基于光线追踪的可视性分析研究与模块开发
信息技术与网络安全
陈 川，任 强，邓金华
（中国工程物理研究院计算机应用研究所，四川 绵阳621900）
摘要： 人眼是人类获取信息最主要的器官，进行人眼的可视性分析是人机工效分析的重要工作内容。当前主流的可视性分析工具主要集中在可视范围的定性标识，缺少高级的光学特性建模过程，不能逼真反映人眼在不同工况下的视觉情况。提出一种基于光线追踪的可视性分析方法，建立了一种全局光照模型，在此基础上设计并开发了一套渲染引擎，能逐像素地进行可视对象渲染；针对CATIA平台，开发了一个带有反射与阴影特性的可视性分析组件。该工作扩展了CATIA可视性分析的维度和深度，为其人机工程组件新增了一个功能强大的模块。
中圖分類號： TP319
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.01.005
引用格式： 陳川，任強(qiáng)，鄧金華。 基于光線追蹤的可視性分析研究與模塊開發(fā)[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全，2021，40（1）：26-30.
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.01.005
引用格式： 陳川，任強(qiáng)，鄧金華。 基于光線追蹤的可視性分析研究與模塊開發(fā)[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行判決的主要依據(jù)。可視性分析是人機(jī)工效分析的重要內(nèi)容，保證產(chǎn)品在使用、維護(hù)時具有良好的可視性是十分必要的，進(jìn)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(jìn)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(nèi)容。張麗[5]等根據(jù)中國人體尺寸建立中國飛行員標(biāo)準(zhǔn)人體模型，從操作可達(dá)性、視野可視性兩個方面對無人機(jī)地面站操控臺布局進(jìn)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(jī)駕駛室空間工效、可視性、舒適度進(jìn)行分析，通過人體模型在駕駛室內(nèi)的操作狀況分析，對駕駛室的主要部件設(shè)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(dǎo)向的分析方法所存在的不足，在Jack仿真軟件的基礎(chǔ)上，采用Tcl/Tk及Jackscript語言，設(shè)計并實現(xiàn)基于維修部位導(dǎo)向的可視性分析功能模塊。
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作者信息：
陳 川，任 強(qiáng)，鄧金華
（中國工程物理研究院計算機(jī)應(yīng)用研究所，四川 綿陽621900）
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