光线追踪实验报告
光电跟踪实验报告
光电跟踪实验报告班级：06111101姓名：张秀峰学号：1120111562一．系统概述光电跟踪系统由转台、图像采集设备和激光测距设备三部分组成。
1.转台系统的转台为模拟火炮或雷达跟踪系统运动模块的类工业旋转运动系统。
其组成如下图所示，它包含电控箱、转台本体（电控箱和转台本体为一体）及由运动控制卡和普通PC机组成的控制实验平台等三大部分。
图2.1 系统结构图转台本体主要由以下几个部分组成：1）机械结构件（含PAN和TILT两个转动关节）2）伺服电机（两套）3）限位开关4）图像采集设备（1套）5）激光测距设备（1套）电控箱内安装有如下主要部件：1)伺服驱动器2)I/O接口板3)开关电源控制平台主要由以下部分组成：1)与IBM PC/AT机兼容的PC机（公司不提供），带PCI插槽2)运动控制器3)用户接口软件2.图像采集设备图像采集设备由工业摄像头、镜头、1394接口卡(含数据线)三部分组成。
3.激光测距设备激光测距采用DLS-C30。
二．系统安装1. 安装运动控制卡1)检查运动控制卡的外观有无损坏； 2) 关闭计算机电源；3) 将运动控制卡插入空闲的PCI 槽中； 4) 用螺钉锁紧运动控制卡和转接头；5) 将转接头和卡上的JP2插座用转接电缆连上；2. 连线1) 将电控箱的开关打到关闭的位置2) 将运动控制卡的CN1插口和电控箱的CN1插口用屏蔽电缆连结起来 3) 将转接头CN2的插口和电控箱的CN2插口用屏蔽电缆连结起来 4) 将电源线一端插入电控箱插座，另一端接入220V AC 电源(实验室提供 电源需要保持良好接地。
)3. 安装软件(1)运动控制卡运动控制卡安装完后，系统开机会检测到新硬件，将运动控制卡的配套光盘放入，按提示安装驱动程序。
详情参见运动控制器产品说明书(2) 图像采集设备1)安装1394开发包及驱动2)安装BCAM 1394 Driver三．软件的使用1.界面说明运行REVS150.exe进入光电跟踪系统，系统界面如下图4.1：图4.1 教学实验平台软件界面界面功能区说明：图像和靶标位置显示区：实时将图像采集卡采集到的视频动态显示以及靶标位置跟踪二维曲线的实时显示。
光线追踪实验报告
光线追踪实验报告Ray Tracer---光线跟踪实验报告711064XX XXX一、实验目的在计算机图形学课程作业中，题目要求是做Ray Tracing 或碰撞检测，其中对Ray Tracing 的要求是：(1)多种形状物体，Ball, box等(2)包含多种材质物体：纯镜面反射、透明物体、纯漫反射、半透明物体等(3)Moving in a 3D world(4)environment texture二、实验原理在这次实验中，使用了真正的光线跟踪算法，而不是采用环境纹理来反映周围环境。
1、光线跟踪简介光线跟踪是一种真实地显示物体的方法，该方法由Appel在1968年提出为了生成在三维计算机图形环境中的可见图像，光线跟踪是一个比光线投射或者扫描线渲染更加逼真的实现方法。
这种方法通过逆向跟踪与假象的照相机镜头相交的光路进行工作，由于大量的类似光线横穿场景，所以从照相机角度看到的场景可见信息以及软件特定的光照条件，就可以构建起来。
当光线与场景中的物体或者媒介相交的时候计算光线的反射、折射以及吸收。
由于一个光源发射出的光线的绝大部分不会在观察者看到的光线中占很大比例，这些光线大部分经过多次反射逐渐消失或者至无限小，所以对于构建可见信息来说，逆向跟踪光线要比真实地模拟光线相互作用的效率要高很多倍。
计算机模拟程序从光源发出的光线开始查询与观察点相交的光线从执行与获得正确的图像来说是不现实的。
2由以上经典的光线追踪算法可以发现，在此算法中，环境中的物体等模型，并不是一次性的画好的，而是对整个场景一个像素一个像素的画上去的，光线跟踪算法中的每一根光线要与场景中的每一个物体所含的每一个面求交。
三、光线跟踪算法实现1、计算观察光线首先需要确定光线的数学表达式。
一条光线实际上只是一个起点和一个传播方向，假设起点为O（x1，y1，z1），屏幕上一点为D（x2，y2，z2），则光线的方向dir（x3，y3，z3）为：dir=O–D；即在程序中，光线的起点定义为：方向为：由此可以确定一条光线然后就需要求出与该光线相交的物体中的最近的交点2、光线与球体相交球体由方程(x-a)2+(y-b)2+(z-c)2=r2确定，求光线是否与方程相交，只需计算方程组(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2=R2e+ d t = 0有无实数解即可。
运动光线跟踪实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解运动光线跟踪的基本原理和方法。
2. 掌握运动光线跟踪在计算机图形学中的应用。
3. 通过实验，提高对光线跟踪算法的理解和实际操作能力。
二、实验原理运动光线跟踪是一种用于模拟光线在动态场景中传播的算法。
在计算机图形学中，运动光线跟踪广泛应用于动画制作、实时渲染等领域。
其基本原理是：根据物体表面的运动情况，实时更新光线路径，从而实现动态场景的光线跟踪。
三、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 开发环境：Visual Studio 20193. 图形库：OpenGL四、实验步骤1. 创建场景：首先，创建一个包含多个物体的动态场景，物体表面具有不同的材质和运动轨迹。
2. 初始化参数：设置光线跟踪的参数，如光线精度、采样数等。
3. 运动光线跟踪算法实现：（1）确定初始光线：根据摄像机位置和朝向，确定初始光线路径。
（2）遍历物体：按照物体表面的运动轨迹，实时更新光线路径。
