軟件所在高精度光線追跡研究方面獲進展
軍工資源網 2024年02月18日近日，中國科學院軟件研究所天基綜合信息系統重點實驗室光學智能計算研究團隊在《應用數學建模》（Applied Mathematical Modelling）上，發表題為Mathematical modelling for high precision ray tracing in optical design的研究論文。該研究提出了新穎的形式化光線追跡誤差模型，并依據誤差模型指導，提出了高精度光線追跡算法。
光線追跡是光學設計的基礎，其計算誤差對光學設計精度影響極大，微小的擾動就會引起像質的大幅退化。光線追跡的浮點計算誤差影響因素、作用機理一直是光學設計領域未解決的難題。為解決上述挑戰，該研究給出了光線追跡標準公式集，并基于浮點計算理論，推導出光線追跡誤差模型，從理論上推理出光線追跡誤差構成、誤差上下界及誤差表達式。同時，依據光線追跡誤差模型，研究人員提出了提升光線追跡精度的五大措施，即虛切面、重投影、惡性相消避免、單位化和坐標局部化。
該研究提出的算法已集成進光學設計軟件SeeOD中，并與光學設計軟件Zemax和CODE V的光線追跡算法相比較。結果表明，該算法對子午面光線和空間光線均具有更好的數值穩定性和追跡精度，光線追跡交點平均殘差比Zemax和CODE V分別小4和6個數量級，光線方向向量平均殘差比Zemax和CODE V分別小5和8個數量級。