基于光線追蹤的可視性分析研究與模塊開發
信息技術與網絡安全
陳 川，任 強，鄧金華
（中國工程物理研究院計算機應用研究所，四川 綿陽621900）
摘要： 人眼是人類獲取信息最主要的器官，進行人眼的可視性分析是人機工效分析的重要工作內容。當前主流的可視性分析工具主要集中在可視范圍的定性標識，缺少高級的光學特性建模過程，不能逼真反映人眼在不同工況下的視覺情況。提出一種基于光線追蹤的可視性分析方法，建立了一種全局光照模型，在此基礎上設計并開發了一套渲染引擎，能逐像素地進行可視對象渲染；針對CATIA平臺，開發了一個帶有反射與陰影特性的可視性分析組件。該工作擴展了CATIA可視性分析的維度和深度，為其人機工程組件新增了一個功能強大的模塊。
中圖分類號： TP319
文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.01.005
引用格式： 陳川，任強，鄧金華。 基于光線追蹤的可視性分析研究與模塊開發[J].信息技術與網絡安全，2021，40（1）：26-30.
文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.01.005
引用格式： 陳川，任強，鄧金華。 基于光線追蹤的可視性分析研究與模塊開發[J].信息技術與網絡安全，2021，40（1）：26-30.
Research and module development of visibility analysis based on ray tracing
Chen Chuan，Ren Qiang，Deng Jinhua
（Institute of Computer Application，China Academy of Engineering Physics，Mianyang 621900，China）
Abstract： Visibility analysis is an important part of ergonomics as the human eye is the most important organ to obtain information. The current mainstream visibility analysis tools mainly focus on the qualitative identification of the visual range, lacking advanced optical characteristic model, and cannot realistically reflect the visual situation of the human eye under different working conditions. This paper proposes a visibility analysis method based on ray tracing technology and establishes a global illumination model. A set of rendering engine based on this method is designed and developed to render visual objects pixel by pixel. A visibility analysis component with reflection and shadow feature also realized for CATIA. This paper extends the dimension and depth of CATIA visibility analysis, and adds a powerful module for its ergonomic components.
Key words : ergonomics；visibility analysis；ray tracing；global illumination
0 引言
人眼是人體的重要器官，其觀察的信息是人腦進行判決的主要依據。可視性分析是人機工效分析的重要內容，保證產品在使用、維護時具有良好的可視性是十分必要的，進行人眼可視性分析的研究具有重要的意義[1-3]。
張源濤[4]等利用CATIA軟件的視野分析模塊對加油車進行多條件分析，確定了視野分析方法的可行性，但是其研究缺少理論分析內容。張麗[5]等根據中國人體尺寸建立中國飛行員標準人體模型，從操作可達性、視野可視性兩個方面對無人機地面站操控臺布局進行分析和仿真。何玢潔[6]等利用CATIA軟件對煤礦井下坑道鉆機駕駛室空間工效、可視性、舒適度進行分析，通過人體模型在駕駛室內的操作狀況分析，對駕駛室的主要部件設計提出了修改參考。方雄兵[7]等針對維修仿真中以人眼為導向的分析方法所存在的不足，在Jack仿真軟件的基礎上，采用Tcl/Tk及Jackscript語言，設計并實現基于維修部位導向的可視性分析功能模塊。
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作者信息：
陳 川，任 強，鄧金華
（中國工程物理研究院計算機應用研究所，四川 綿陽621900）
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