.S, Brock P.J. An efficient radiosity approach for realistic image synthesis // IEEE Computer Graphics and Applications, Vol. 6, № 2, 1986.
25. M.Pharr, G.Humphreys Physically Based Rendering. From theory to implementation // Morgan Kaufmann, 2004.
26. Edward R. Freniere, G. Groot Gregory, and Richard A. Hassler. Edge diffraction in Monte Carlo ray tracing // Proceedings of SPIE, Volume 3780, Denver, 1999.
27. Richard A. Hassler, G. Groot Gregory, Edward R. Freniere. Modeling Birefringence in Opto-Mechanical Design and Analysis Software // Proceedings of SPIE, Volume 4769, Denver, 2002.
28. Банковский Ю.М., Галактионов В. А. О некоторых фундаментальных проблемах компьютерной (машинной) графики // "Информационные технологии и вычислительные системы", № 4, 2004, стр.3-24.
29. Freniere, Е. R. Simulation of stray light in optical systems with the GUERAP III // Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 1981, p. 78-85.
30. Appel A. Some Techniques for Shading Machine Renderings of Solids // AFIPS 1968 Spring Joint Computer Conference Proceeding, pp. 37-45.
31. Whitted T. An Improved Illumination Model for Shaded Display // Communication of ACM, Vol. 23, № 6, June 1980, pp. 343-349.
32. Cook R.L., Torrance K.E. A reflectance model for computer graphics // Computer Graphics, Vol. 15, № 3,1981, pp. 307-316.
33. Nishita Т., Okamura I., Nakamae E. Shading model for point and linear sources // ACM Transactions on Graphics, Vol. 4, № 2, 1985, pp. 124146.
34. GSOLVER, http://www.gsolver.com/gsprod.html
35. Michael J. Hayford. Optical Design Tools for Backlight Displays // Optical Engineering, Publication of ROCOES Taiwan, Vol. 82, June 2003, pp. 90-101.
36. Галактионов B.A., Барладян Б.Х., Зуева Е.Ю., Кугушев Е.И. Параметрические модели трехмерных объектов и их использование для реконструкции сцен // "Открытые системы", № 5, 1995.
37. R. John Koshel and Anurag Gupta. Characterization of lightpipes for efficient transfer of light // Proceedings of SPIE, Volume 5942, San Diego 2005
38. G. Groot Gregory, Edward R. Freniere, Richard A. Hassler. Translation and Interchange for Mechanical CAD and Lens Design Data // Proceedings of SPIE, Volume 3780, Denver, 1999.
39. T.L.R.Davenport and W.J.Cassarly. Optimizing Density Patterns to Achieve Desired Light Extraction For Displays / International Optical Design Conference, 2006.
40. Thomas L. R. Davenport, Thomas A. Hougha, William J. Cassarly. Optimization for Illumination Systems: The Next Level of Design // SPIE, Vol. 5456, p. 81-90, September 2004.
41. Gary L. Peterson. There Are Only Two Ways of Dealing With Stray Light // Opto & Laser Europe May 01, 1997.
42. Fender J. S. Stray radiation analysis programs /GUERAP III -APART/PADE/ A user's viewpoint // Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 1981, p. 94-103.
43. Jee-Gong Chang, Chung-Yi Lin, Chi-Chuan Hwang, Ruey-Jen Yang. Optical Design and Analysis of LCD Backlight Units Using ASAP // Optical Engineering Magazine, Jun 01, 2003
44. Г. Хюльст. Рассеяние света малыми частицами // ИЛ, ~1963.
45. К. Борен, Д. Хафман. Поглощение и рассеяние света малыми частицами // М.: Мир, 1986.
46. Бокс Дональд. Сущность технологии СОМ. Библиотека программиста // СПб: "Питер", 2001.
47. Джон Мюллер. Технология СОМ++, Библиотека программиста //СПб: "Питер",2002.
48. Гради Буч, Объектно-Ориентированный Анализ и Проектирования с примерами приложений на С++, второе издание // Binom Publisher, Невский Диалект.
49. Green S.A., Paddon D.J. Exploiting coherence for multiprocessorray tracing // IEEE Computer Graphics and Applications, Vol. 9, № 6, 1989, pp. 12-26.
50. Green S.A., Paddon D.J. A highly flexible multiprocessor solution for ray tracing // The Visual Computer, Vol. 6, № 2, 1990, pp. 62-73.
51. Notkin I., Gotsman C. Parallel progressive raytracing / Computer Graphics Forum, Vol. 16, № 1,1997, pp. 43-56.
52. Бьерн Страуструп. Язык программирования С++ (третье издание) // Binom Publisher, Москва, Невский Диалект, Санкт-Петербург, 1999.
