2D 光学光线追踪答案

【问题标题】：2D optical ray tracing2D 光学光线追踪
【发布时间】：2010-11-28 09:46:34
【问题描述】：

我正在开发一个程序来演示各种镜头的工作原理以及我所需要的 2D ray tracing 库或算法。

我搜索了光线追踪，主要是找到了用于创建 3D 场景的东西，而我的需求是一个简单的交互式镜头模拟。

因此，欢迎任何关于 2D 光线追踪算法或库的观点。我正在使用 Python。

【问题讨论】：

所以你想在光学指数取决于位置的材料中进行光线追踪？光学指数的变化是否存在硬边界，或者它是位置的任意函数？
不，它是用于2D镜头演示，从简单的凸凹透镜到菲涅尔透镜。有硬边界和多种材料（玻璃水空气等），但单个对象内没有变化。
你好。您是否曾设法构建您的 2D 镜头演示？

标签： simulation raytracing

【解决方案1】：

我开始这个小组是因为我对这种事情很感兴趣，

http://groups.google.com/group/python-ray-tracing-community/web/list-of-python-statistical-ray-tracers.

在这里，您将找到一个（非详尽的）python 光线追踪器列表，它们应该为您指明正确的方向。我还有一个用 Python 编写的光线追踪器，可以满足您的需求，但它尚未发布！

【讨论】：

还有我的网站，我记得有一些在等待。

【解决方案2】：

这个问题有两个部分：

找出射线击中的对象
计算折射后的光线

为了找出光线击中的内容，我会离散化镜头的形状。所以你只需要对直线进行测试。

找到第一个命中的伪代码：

Line hitLine=null;
double minA=+Infinity;
foreach(line in Lines)
{
  Solve (Ray.Start + a*Ray.Direction) == (line.P1+b*(line.P2-line.P1)) for a and b
  if(0<=b<=1) //hit the line-piece
  {
    if(0<=a<minA)
    {
      minA=a;
      hitLine=line;
    }
  }
}

在命中时，将矢量版本 snellius-law 应用于射线方向，并将新起点设置为入射点。然后从该点重新开始光线追踪。

您还需要注意光线不会立即再次击中同一线条。通过将该线段列入黑名单或仅将位置设置为超出线段（位置+=epsilon*direction）

重复直到没有更多的命中，即光线离开盒子。

【讨论】：

【解决方案3】：

不确定这是否能解决您的问题，但至少对于“找出射线击中的内容”而言，您始终可以通过使每一行 (x0,y0)-(x1,y0) 将 2D 场景“嵌入”到 3D 场景中) 变成四边形 (x0,y0,z=0)-(x1,y1,z=1)，然后将所有光线 (ex,ey)+r*(dx,dy) 更改为“3D”光线（例如,ey,z=0.5)+r*(dx,dy,0.f)。然后，您可以使用任何 3D 光线追踪库（如 embree 或 optix）来追踪这些光线并找到被击中的“四边形”。

【讨论】：