物體的案例
ZEMAX軟件技術(shù)應(yīng)用教程專題：如何使用布爾物體、原生布爾和組合透鏡物體以及合并物體工具
OpticStudio 支持使用其他非序列元件 (NSC) 的物體和表面創(chuàng)建復(fù)雜物體。
作者 Mark Nicholson & Sandrine Auriol
簡(jiǎn)介
原生布爾物體、布爾物體和組合透鏡物體可用于在非序列模式下，通過其他物體和表面創(chuàng)建復(fù)雜物體。
布爾物體參照體積物體進(jìn)行布爾運(yùn)算，而組合透鏡物體使用非序列表面來構(gòu)建并組合透鏡的前后幾何結(jié)構(gòu)。這兩種物體類型都將參考非序列元件編輯器中之前的物體。
本文說明了如何使用布爾物體，以及如何定義每個(gè)表面上的散射和衍射屬性。本文還將演示如何使用合并物體工具來組合兩個(gè)物體，并將產(chǎn)生的物體保存為CAD文件格式。
原生布爾物體
啟動(dòng) OpticStudio 并打開用戶數(shù)據(jù)文件夾啟動(dòng) OpticStudio 并打開用戶數(shù)據(jù)文件夾 {Zemax}\Samples\Non-sequential\Geometry Creation中的文件“Boolean Example 1 - basic operations.zmx”。此文件包含兩個(gè)球物體，即物體1和2，以及一個(gè)原生布爾物體，即物體3。移動(dòng)至非序列元件編輯器的右側(cè)可查看原生布爾物體的屬性參數(shù)：
原生布爾物體可擁有最多10個(gè)“父”物體，但在本例中，我們僅使用兩個(gè)物體。原生物體可執(zhí)行以下任何運(yùn)算：
+ 將兩個(gè)物體組合在一起（邏輯 A OR B）。
- 從第一個(gè)物體中減去第二個(gè)物體（邏輯 A AND NOT B）。
& 計(jì)算兩個(gè)物體的交集（邏輯 A AND B）。
^ 產(chǎn)生屬于一個(gè)或另一個(gè)物體但不同時(shí)屬于兩者的部分（邏輯 A XOR B）。
$ 從第二個(gè)物體中減去第一個(gè)物體（邏輯 NOT A AND B）。
您也可以組合使用這些運(yùn)算。
展開 Zemax OpticStudio 如何使用布爾物體
雖然 OpticStudio 能夠創(chuàng)建簡(jiǎn)單的物體模型，但有些時(shí)候內(nèi)置的物體類型無法滿足我們的建模要求，今天技術(shù)文章的主角就是為了解決這一問題而生的。讓我們共同了解：
如何使用布爾物體、原生布爾和
組合透鏡物體以及合并物體工具
(更多Zemax技術(shù)性文章，可搜索“武漢宇熠”關(guān)注公眾號(hào))
概述
OpticStudio 支持使用其他非序列元件 (NSC) 的物體和表面創(chuàng)建復(fù)雜物體。
原生布爾物體、布爾物體和組合透鏡物體可用于在非序列模式下，通過其他物體和表面創(chuàng)建復(fù)雜物體。
布爾物體參照體積物體進(jìn)行布爾運(yùn)算，而組合透鏡物體使用非序列表面來構(gòu)建并組合透鏡的前后幾何結(jié)構(gòu)。這兩種物體類型都將參考非序列元件編輯器中之前的物體。
本文說明了如何使用布爾物體，以及如何定義每個(gè)表面上的散射和衍射屬性。本文還將演示如何使用合并物體工具來組合兩個(gè)物體，并將產(chǎn)生的物體保存為 CAD 文件格式。
原生布爾物體
啟動(dòng) OpticStudio 并打開用戶數(shù)據(jù)文件夾 根目錄下\Samples\Non-sequential\Geometry Creation 中的文件“Boolean Example 1 - basic operations.zmx”。此文件包含兩個(gè)球物體，即物體 1 和 2，以及一個(gè)原生布爾物體，即物體 3。移動(dòng)至非序列元件編輯器的右側(cè)可查看原生布爾物體的屬性參數(shù)：
原生布爾物體可擁有最多 10 個(gè)“父”物體，但在本例中，我們僅使用兩個(gè)物體。原生物體物體可執(zhí)行任何以下運(yùn)算：
+ 將兩個(gè)物體組合在一起（邏輯 A OR B）。