53. М. Gan, D. Zhdanov, V. Novoselskiy, A. Fedorov , I. Potyemin, S. Ustinov, A. Starkov, S. Smirnov. DEMOS III: new possibilities // Proc. SPIE Vol. 2540, p. 190-196, 1995.
54. Khodulev A. Comparison of two Methods of Global Illumination Analysis / Technical report, 1996,http://www.keldysh.ru/pages/cgrapli/articles/cmgia/index.htm
55. Андрей Александреску. Современное проектирование на С++ // Издательский дом «Вильяме», Москва, Санкт-Петербург, Киев, 2004
56. Edward R. Freniere, G. Groot Gregory, and Richard A. Hassler. Polarization models for Monte Carlo ray tracing // Optical Design and Analysis Software, Proceedings of SPIE, Volume 3780, Denver, 1999.
57. M. Борн, Э. Вольф. Основы оптики (второе издание) // Москва, «Наука», 1973.
58. Н. Mueller. The foundations of optics // J. Opt. Soc. Am. 38, p. 661,1948.
59. W. S. Bickel and W. M. Bailey. Stokes vectors, Mueller matrices, and polarized scattered light //Am. J. Phys. 53, p. 468-478, 1985.
60. Волобой А.Г., Вьюкова Н.И., Галактионов В.А., Ершов С.В., Летунов А.А., Потемин И.С. Аппаратно-программный комплекс для измерения светорассеивающих свойств поверхностей /Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, № 108, 2005, с.31
61. М. Mujat and A. Dogariu. Real-time measurement of the polarization transfer function // Appl. Opt. 40, 34 44 , 2001.
62. R. Anderson. Measurement of Mueller matrices // Appl. Opt. 31, p. 11-13, 1992.
63. D. Clarke, J.F. Grainger. Polarized Light and Optical Measurement // Pergamon Press, Oxford, 1971.
64. P. Beckmann and A. Spizzichino. Scattering of Electromagnetic Waves from Rough Surfaces // Pergamon, New York, 1963.
65. J.Stam. Diffraction Shaders / Proc. of International Conference on Computer Graphics SIGGRAPH'99, pp. 101-110, 1999.
66. Jay S. Gondek and Gary W. Meyer and Jonathan G. Newman, Wavelength Dependent Reflectance Functions / Proceedings of SIGGRAPH'94, p. 213, 1994.
67. Joseph. Cychosz (1991). Intersection a Ray with an Elliptical Torus // Graphics Gems II, p.251-256.
68. Cashwell, E.D., and Everett, C. J. Intersection of a Ray with a Surface of Third or Fourth Degree // Los Alamos Scientific Laboratory Report1.-4299 UC-32 Mathematics and Computers TID-4500, Los Alamos, New Mexico, 1969.
69. Didier Badoul. An efficient Ray-Poligon Intersection // Graphics Gems II, p.390-393.
70. Cleary J.G., Wyvill G. Analysis of and Algorithm for Fast Ray Tracing Using Uniform Space Subdivision \\ The Visual Computer, № 4, 1988, pp. 65-83.
71. Meagner D. Geometric modeling using oct-tree encoding // Computer Graphics & Image Processing, Vol. 18, № 2, 1982, pp. 129-147.
72. Ingo Wald, Carsten Benthin, and Philipp Slusallek. A Simple and Practical Method for Interactive Ray Tracing of Dynamic Scenes / report, Saarland University, 2002, http://graphics.cs.uni-sb.de/Publications
73. Ingo Wald, Philipp Slusallek, and Carsten Benthin. Interactive Distributed Ray-Tracing of Highly Complex Models / Proceedings of the EUROGRAPHICS Workshop on Rendering 2001, pp 274 -285, London, June 2001.
74. Akihiro Tagaya, Yasuhiro Koike. Highly scattering optical transmission polymers for bright display / Macromol. Symp. 154, pp. 73-82, 2000.
75. A.B. Васильев, JI.C. Ивлев. Универсальный алгоритм расчёта оптических характеристик двухслойных сферических частиц с однородным ядром и оболочкой // Оптика Атмосферы и Океана, 9, №12, 1552—1561, 1996.
76. W. Press, S. Teukolsy, W. Vetterling, В. Flattery. Numerical Recipes in C. 2nd Edition // Cambridge Univ. Press 1992.
77. INSPIRER Computer-Based Optical Modeling and Design System. http://www.integra.ip/eng/products/inspirer/index.htm
78. Волобой А.Г., Галактионов B.A., Ершов C.B., Летунов А.А., Потемин И.С. Аппаратно-программный комплекс для измерениясветорассеивающих свойств поверхностей // "Информационные технологии и вычислительные системы", № 3, 2006.
79. SCATMECH: Polarized Light Scattering С++ Class Library http://physics.nist.gov/Divisions/Div844/facilities/scatmech/html/index.htm
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.