光学技术数据库对光学设计软件的支持

光学技术数据库对光学设计软件的支持

程丽媛

天津德力仪器设备有限公司 天津 300384

摘要：在光学系统的设计中，选取一个良好的光学系统初始结构，能够很大程度地提高和保障系统设计效率和质量，而光学数据库是良好光学系统初始结构的主要来源。随着计算能力的增加，越来越多的优秀的光学初始结构被设计出来，用户只需选择合适的光学初始结构便可方便地设计并优化得到所需的光学结构，降低了光学门槛。

关键词：光学技术；光学设计软件；数据库

1三维计算机模拟模型的原理及发展历程

三维计算机模拟模型是当前计算机图形学中最基础的一种学科，光学遥感三维计算机模拟模型构建主要是基于陆地表面变量和遥感数据的相互关系，通过直接以数字值的形式利用光谱、空间、时间、角度和极化的形式对陆地表面进行变量模型的构建。其优点在于容易建立并且可以有效地概括从局部区域获取的数据，通过在其内部添加知识信息的形式就能对最终的模型进行建立。随着信息技术的不断发展，相比较传统的一维模型和二维模型相比较，其本身具有更好的实际运用意义。在诸多图形设计、图形技术、图形算法、实体造型等中都得到了较好的运用。光学遥感三维计算机模拟模型的研究方向已经从原有的“如何有效的构建模型”转向“如何更好的应用模型”。按照三维模型方式分类的不同可以直接分为：统辐射度方法、正向光线追踪方法、逆向光线追踪方法和通量追踪方法。通过使用光学遥感三维计算机模拟模型能够对复杂多变的建筑结构本身的内部构造进行模拟建模，其实际运用意义较为广泛。

2光学技术数据库优势和不足

光学技术数据库具有以下3个方面的优势。从完整性方面来看，光学技术数据库是到目前为止完整性较高的光学数据库，该类数据为国内外大多数光学设计、制造者使用。从权威性方面来看，光学技术数据库涵盖了国际知名厂商的大量数据，包括CDGM（成都光明）、HIKARA、HOYA、SCHOTT、OHARA等共计16个分项，具有数据权威性。从战略性方面来看，光学技术数据可为光学设计软件研制提供支撑，走向自主可控国产化研制道路。

光学系统库基本囊括了研制各类光学仪器所需的光学镜头数据和光学材料数据，可为各类光学系统设计、分析和像质评价时考虑，提供较完整的配套技术，既降低成本又提高质量。光学技术数据库包含的光学数据资源覆盖范围广资源丰富，但是这些资源的数据存储方式难以被国产的光学设计软件直接复用和共享，也就是说如何使用是一个问题。本文将介绍一种光学技术数据库以客户端的形式呈现的技术软件，将我国独有且先进的光学技术数据从独立的数据结构的数据形式转换为可被光学设计软件读取的格式，从而发挥数据的最大价值与意义。

3光学遥感三维计算机模拟模型的应用

光学遥感三维计算机模拟模型的应用能够为之后的数据分析和模型构建等提供基础的保障，是促进三维计算机模拟模型技术发展的一个重要的途径。光学遥感三维计算机模拟模型在实际运用的过程中，其本身由于受到三维图形本身内部构造差异的不同，会出现一定的差异，而通过使用三维结构对其进行分析，能够直接解决以上存在的这些问题，制定出针对性较强的研究结论。在实际使用过程中如果遇到数据故障或者是数据受限的情况，三维计算机模拟模型也可用于模型或者是反演算法的敏感性分析和间接验证。有学者对不同模拟模型的相干研究文献进行了对比分析，分析的结果显示，DART模型和ENVI-MET模型是所有的模拟模型中使用最多的两种，分别在不同的领域中都有相应的使用。