- 從第一個(gè)物體中減去第二個(gè)物體（邏輯 A AND NOT B）。
& 計(jì)算兩個(gè)物體的交集（邏輯 A AND B）。
展開 Ansys Zemax | 如何導(dǎo)入CAD物體
這篇文章介紹了如何將STL、IGES、STEP和SAT等格式的CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，Computer Aided Design）物體導(dǎo)入到OpticStudio中。
CAD文件的格式一般與您所使用的CAD軟件相關(guān)，格式種類眾多，不同的格式也有各自擅長的領(lǐng)域。如，STL格式是利用三角形網(wǎng)格來表示三維物體的，所以，對(duì)于那些原本就是由多個(gè)平面圍成的物體來說是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，該格式也常應(yīng)用于3D打印領(lǐng)域。IGES格式與STEP格式在不同的CAD軟件中都有良好的兼容性。在二者中做選擇時(shí)，要看它們當(dāng)中哪一個(gè)的模型導(dǎo)出程序?qū)?em>物體模型的表示方式更適合于您的物體模型。如果您使用基于ACIS引擎的CAD軟件，那么推薦您使用SAT格式的CAD文件。
簡(jiǎn)介
在OpticStudio中導(dǎo)入CAD物體是非常重要的功能，尤其是在對(duì)復(fù)雜的光機(jī)元件進(jìn)行雜散光分析時(shí)，光線會(huì)在這類光機(jī)元件上發(fā)生較為嚴(yán)重的反射和散射效應(yīng)。導(dǎo)入CAD功能在照明系統(tǒng)中同樣重要，例如在汽車儀表盤中，光線可能會(huì)入射到一個(gè)復(fù)雜的光導(dǎo)管之中。OpticStudio的導(dǎo)入CAD物體功能非常靈活且強(qiáng)大，它支持多種常見的CAD文件格式。
導(dǎo)入CAD物體
CAD物體結(jié)構(gòu)可能十分復(fù)雜，一根光線可能會(huì)在物體中產(chǎn)生多次反射、折射或散射等相互作用。因此，我們使用非序列光線追跡來描述光線與物體之間的相互作用。在序列系統(tǒng)中，我們也可以使用混合模式來進(jìn)行類似的非序列光線追跡。
OpticStudio支持四種靜態(tài)CAD文件格式：STL、IGES、STEP和SAT（如SLDPRT和ZPO這樣的動(dòng)態(tài)CAD格式，不在本文的討論范圍之內(nèi)）。在四者之中，只有STL格式是用小的三角形表面連接在一起，來近似表示物體模型的曲面，其它三種格式會(huì)使用平滑而連續(xù)的表面進(jìn)行建模。物體上的小平面 (Facets) 只用于在屏幕上顯示。
展開 Ansys Zemax | 如何創(chuàng)建復(fù)雜的非序列物體
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概要
這篇文章介紹了在OpticStudio中，如何不以導(dǎo)入CAD文件的方式創(chuàng)建復(fù)雜的物體。您將學(xué)習(xí)到如何通過組合多個(gè)物體來創(chuàng)建復(fù)雜的非序列物體，如何利用拾取求解類型鎖定一組物體以及在非序列元件編輯器中如何復(fù)制一組物體。
簡(jiǎn)介
在非序列模式中，用戶可以導(dǎo)入或創(chuàng)建物體來進(jìn)行光學(xué)機(jī)械組件設(shè)計(jì)，當(dāng)我們關(guān)注于設(shè)計(jì)而不是分析時(shí)，使用易于定義的參數(shù)化物體是較為方便的。參數(shù)化物體基于一個(gè)基本方程，該方程可以通過手動(dòng)、滑塊、宏或優(yōu)化器等方式快速修改。Opticsudio有許多內(nèi)置的參數(shù)化物體供我們使用或進(jìn)行組合。本文將展示通過組合內(nèi)置參數(shù)化物體創(chuàng)建復(fù)雜的物體，以及通過編輯器中的參數(shù)控制物體的形狀。對(duì)參數(shù)所做的任何更改都將立即反映在分析結(jié)果中，省去需要我們使用參數(shù)不同的多個(gè)模型的麻煩。