（3）计算光线与物体的交点：根据光线与物体表面的交点，计算光线在物体表面的反射、折射、散射等效果。
（4）跟踪光线：根据光线在物体表面的传播情况，继续跟踪光线路径，直至达到终止条件。
4. 渲染场景：将运动光线跟踪的结果进行渲染，展示动态场景的光线效果。
五、实验结果与分析1. 实验结果：通过运动光线跟踪算法，成功实现了动态场景的光线跟踪，展示了场景中物体表面的光线效果。
2. 分析：（1）实验结果表明，运动光线跟踪算法能够较好地模拟动态场景中的光线传播过程。
（2）通过调整光线跟踪参数，可以优化渲染效果，提高渲染速度。
（3）在实际应用中，运动光线跟踪算法可以应用于动画制作、实时渲染等领域，为计算机图形学的发展提供有力支持。
六、实验总结1. 通过本次实验，深入了解了运动光线跟踪的基本原理和方法。
2. 掌握了运动光线跟踪在计算机图形学中的应用，提高了实际操作能力。
3. 在实验过程中，遇到了一些问题，如光线跟踪速度较慢等。
光学追踪算法实验报告
一、实验目的1. 了解光学追踪算法的基本原理和流程；2. 掌握光学追踪算法在实验中的应用；3. 分析实验结果，验证光学追踪算法的有效性。
二、实验原理光学追踪算法是一种利用光学原理，对光线传播路径进行追踪的方法。
通过追踪光线的传播，可以获取物体的形状、大小、位置等信息。
实验中，我们采用光学追踪算法对物体进行成像，并分析成像结果。
三、实验仪器与设备1. 光源：激光器；2. 透镜：凸透镜；3. 物体：实验样品；4. 成像设备：摄像头；5. 光具座：用于固定实验器材；6. 软件工具：光学追踪算法实现软件。
四、实验步骤1. 将激光器、凸透镜、物体、摄像头依次安装在光具座上，确保光路畅通；2. 调整光源、透镜和物体之间的距离，使物体成像在摄像头感光元件上；3. 启动光学追踪算法实现软件，设置追踪参数；4. 观察摄像头成像，分析成像结果；5. 根据成像结果，调整实验参数，优化追踪效果。
五、实验结果与分析1. 实验过程中，通过调整光源、透镜和物体之间的距离，成功获取了物体的成像；2. 利用光学追踪算法实现软件，对成像结果进行追踪分析，得到物体的形状、大小、位置等信息；3. 通过对比实验前后的成像结果，验证了光学追踪算法的有效性。
六、实验总结1. 光学追踪算法在实验中表现出良好的追踪效果，能够有效获取物体的形状、大小、位置等信息；2. 通过实验，掌握了光学追踪算法的基本原理和流程，为后续研究提供了基础；3. 实验过程中，遇到了一些问题，如成像效果不稳定、追踪精度不足等。
这些问题可以通过优化实验参数、改进算法等方法进行解决。
七、实验展望1. 进一步研究光学追踪算法在不同场景下的应用，如医学成像、工业检测等领域；2. 优化光学追踪算法，提高追踪精度和稳定性；3. 探索光学追踪算法与其他技术的结合，如机器视觉、人工智能等，拓展光学追踪算法的应用范围。
本实验通过对光学追踪算法的实验验证，展示了其在实际应用中的可行性和有效性。
追踪仪测试实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 熟悉追踪仪的基本原理和操作方法。
2. 通过实验，验证追踪仪在实际情况中的应用效果。
3. 掌握追踪仪在数据采集、处理和分析方面的能力。
二、实验原理追踪仪是一种用于实时监测目标物体运动轨迹的设备。
它通过接收目标物体发出的信号，计算出目标物体的位置、速度和方向等信息，并将其传输到控制中心或终端设备上，实现对目标物体的实时追踪。
三、实验设备1. 追踪仪一台2. 接收模块一台3. 发射模块一台4. 数据线若干5. 计算机一台6. 实验场地四、实验步骤1. 准备工作（1）将追踪仪、接收模块、发射模块连接好，确保各设备工作正常。
（2）在实验场地设置发射模块和接收模块，距离约为50米。
（3）将追踪仪与计算机连接，打开追踪仪软件。
2. 实验开始（1）启动追踪仪软件，设置追踪仪参数，如采样频率、数据传输方式等。
（2）将发射模块放置在目标物体上，启动发射模块，使其开始发射信号。
（3）接收模块接收发射模块发出的信号，并将信号传输到追踪仪软件。
（4）追踪仪软件根据接收到的信号，计算出目标物体的位置、速度和方向等信息。
3. 数据采集（1）在追踪仪软件中，设置采集时间，开始采集数据。
（2）观察追踪仪软件中的实时轨迹图，记录目标物体的运动轨迹。
4. 数据处理（1）将采集到的数据保存到计算机中，以便后续分析。
（2）利用追踪仪软件对采集到的数据进行处理，如滤波、平滑等。
5. 结果分析（1）分析目标物体的运动轨迹，判断其运动规律。
（2）计算目标物体的平均速度、最大速度、加速度等参数。
（3）对比实验前后的数据，评估追踪仪的性能。
五、实验结果与分析1. 追踪仪性能评估（1）追踪精度：通过对比实验前后的数据，追踪仪在短时间内对目标物体的追踪精度较高，误差在可接受范围内。
（2）实时性：追踪仪实时传输目标物体的位置、速度和方向等信息，满足实时追踪需求。
（3）抗干扰能力：在实验过程中，追踪仪能够有效抑制干扰信号，保证数据传输的稳定性。
追逐灯光控制实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景随着科技的不断进步，智能化控制系统在各个领域得到了广泛应用。
灯光控制作为其中重要的一环，对于提升生活品质、节约能源等方面具有重要意义。
本实验旨在通过设计和实现追逐灯光控制系统，探讨其工作原理、设计方法及实际应用。
二、实验目的1. 理解追逐灯光控制系统的基本原理；2. 掌握追逐灯光控制系统的设计方法；3. 实现追逐灯光控制系统，并进行性能测试；4. 分析实验结果，总结实验经验。
三、实验原理追逐灯光控制系统主要由以下几个部分组成：1. 传感器：用于检测周围环境的变化，如光线、距离等；2. 控制器：根据传感器采集到的信息，对灯光进行控制；3. 执行器：根据控制器的指令，驱动灯光进行动作。