3.1三维真实结构场景的建模分析

三维真实结构场景的建模相比较传统一维和二维具有更加精准的特点，能够针对不同结构中构造不同的特点进行相应的模型构建，有助于理解地表三维场景对遥感信号的影响。计算机模拟模型用于分析植被指数VI、叶面积指数LAI和光合有效辐射分量FPAR间关系。其中在无人机领域中的运用则更加的广泛，这一技术的使用能够直接对所需要测量的物体进行实时的监控和定位，得到传感器所传输之后的影像和非影响信息，为各类科研工作的顺利实施提供了有力的条件支撑。对于一些植物类内部构造模型构建来说，三维计算机模拟模型应用能够更加直观的反映出不同层次之间树枝和枝干之间的变化和影响特征。

3.2地表参数的遥感反演

光学遥感三维计算机模拟模型的运用场景较为多样，随着查找表和神经网络等遥感反演策略的应用，将三维计算机模拟模型作为反演工具用于地表参数反演的应用越来越多，特别是结构复杂且多样的森林场景。不同的研究学者，例如：Banskota、Kimes、Combal等在不同时期经过多次推算和演练得出的最终结论表示，使用光学遥感三维计算机模拟模型在地表参数遥感中的效果较好。结合航测遥感技术利用非接触式传感器来获得三维信息全部的信息，将得到相应的数据利用现有的一些应用软件，能够对得到的数据进行分析，具有高效、快速、灵活性好的特点。除此之外，基于三维辐射传输模型结合MODIS影像发展了叶面积指数全球长时间序列遥感产品。直接简化了原有的模型构建的特点，能够直接进行自动化生成。

3.3光学技术数据库支持光学设计软件的操作

首先，数据库支持软件执行插入记录的操作，点击插入记录，弹出编辑框。将每一项填好后，点击确定。通过QSqlRecord和sql语句中的insert将数据插入。插入成功弹出对话框并重新查询载入当前数据库信息。如果需要删除记录，可以选中某一行数据，再通过QSqlRecord确定选中信息的id，通过sql语句中的delete将选中行删除。删除成功弹出对话框，并重新查询载入当前数据库信息。同样也可以编辑记录，点击编辑记录或双击某一条数据信息，弹出编辑框，可对已有数据进行修改。通过QSqlRecord和sql语句中的update将信息更新。编辑完毕后重新查询载入当前数据信息。

4光学偏折测量技术典型应用的总结和展望

光学偏折测量技术目前主要应用于光学复杂自由曲面反射镜与透镜的面形测量，其测量精度主要受到结构参数标定精度的影响。离轴式测量光路结构简单，但是由于被测元件与主光轴之间存在较大夹角，故被测元件角度和中心位置的标定误差会对测量结果带来较大影响。反射镜测量中也可采用分光镜将测量光路调整为同轴结构，以此减少结构参数标定误差所带来的影响。与此同时，加入分光镜会使系统变得更加复杂，其本身会引入像差，并且由于光线多次经过分光镜，故对投影屏的亮度提出了更高的要求。采用光学偏折技术测量透镜无法直接利用测得的斜率信息重构出面形，需要经过复杂的迭代计算才能求得被测透镜多个面的面形。在实际工业生产中，需要对产品进行在线测量，瞬态光学偏折技术具有重要意义，但是彩色信息通道之间的混叠和串扰，以及调制解调精度等问题限制了该方法的测量精度。未来光学偏折技术需要提升结构参数标定的精度，减少测量系统内部元件引入的误差，优化面形重构算法，提高检测效率，最终提升光学偏折测量技术的精度和实用性。

结束语

目前计算机辅助光学偏折测量主要是朝着测量精度和技术通用性的不断改进和提升的方向发展。提高精度需要通过针对所采用的模型，采用结构误差校正和精确相位获取技术。技术通用性则要求测量系统具有更大的动态范围、更大的测量范围和更快的测量速度，以更好地满足实际应用环境下对复杂自由曲面的测量需求。随着技术的不断改进和成熟，计算机辅助光学偏折测量方法正在不断的实用化，有望成为一种可靠、高精度的复杂自由曲面测量手段。

参考文献

[1]丁建邦,张美娜,李政蓬.计算机应用软件开发中编程语言的选择[J].计算机产品与流通,2020(10):64.

[2]卞尊健,漆建波,吴胜标,等.光学遥感三维计算机模拟模型的研究进展与应用[J].遥感学报,2021,25(2):18.