Трассировка лучей методом Монте-Карло через осесимметричные оптические элементы с использованием k-мерного дерева
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 3 т.39, 2015 года.
Бесплатный доступ
Предложена модификация процедуры трассировки лучей методом Монте-Карло для осесимметричных поверхностей. Модификация заключается в представлении оптических поверхностей в виде набора усечённых конусов и использовании оригинального k-мерного дерева для упорядочивания конических примитивов в пространстве, что позволяет значительно сократить время поиска точки пересечения луча и оптической поверхности. Результаты моделирования подтверждают, что модифицированный метод трассировки лучей работает в 3-12 раз быстрее по сравнению с традиционными методами трассировки лучей, использующими представление оптических поверхностей в виде набора треугольников.
Похожие статьи в разделе Oтрасли промышленности и ремесла для изготовления и обработки различных изделий
Короткий адрес: https://sciup.org/14059369
IDS: 14059369
Monte-Carlo ray tracing for axisymmetrical optical elements
A modification of the Monte-Carlo ray tracing procedure for axisymmetric surfaces is proposed. The main idea consists in the approximation of optical surfaces by truncated cones and the use of an unconventional k-d tree. The simulation results show high performance of the proposed method, with the ray tracing procedure working 3-12 times faster than conventional algorithms based on a triangle approximation.
Список литературы Трассировка лучей методом Монте-Карло через осесимметричные оптические элементы с использованием k-мерного дерева
- Lafortune, E. Mathematical models and Monte Carlo algorithms for physically based rendering/E. Lafortune//Department of Computer Science, Faculty of Engineering, Katholieke Universiteit Leuven. -1996.
- Hokr, B.H. Modeling focusing Gaussian beams in a turbid medium with Monte Carlo simulations/B.H. Hokr, J.N. Bixler, G. Elpers, B. Zollars, R.J. Thomas, V.V. Yakovlev, M.O. Scully//Optics Express. -2015. -Vol. 23(7). -P. 8699-8705.
- Zhdanov, D.D. Indeterminate ray tracing in problems of the analysis of light scattering and the design of illuminating systems/D.D. Zhdanov, A.A. Garbul, V.A. Maĭorov, I.S. Potemin, V.G. Sokolov//Journal of Optical Technology. -2014. -Vol. 81(6). -P. 322-326.
- Boissonnat, J.D. Provably good sampling and meshing of surfaces/J.D. Boissonnat, S. Oudot//Graphical Models. -2005. -Vol. 67(5). -P. 405-451.
- Rineau, L. A generic software design for Delaunay refinement meshing/L. Rineau, M. Yvinec//Computational Geometry. -2007. -Vol. 38(1). -P. 100-110.
- Möller, T. Fast, minimum storage ray-triangle intersection/T. Möller, B. Trumbore//Journal of Graphics Tools. -1997. -Vol. 2(1). -P. 21-28.
- Meagher, D. Geometric modeling using octree encoding/D. Meagher//Computer Graphics and Image Processing. -1982. -Vol. 19(2). -P. 129-147.
- Gunther, J. Realtime Ray Tracing on GPU with BVH-based Packet Traversal/J. Gunther, S. Popov, H.P. Seidel, P. Slusallek//Proceedings of the IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. -2007. -P. 113-118.
- Bentley, J.L. Multidimensional binary search trees used for associative searching/J.L. Bentley//Communications of the ACM. -1975. -Vol. 18(9). -P. 509-517.
- Havran, V. Fast robust BSP tree traversal algorithm for ray tracing/V. Havran, T. Kopal, J. Bittner, J. Žára//Journal of Graphics Tools. -1997. -Vol. 2(4). -P. 15-23.
- Havran, V. Heuristic ray shooting algorithms/V. Havran//Faculty of Electrical Engineering, Czech Technical University -2000.
- Wald, I. On building fast kd-trees for ray tracing, and on doing that in O (N log N)/I. Wald, V. Havran//Interactive Ray Tracing. -2006. -P. 61-69.
- MacDonald, J.D. Heuristics for ray tracing using space subdivision/J.D. MacDonald, K.S. Booth//The Visual Computer. -1990. -Vol. 6(3). -P. 153-166.
- Moiseev, M. A. Fast and robust technique for design of axisymmetric TIR optics in case of an extended light source/M.A. Moiseev, L.L. Doskolovich, K.V. Borisova, E.V. Byzov//Journal of Modern Optics. -2013. -Vol. 60(14). -P. 1100-1106.
- Кравченко, С.В. Расчёт осесимметричных оптических элементов с двумя асферическими поверхностями для формирования заданных распределений освещённости/С.В. Кравченко, М.А. Моисеев, Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский//Компьютерная оптика. -2011. -Т. 35, № 4. -С. 467-472.