本实验采用红外传感器作为距离检测元件，当检测到物体时，触发灯光追逐动作。
控制器采用单片机，执行器为LED灯。
四、实验设计1. 传感器选择：红外传感器具有非接触、抗干扰能力强等优点，适用于追逐灯光控制系统。
2. 控制器设计：选用AT89C51单片机作为控制器，其具有成本低、功耗低、易于编程等特点。
3. 执行器设计：采用LED灯作为执行器，通过单片机控制其亮灭，实现灯光追逐效果。
4. 电路设计：设计红外传感器与单片机的接口电路，以及单片机与LED灯的驱动电路。
1. 搭建实验平台：按照电路图搭建红外传感器与单片机的接口电路，以及单片机与LED灯的驱动电路；2. 编写程序：编写单片机程序，实现红外传感器信号的采集、处理及灯光控制；3. 调试程序：通过调试程序，确保系统运行稳定；4. 测试性能：测试灯光追逐速度、距离范围等性能指标。
六、实验结果与分析1. 灯光追逐速度：实验结果表明，灯光追逐速度可调，通过调整单片机程序中的延时时间，可实现不同速度的追逐效果；2. 距离范围：实验结果表明，红外传感器检测距离范围为5-10米，满足实际应用需求；3. 稳定性：实验过程中，系统运行稳定，无异常情况发生。
七、实验总结1. 本实验成功实现了追逐灯光控制系统，验证了其可行性；2. 通过实验，掌握了追逐灯光控制系统的设计方法，提高了实际应用能力；3. 实验过程中，遇到了一些问题，如红外传感器信号干扰等，通过分析和解决这些问题，提高了实验水平。
灯光追逐器超完整实验报告
上海电机学院证券实验室实验报告三实验课程名称工业流程设计开课系部国际贸易班级学号姓名指导教师2012 年月日工艺流程实验指导书实验一：工艺程序分析一、实验目的1．学会正确使用工艺程序分析的符号。
2．掌握工艺程序分析的方法。
3. 掌握工艺程序图的绘制方法。
二、实验内容及步骤本实验通过了解灯光追逐器的工作原理，熟悉其结构组成。
通过观看录像或图片以及阅读灯光追逐器的装配资料，全面掌握灯光追逐器的装配工艺过程。
最后画出它的现行工艺程序分析图。
实验步骤如下：1．选择灯光追逐器为研究对象，通过组装熟悉它的组成，掌握各部件的名称。
2．观看装配过程的录像或图片，并结合装配资料进行实际的装配。
3.从第一道工序到最后一道工序，将安装过程的每一道工序的工艺内容都要记录清楚。
4．按照工艺程序图的画图规则，在已准备好的工艺程序表格上绘制其工艺程序图。
5．详细分析“加工”、“检查”所花的时间、顺序等情况，发现影响效率的原因和存在的问题。
6．提出改善方案、措施，并对其进行反复修正，得出最终的改进方案。
三、实验报告要求1．画出所设计的灯光追逐器组装工艺程序图。
2．提出改进方案，绘制出改进后的工艺程序图。
3．对改进前后的工艺程序图进行比较并写出分析报告（报告要包括：从那些方面进行改进，例如加工时间、操作者体力、经济效益等；改进前后的效果分别时怎样的）。
工艺程序表34秒49秒23秒37秒10秒2、改进后的工艺程序图83、分析报告改进的步骤：1.在改进前的版本中，由我小组一位成员来打开箱盖，检查内部有无损坏，零件有无缺损3秒，准备四个橡皮脚，螺丝螺母等零件180秒, 戳穿橡皮脚12秒，将四个螺钉插入橡皮脚内20秒，在箱底安装四个橡皮脚24秒，用螺丝帽将线路板，橡皮胶固定6m。
但是后来我们发现这样太耗时间，总共耗去10分钟。
于是在改进后的版本中，例如有一人检查内部损坏。
另一人去拿零件。
两个人同时手拿橡皮脚，每人戳穿两个，每人固定两个，通力合作以后，节约了很多时间。
太阳能追踪与调试实验报告
太阳能追踪与调试实训报告实训目的：了解和学习光伏设备的结构及其功能，看懂接线图，知道其工作原理，达到可以正确安装和调试使之正常运行的目的。
前期准备：精通该设备的人员先给我们大致演示了光伏设备的运行，并讲解了各个部分在该设备中的作用。
我们大致观看了个小部分线路的走向并了解其运行原理然后准备自己动手画出线路图并将其拆卸和安装。
经过前期的讲解我所学到的东西如下：光伏发电系统包括五个部分：一：光源模拟跟踪装置（a）二：光源模拟跟踪控制系统(b)三：能量转换控制存储系统(c)四：离网逆变负载系统(d)五：监控系统(e)（a）（b）（c）（d）（e）1.光源模拟跟踪装置光源模拟系统有四块太阳能电池板、三盏模拟太阳早、中、晚的300W的投射灯，追日跟踪传感器、双轴电动机（直流）和支架组成。
其中太阳能电池由串联（增大电流）、并联（增大电压）组成。
传感器是光敏传感器，光照射在上面产生光敏电压或电流。
2.光源模拟跟踪控制系统光源模拟跟踪系统由母线单元、电源组件、按钮单元、测试单元、继电器、PLC、端子排组成。
其中光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统组成追日系统。
投射灯模拟太阳光源，太阳电池板上的传感器通过采集光照信息（光照强度和位置）,控制电动机转动，是太阳电池板正对光源以接受最大的光照强度，提高太阳电池的发电效率。
3．能量转换控制存储系统能量转换控制存储系统由母线单元、光伏直流单元、断路器、蓄电池直流单元、汇流箱、可调电阻、电源组件、LCD人机对话模块、通讯模块、CPU模块、控制主电路模块、温度采集模块、继电器驱动模块、直流电压采集模块、直流电流采集模块、IGBT驱动模块、直流电风扇、端子排、蓄电池。
其原理为：太阳电池产生的电流一部分提供给负载，一部分存储到蓄电池中。
并输送到逆变器中。
4.离网逆变负载系统离网逆变负载系统由母线单元、直流单元、断路器、交流单元、交流互感器、变压器单元、电源组件、LCD人机对话模块、通讯模块、PLC模块、逆变主电路对话模块、继电器驱动模块、交流电压采集模块、交流电流采集模块、直流电压采集模块、IGBT驱动模块、IGBT驱动模块、端子排组成。
光线追踪实验报告
一、实验目的1. 理解光线追踪的基本原理和方法。
2. 掌握光线追踪在三维计算机图形学中的应用。
3. 通过实验验证光线追踪算法的正确性和效率。
二、实验原理光线追踪是一种基于光传播原理的渲染算法，通过模拟光线在场景中的传播过程，计算出每个像素的颜色值。
该算法的基本原理是：从相机视角出发，沿着光线传播方向，依次计算光线与场景中物体的交点，并根据交点信息计算反射、折射、散射等效果，最终得到每个像素的颜色。
三、实验器材1. 计算机一台，安装有光线追踪渲染软件（如LuxCoreRender、V-Ray等）。
2. 三维模型文件（如OBJ、FBX等）。
3. 相机参数设置文件（如EXR、HDR等）。
四、实验步骤1. 导入三维模型文件至光线追踪软件中。
2. 设置相机参数，包括镜头焦距、视野角度、相机位置等。
3. 设置场景环境，包括光源、材质、纹理等。
4. 调整光线追踪算法参数，如光线样本数、反射次数、折射次数等。
5. 运行光线追踪渲染，观察渲染效果。
6. 分析渲染结果，调整参数直至满意。
五、实验结果与分析1. 实验结果本实验采用LuxCoreRender软件进行光线追踪渲染，设置光线样本数为1000，反射次数为3次，折射次数为2次。
渲染结果如图1所示。
图1 光线追踪渲染效果2. 实验分析（1）光线追踪算法的正确性从实验结果可以看出，光线追踪算法能够正确地模拟光线在场景中的传播过程，计算出每个像素的颜色值。
与传统的渲染方法相比，光线追踪能够更真实地还原场景的光照效果，特别是对于复杂的光影效果和反射、折射现象。
（2）光线追踪算法的效率光线追踪算法的计算复杂度较高，特别是在处理复杂场景和高质量渲染效果时。
本实验中，设置光线样本数为1000，反射次数为3次，折射次数为2次，渲染时间为30分钟。
在实际应用中，根据场景复杂度和渲染效果需求，可以适当调整光线样本数、反射次数和折射次数等参数，以平衡渲染效果和渲染时间。
（3）光线追踪算法的应用光线追踪算法在三维计算机图形学、影视后期制作、虚拟现实等领域具有广泛的应用。
移动光源实验报告
移动光源实验报告实验题目：移动光源实验报告实验目的：1. 探究移动光源对物体的照明效果的影响；2. 观察不同光源位置对物体投影的影响；3. 分析不同光源位置对物体阴影的影响。
实验原理：光线的传播是直线传播的，可通过光线追迹法模拟，将光线的传播路径和光源位置进行模拟，并用实验实现，进而观察移动光源对物体的照明效果的影响。
实验器材：1. 光源（手电筒、室内灯等）；2. 带标尺的水平台；3. 物体（小球体、方体等）。
实验步骤：1. 将实验平台放置水平，并将光源放在平台一端。
2. 将物体置于平台另一端，并固定位置。
3. 将光源打开，观察物体的照明效果。
4. 记录光源的位置，然后将光源移动一段距离，再次观察照明效果。
5. 重复步骤4多次，将光源移动到不同位置，并记录每个位置的照明效果。
6. 观察物体的投影和阴影情况，并记录观察结果。
实验结果与分析：通过实验观察，发现移动光源对物体的照明效果有较大影响。
当光源位于物体的顶部时，物体的上半部分光线较充足，下半部分则产生阴影。
而当光源靠近物体的一侧时，物体的一侧光线较亮，另一侧则产生较明显的阴影。
光源的位置变化会导致物体投影的位置和形状发生变化。
当光源位于物体的正上方时，物体投影与物体形状相同。
当光源位于物体的侧面时，投影形状则产生变化。
当光源位置远离物体时，投影较大而模糊，而当光源靠近物体时，投影则较小而清晰。
实验中还观察到光源位置的变化会影响物体的阴影效果。
当光源位于物体的正前方时，物体的阴影较小且清晰。
而当光源位于物体的侧面或后方时，阴影则较大且模糊。
实验结论：通过移动光源进行实验观察，得出以下结论：1. 光源的位置变化会对物体的照明效果产生较大的影响；2. 光源位于物体顶部时，物体的上半部分较亮，下半部分产生阴影；3. 光源位于物体的一侧时，物体的一侧光线较亮，另一侧产生阴影；4. 光源的位置变化会影响物体投影的位置和形状，以及物体阴影的大小和清晰度。
实验意义：通过此次实验，我们深入理解了光线传播的直线传播原理，并观察到了移动光源对物体的照明效果、投影和阴影的影响。
光照追踪电路实验报告
一、实验目的1. 了解光照追踪电路的基本原理和组成。
2. 学习使用光敏电阻作为光强感应元件。
3. 掌握光照追踪电路的设计与搭建方法。
4. 验证光照追踪电路的性能，并分析其工作原理。
二、实验原理光照追踪电路利用光敏电阻的阻值随光照强度变化的特性，通过控制电路的输出信号，实现电路对光照方向的追踪。
当光敏电阻受到光照时，其阻值减小，电路输出信号随之变化，从而驱动执行机构（如电机）转向光源。
三、实验仪器与设备1. 光敏电阻2. 运放电路模块3. 电机驱动模块4. 电源5. 电路板6. 连接线7. 电路实验箱8. 示波器四、实验步骤1. 电路设计：- 设计光照追踪电路，包括光敏电阻、运放电路模块、电机驱动模块等。
- 计算光敏电阻的阻值变化范围，选择合适的运放电路和电机驱动模块。
- 绘制电路图，并标注各元件参数。
2. 电路搭建：- 将光敏电阻、运放电路模块、电机驱动模块等元件按照电路图连接到电路板上。
- 连接电源，确保电路正常供电。
3. 电路调试：- 使用示波器观察电路输出信号，调整电路参数，使电路输出信号与光敏电阻阻值变化一致。
- 调整电机驱动模块，使电机能够根据电路输出信号方向转动。
4. 实验测试：- 将电路放置在光照环境中，观察电机转动方向是否与光源方向一致。
- 改变光照方向，验证电路是否能够及时调整电机转动方向。
五、实验数据与分析1. 光敏电阻阻值变化：- 在不同光照强度下，光敏电阻的阻值变化范围为10kΩ～1MΩ。
2. 电路输出信号：- 当光敏电阻受到光照时，电路输出信号为正电压；当光敏电阻未受到光照时，电路输出信号为负电压。
3. 电机转动方向：- 当光敏电阻受到光照时，电机转动方向与光源方向一致；当光敏电阻未受到光照时，电机停止转动。
六、实验结论1. 光照追踪电路能够根据光照强度变化，驱动电机转动，实现电路对光照方向的追踪。
2. 通过调整电路参数，可以使电路输出信号与光敏电阻阻值变化一致，确保电机转动方向与光源方向一致。
tracepro实验报告范文
tracepro实验报告范文一.实验概况实验时间：实验地点：合肥工业大学仪器学院平房实验室指导老师：郎贤礼实验要求：1.熟练TracePro软件基本功能及实际操作方法；2.掌握光学器件设计的原理及一般步骤；3.会对设计好的光学器件进行数据图像分析；4.能够自己设计简单的光学器件。
二.实验内容（一）软件介绍 TracePro是一套普遍用于照明系统、光学分析、辐射度分析及光度分析的光线模拟软体。
它是第一套以ACIS solid modeling kernel为基本的光学软体。
第一套结合真实固体模型、强大光学分析功能、资料转换能力强及易上手的使用介面的模拟软件。
TracePro可利用在显示器产业上，它能模仿所有类型的显示系统，从背光系统，到前光、光管、光纤、显示面板和LCD投影系统。
应用领域包括：照明、导光管、背光模组、薄膜光学、光机设计、投影系统、杂散光、雷射邦浦常建立的模型：照明系统、灯具及固定照明、汽车照明系统（前头灯、尾灯、内部及仪表照明）、望远镜、照相机系统、红外线成像系统、遥感系统、光谱仪、导光管、积光球、投影系统、背光板。
TracePro作为下一代偏离光线分析软件，需要对光线进行有效和准确地分析。
为了达到这些目标，TracePro具备以下这些功能：处理复杂几何的能力，以定义和跟踪数百万条光线；图形显示、可视化操作以及提供3D实体模型的数据库；导入和导出主流CAD软件和镜头设计软件的数据格式。
通过软件设计和仿真功能，可以: 得到灯具的出光角度：只需有灯具的 3D模块便可通过软件仿真功能预判灯具出光角度，以此判断灯具是否达到设计目标。
得到灯具出光光斑图和照度图：可以模拟灯具打在不同距离得到的光斑、照度图分布情况,以此判断灯具出光性能。
灯具修改建议功能：如果通过软件判断初步设计灯具性能不符合要求，TracePro 光线可视图可以看到形成配光图每段曲线是由罩那段曲线形成，以提供修改建议。
准配光图和 IES 文件：可导出标准配光图和IES 文件，用于照明工程设计。
光斑轨迹探测实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解光斑轨迹探测的基本原理和实验方法。
2. 掌握使用光斑轨迹探测仪进行实验操作的方法。
3. 分析光斑轨迹在实验过程中的变化规律，并探讨其应用。
二、实验原理光斑轨迹探测实验是通过测量光斑在探测面上的移动轨迹，来分析光斑的传播特性。
实验中，光斑轨迹探测仪将光斑的移动轨迹转化为电信号，通过数据采集系统进行记录和分析。
实验原理如下：1. 光斑轨迹探测仪由光源、光学系统、探测面、数据采集系统等组成。
2. 光源发出的光束通过光学系统，形成光斑。
3. 光斑在探测面上移动，通过光电转换元件将光信号转换为电信号。
4. 数据采集系统采集电信号，并通过软件进行处理，得到光斑轨迹。
5. 分析光斑轨迹的变化规律，研究光斑的传播特性。
三、实验仪器与设备1. 光斑轨迹探测仪2. 光源（如激光器）3. 光学系统（如透镜、反射镜等）4. 探测面（如感光胶片、光电探测器等）5. 数据采集系统6. 计算机四、实验步骤1. 准备实验仪器和设备，检查仪器是否完好。
2. 将光源、光学系统、探测面和数据采集系统连接好。
3. 设置实验参数，如光源功率、探测面尺寸等。
4. 开启光源，调整光学系统，使光斑在探测面上移动。
5. 启动数据采集系统，记录光斑轨迹数据。
6. 关闭光源，整理实验数据。
7. 分析光斑轨迹数据，研究光斑的传播特性。
五、实验数据及分析1. 实验数据实验过程中，记录了光斑在探测面上的移动轨迹，并进行了如下分析：（1）光斑轨迹呈现一定的规律性，随着光斑在探测面上的移动，轨迹的形状、长度和宽度等参数发生相应变化。
（2）光斑轨迹的形状与光学系统的设计有关，如透镜的焦距、反射镜的曲率等。
（3）光斑轨迹的长度和宽度与光源功率、探测面尺寸等因素有关。
2. 分析（1）光斑轨迹的规律性表明，光在传播过程中，光束的形状、方向和位置都会受到光学系统的影响。
（2）光斑轨迹的变化规律可以用来分析光学系统的性能，如聚焦效果、光束发散程度等。
光线追踪理论
【译】光线跟踪：理论与实现（一）简介光线跟踪的目的是为了模拟自然现象：你能见到各种颜色是因为太阳发射出来的光线，经过各种自然物体的反射或折射后，最终进入你的眼睛。
若我们暂时不去计较其他因素，所有的这些光线都应该是直线。
如图所示，黄色的光直接从太阳射入照相机中；红色的光线在跟场景发生发射后到达照相机，而蓝色的光线被玻璃球折射后命中照相机。
图中没有画出的是那些无法到达观察者的光线，这些光线也是我们不从光源往照相机进行跟踪的原因，而是采用想反的路径。
上图标识的是一种理想情形，因为光线的方向没有影响。
从上面我们得到一个启示：与其等待光源发射一条光线穿过一个目前颜色还是黑色的像素，不如我们自己从照相机发射光线去穿过平面的每个像素，去观察这些光线能击中几何体上的哪些像素。
// -----------------------------------------------------------// Ray class definition// -----------------------------------------------------------class Ray{public:Ray() : m_Origin( vector3( 0, 0, 0 ) ), m_Direction( vector3( 0, 0, 0 ) ) {}; Ray( vector3& a_Origin, vector3& a_Dir );void SetOrigin( vector3& a_Origin ) { m_Origin = a_Origin; }void SetDirection( vector3& a_Direction ) { m_Direction = a_Direction; }vector3& GetOrigin() { return m_Origin; }vector3& GetDirection() { return m_Direction; }private:vector3 m_Origin;//光线的起点vector3 m_Direction;//光线的方向};一条光线有它的起点和方向。
视觉跟踪互动实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在了解视觉跟踪技术的基本原理和方法，并通过实验验证其效果。
通过实验，我们希望能够掌握以下内容：1. 视觉跟踪技术的概念及原理；2. 常见的视觉跟踪算法；3. 视觉跟踪系统在实际应用中的效果。
二、实验环境1. 实验设备：计算机、摄像头、投影仪、被跟踪物体；2. 实验软件：OpenCV库；3. 实验平台：Windows操作系统。
三、实验原理视觉跟踪技术是计算机视觉领域的一个重要研究方向，旨在实现对动态场景中目标的实时跟踪。
其基本原理是：通过图像处理技术提取被跟踪物体的特征，然后在后续帧中寻找与这些特征相似的物体，从而实现对目标的跟踪。
常见的视觉跟踪算法包括：1. 基于颜色特征的跟踪算法；2. 基于模板匹配的跟踪算法；3. 基于特征点的跟踪算法；4. 基于运动模型和卡尔曼滤波的跟踪算法。
四、实验步骤1. 准备实验环境，包括搭建实验场景、安装摄像头、调试投影仪等；2. 编写实验代码，实现以下功能：a. 图像采集：使用摄像头采集实验场景的图像；b. 特征提取：根据所选算法提取被跟踪物体的特征；c. 目标匹配：在后续帧中寻找与提取特征相似的物体；d. 跟踪：根据匹配结果计算被跟踪物体的位置；e. 结果展示：将跟踪结果展示在屏幕上；3. 运行实验代码，观察实验效果，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，我们得到了以下结果：（1）基于颜色特征的跟踪算法：在实验场景中，被跟踪物体为红色小球，实验结果显示，该算法在多数情况下能够成功跟踪到红色小球；（2）基于模板匹配的跟踪算法：实验结果显示，该算法在物体运动速度较慢的情况下能够较好地跟踪到物体，但在物体运动速度较快的情况下，跟踪效果较差；（3）基于特征点的跟踪算法：实验结果显示，该算法在物体运动速度较慢的情况下能够较好地跟踪到物体，但在物体运动速度较快的情况下，跟踪效果较差；（4）基于运动模型和卡尔曼滤波的跟踪算法：实验结果显示，该算法在物体运动速度较慢和较快的情况下均能较好地跟踪到物体。
光线追踪算法实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本实验旨在通过实际操作，了解光线追踪算法的基本原理和实现方法，掌握光线追踪算法在不同场景下的应用，并分析其实际效果。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C++3. 开发工具：Visual Studio 20194. 图形库：OpenGL三、实验内容1. 光线追踪算法原理光线追踪算法是一种基于光线传播原理的渲染技术。
通过模拟光线从摄像机出发，与场景中的物体发生碰撞、反射、折射等过程，最终计算出每个像素的颜色值，从而生成具有真实感的图像。
2. 光线追踪算法实现（1）光线与场景的交点检测首先，我们需要实现光线与场景中物体的交点检测。
在实验中，我们采用三角形作为场景中的基本几何形状，并使用Mller-Trumbore算法进行光线与三角形的交点检测。
（2）光线追踪过程在光线与场景交点检测的基础上，我们需要对光线进行追踪。
具体步骤如下：a. 计算光线在交点处的材质属性，包括反射率、折射率等；b. 根据材质属性，判断光线是否发生反射、折射或透射；c. 如果光线发生反射或折射，则根据反射、折射定律计算新光线的方向；d. 重复步骤a、b、c，直到光线满足终止条件（如光线与场景交点处的材质为透明，或光线追踪深度达到预设值）。
（3）光线追踪结果处理在光线追踪过程中，我们需要对每个像素的颜色值进行计算。
具体步骤如下：a. 对每个像素发射光线，进行光线追踪；b. 根据光线追踪结果，计算每个像素的颜色值；c. 对每个像素的颜色值进行合成，生成最终的渲染图像。
3. 实验场景为了验证光线追踪算法的效果，我们在实验中设计了以下场景：（1）场景一：室内场景，包含家具、墙面、窗户等物体；（2）场景二：室外场景，包含天空、地面、建筑物等物体。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，我们得到了以下结果：（1）场景一：室内场景的渲染效果较为真实，物体之间的光照、阴影、反射等现象得到了较好的模拟；（2）场景二：室外场景的渲染效果也较为真实，天空、地面、建筑物等物体的光照、阴影、反射等现象得到了较好的模拟。
光线追迹与光学仪器实验设计
汇报人：XX
目 录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 光 学 仪 器 基 础 知 识 05 实 验 设 计 与 实 践
02 光 线 追 迹 技 术 原 理 04 光 线 追 迹 在 光 学 仪 器 设
计中的应用
06 案 例 分 析
PART 01 添播模型： 建立光线在光学 系统中的传播模 型
光线传播方程： 描述光线在光学 系统中的传播规 律
光线传播模拟： 通过计算机模拟 光线在光学系统 中的传播过程
光线追迹算法流程
光线追迹算法的基本原理 光线追迹算法的具体步骤 光线追迹算法的应用领域 光线追迹算法的优缺点分析
PART 03
光学仪器基础知 识
光线追迹技术在光学仪器 设计中的应用
光学仪器实验设计的重要 性和必要性
光线追迹与光学仪器实验 设计在科学研究中的作用
光线追迹与光学仪器实验 设计的发展趋势和前景
未来发展方向与挑战
光学仪器技术的发展趋势：更高 精度、更快速度、更小体积
跨学科融合：与其他领域的交叉 学科合作，如人工智能、生物医 学等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
光线追迹算法的优化：提高计算 效率，降低计算复杂度
挑战：技术瓶颈、市场竞争、人 才短缺等
THANK YOU
汇报人：XX
实验数据采集与分析
实验目的： 验证光线 追迹原理
实验设备： 光学仪器、 数据采集 设备、计 算机
实验步骤： 设置光源、 调整光学 仪器、采 集数据、 分析数据
数据分析 方法：使 用Excel、
M AT L A B 等软件进 行数据处 理与分析
实验结果： 验证光线 追迹原理， 得出实验 结论
空间照明算法实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过实践操作，深入了解空间照明算法的基本原理和实现方法，掌握不同空间照明算法的特点和应用场景，提高空间照明设计的能力。
二、实验背景空间照明设计是室内设计的重要组成部分，良好的照明设计能够提升空间的使用效果和美观度。
空间照明算法作为照明设计的基础，对照明效果的优化具有重要意义。
本实验主要研究以下几种空间照明算法：1. 点光源照明算法2. 面光源照明算法3. 光线追踪算法4. 蒙特卡洛光线追踪算法三、实验内容1. 点光源照明算法（1）算法原理点光源照明算法是一种基于光线追踪的照明算法，通过模拟光线从点光源发出，与场景中的物体进行交互，最终形成光照效果。
算法的基本步骤如下：① 初始化：设置场景、光源位置、光源强度等参数。
② 发射光线：从点光源发出光线，与场景中的物体进行碰撞检测。
③ 计算光照：根据光线与物体的碰撞信息，计算光照强度。
④ 形成图像：根据计算出的光照强度，生成最终图像。
（2）实验过程① 编写程序：使用C++语言编写点光源照明算法程序。
② 设置场景：创建一个简单的场景，包括地面、球体、圆柱体等物体。
③ 设置光源：在场景中设置一个点光源，调整光源位置和强度。
④ 运行程序：运行程序，观察生成图像的照明效果。
2. 面光源照明算法（1）算法原理面光源照明算法是一种基于光线追踪的照明算法，通过模拟光线从面光源发出，与场景中的物体进行交互，最终形成光照效果。
算法的基本步骤如下：① 初始化：设置场景、光源位置、光源强度等参数。
② 发射光线：从面光源发出光线，与场景中的物体进行碰撞检测。
③ 计算光照：根据光线与物体的碰撞信息，计算光照强度。
④ 形成图像：根据计算出的光照强度，生成最终图像。
（2）实验过程① 编写程序：使用C++语言编写面光源照明算法程序。
② 设置场景：创建一个简单的场景，包括地面、球体、圆柱体等物体。
③ 设置光源：在场景中设置一个面光源，调整光源位置和强度。
④ 运行程序：运行程序，观察生成图像的照明效果。
试验报告光线跟踪的实现
实验报告：光线跟踪的实现学号：2111112041 姓名：李伟明实验思想从眼睛出发计算通过每个像素的光线方程，光线方程与场景中最近物体相交，计算各光源在该交点处的漫反射分量，镜面反射分量，并且叠加这些分量，递归计算光线在交点处的反射和折射光线，并且也将计算得到的各分量叠加到像素中，将该像素最后得到的总光强存储到一个二维数组里。
计算完所有像素后，使用opengl将这些像素点绘制出来。
一．创建场景场景中创建了三个平面，七个球（其中两个大球，五个小球），两个光源。
定义一个800*800的二维数组：rgbColor PixelColor[PixelH][PixelW]，用于存储像素值。
PixelH和PixelW 的预定义值为800。
二．计算光线方程屏幕的大小为8*8，分辨率为800*800，屏幕在xoy平面上，屏幕中心位置是坐标原点。
眼睛的位置O(0，0，4)，屏幕上一点D(image_x，image_y，0)，光线的方向为V=D – O。
由此可以确定一条光线Ray(O，dir)。
然后求出该光线与场景中最近物体的交点。
三．光线与物体相交1.光线与球体相交球体方程：（x-x1）^2 + (y-y1)^2 + (z-z1)^2 = R^2光线方程：O + Vt = 0；V为单位向量，球心c(x1，y1，z1)。
由两方程可得t^2 + 2V * (O - c)*t + [(O - c)*(O - c) - R^2] = 0根据方程计算出t的实数解。
2.光线平面相交首先平面的法向量N与光线方向向量V点乘，如果结果不为0，则光线与平面有交点，计算出对应交点的t值四．慢反射光的计算漫反射的计算公式为，为了实现方便，我将Kd设置成了浮点型，表示对RGB三个分量的反射强度相同，同时为了反映出物体本身的颜色属性，在计算时乘上了物体本身的颜色。
1.具体实现代码为表示点成两个向量，prim->_pMat.GetDiffuse()为物体的慢反射系数，prim->_pMat.GetColor()为物体的颜色值，含RGB三个分量，lig->_pMat.GetColor()是光源的颜色值，含RGB三个分量。
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Ray Tracer---光线跟踪实验报告
711064XX XXX
一、实验目的
在计算机图形学课程作业中，题目要求是做Ray Tracing 或碰撞检测，其中对Ray Tracing 的要求是：
(1)多种形状物体，Ball, box等
(2)包含多种材质物体：纯镜面反射、透明物体、纯漫反射、半透明物体等
(3)Moving in a 3D world
(4)environment texture
二、实验原理
在这次实验中，使用了真正的光线跟踪算法，而不是采用环境纹理来反映周围环境。
1、光线跟踪简介
光线跟踪是一种真实地显示物体的方法，该方法由Appel在1968年提出为了
生成在三维计算机图形环境中的可见图像，光线跟踪是一个比光线投射或者
扫描线渲染更加逼真的实现方法。
这种方法通过逆向跟踪与假象的照相机镜
头相交的光路进行工作，由于大量的类似光线横穿场景，所以从照相机角度
看到的场景可见信息以及软件特定的光照条件，就可以构建起来。
当光线与
场景中的物体或者媒介相交的时候计算光线的反射、折射以及吸收。
由于一
个光源发射出的光线的绝大部分不会在观察者看到的光线中占很大比例，这
些光线大部分经过多次反射逐渐消失或者至无限小，所以对于构建可见信息
来说，逆向跟踪光线要比真实地模拟光线相互作用的效率要高很多倍。
计算
机模拟程序从光源发出的光线开始查询与观察点相交的光线从执行与获得正
确的图像来说是不现实的。
2
由以上经典的光线追踪算法可以发现，在此算法中，环境中的物体等模型，并不是
一次性的画好的，而是对整个场景一个像素一个像素的画上去的，光线跟踪算法中
的每一根光线要与场景中的每一个物体所含的每一个面求交。
三、光线跟踪算法实现
1、计算观察光线
首先需要确定光线的数学表达式。
一条光线实际上只是一个起点和一个传播方向，
假设起点为O（x1，y1，z1），屏幕上一点为D（x2，y2，z2），则光线的方向dir（x3，y3，z3）为：
dir=O–D；
即
在程序中，光线的起点定义为：
方向为：
由此可以确定一条光线
然后就需要求出与该光线相交的物体中的最近的交点
2、光线与球体相交
球体由方程(x-a)2+(y-b)2+(z-c)2=r2确定，求光线是否与方程相交，只需计算方程组
(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2=R2
e+ d t = 0
有无实数解即可。
若令c(x1,y1,z1)为圆心，将二式带入一式整理可得，
(d﹒d)t2 + 2d﹒(e - c)t + (e - c)﹒(e - c) - R2=0 这里，除了参数t外所有的都是已知的，所以也就是标准的一元二次方程，即
At2 + Bt + C=0
二次解下中根号下的项B2-4AC为判别式，它可以说明有多少实数解。
如果判别式为负，球和直线没有交点。
如果判别式为正，则有两个解；一个解是光线进入球的位置，另一个是离开的位置。
如果判别式为零，光线与球相切并只有一个交点。
代入球的方程中，并消除公共因子得
在实际实现中，在计算其他项之前应该首先检查判别式的值。
在程序中的具体实现如下：
3、与平面相交
假设平面方程为Ax + By + Cz +d=0 ，同理，将平面的法向量与直线的方向向量做差乘运算，若结果为零，则说明光线平行于平面没有交点。
在程序中的实现如下：
4、颜色的确定
一旦我们知道了光线在传播的过程中与哪些物体相交了，我们就可以这一点的颜色，而单纯的使用物体颜色，会使图像看起来很不自然，所以我们将会计算由两个光源产生的散射的阴影效果，两个光源都会对物体的颜色起作用
下面这段代码还计算了从交点 ('pi') 到光源('L')的向量,
并且通过计算这个向量和物体表面的法向量的点乘积来确定该点的光照强度。
这样的计算会产生这样的效果：那些面对光源的点要比其他的点要更加明亮，背对光源的点将不会被照亮。
5、 反射的计算
计算一个已知法向量的点的反射光线，可以使用以下公式 R = V - 2(V ﹒N )N
其中R 是反射光线的方向向量，V 是入射光线的方向向量，N 是该点的法向量 计算反射光线并递归跟踪的关键代码如下：
6、 折射的计算
光线跟踪同样可以构造经折射的光线并继续递归跟踪，并最后将遇到的颜色信息加到最近的交点上。
折射时可根据折射定律进行计算，可以使用以下式子
T = (n * V ) + (n * (- N ﹒V ) - SQRT (1.0 - ( n * (N ﹒V ) )2 ) ) * N ;
其中，T是折射光线的方向向量，V是入射光线的方向向量，N是该点的法向量，n是两种材料的折射率的比值
计算折射光线并递归跟踪的关键代码如下：
7、Phong 明暗处理
当物体表面被光源照亮时，会形成一个高亮的光斑。
这个光斑会随着视点的移动而移动，而不是固定的。
Phong 提出的光照模型，实际上就是把反射光的方向向量考虑了进来。
上式中的L是从交点到光源的向量，N是平面的法向量，V是观察方向，R是L在平面上的反射向量，可以发现这个公式同时包含了漫反射和镜面反射光，实现的代码如下：
8、 阴影效果
为了计算阴影，需要在算法中判断点是否在阴影中，对于场景中的每个光源都创建
一条阴影光线，再判断对场景中的所有物体是否相交，若相交，则说明物体在阴影
中而光源是不可见的，并置shade = 0；否则，说明物体不再阴影中，光线可以照射到该点，置shade = 1；而shade 最终的值在0和1之间的话表示该点对部分光源是可见的，其他的是不可见的。
四、 程序效果截图。