參數(shù)化的物體定義方式讓設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單
在OpticStudio中，多數(shù)非序列物體都是參數(shù)化的，即他們的定義依賴于某個(gè)基本的方程。例如，標(biāo)準(zhǔn)透鏡 (Standard Lens) 物體是通過如曲率半徑、圓錐系數(shù)、中心厚度等參數(shù)來定義的。這樣參數(shù)化的物體可以只通過修改非序列元件編輯器 (Non sequential Component Editor, NSCE) 中的數(shù)據(jù)值就可以進(jìn)行修改。當(dāng)物體的數(shù)據(jù)被手動(dòng)修改，或被滑塊 (Slider) 工具、宏 (macro) 程序、擴(kuò)展 (Extension) 程序，以及最關(guān)鍵的被優(yōu)化器 (Optimizer) 修改時(shí)，物體能夠快速地重建。
OpticStudio 同樣支持非參數(shù)化的物體，如多邊形物體 (Polygon Object) 或者導(dǎo)入的CAD物體 (Imported CAD Objects)。這些物體最終由一系列數(shù)據(jù)表示。
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ZEMAX軟件技術(shù)應(yīng)用教程專題：如何導(dǎo)入CAD物體
需要注意的是，不同的模式只會(huì)影響光線追跡的速度和物體初始加載的時(shí)間，并不會(huì)影響光線追跡的精度。
X，Y和Z像元數(shù) (X, Y, Z Voxels)：該參數(shù)用來表示使用多少個(gè)體元來表示所定義物體的不可見的邊界。體元技術(shù)允許通過在給定的體元數(shù)量下，預(yù)先計(jì)算物體或物體的一部分，以實(shí)現(xiàn)光線的快速追跡。進(jìn)入一個(gè)體元空間的光線只可能與所有體元的一個(gè)子集相交；因此只需要判斷這些子集體元上是否發(fā)生了光線與物體的相交即可。像元數(shù)越大，則模型的建立時(shí)間越長，但光線追跡的速度越快。通常情況下需要實(shí)驗(yàn)幾次才能確定合適的像元數(shù)。需要注意的是，像元數(shù)會(huì)影響光線追跡的速度和以及建立物體所需的內(nèi)存，但同樣不會(huì)影響光線追跡的精度。
分解文件？ (Explode?)：該參數(shù)表示CAD零件是否已被分解。這個(gè)參數(shù)是OpticStudio用來表示分解狀態(tài)的，不需要用戶進(jìn)行設(shè)置。如果您想要分解一個(gè)CAD物體，可以選擇非序列元件編輯器工具欄上的CAD > 分解CAD裝配體文件 (Explode CAD Assembly) 來實(shí)現(xiàn)。
弦公差 (Chord Tolerance)：該選項(xiàng)位于物體屬性 (Object Properties) 中的CAD標(biāo)簽中，它只影響物體在布局圖中的渲染效果。OpticStudio在渲染物體時(shí)，會(huì)將物體表面近似表示為多個(gè)三角形的鱗甲面，弦公差表示三角形鱗甲面上的點(diǎn)與物體真正的表面之間所允許的最大偏差距離。如果把這個(gè)值改小，則會(huì)添加更多地三角形面來精細(xì)地表示物體表面，但會(huì)降低渲染的速度并占用更多內(nèi)存。如果該值保持默認(rèn)值0，則OpticStudio會(huì)自動(dòng)根據(jù)物體的尺寸選擇一個(gè)合適的弦公差，以快速地渲染物體的形狀。同樣的，弦公差的值不會(huì)影響光線追跡的計(jì)算精度。
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這篇文章介紹了在OpticStudio中，如何不以導(dǎo)入CAD文件的方式創(chuàng)建復(fù)雜的物體。您將學(xué)習(xí)到如何通過組合多個(gè)物體來創(chuàng)建復(fù)雜的非序列物體，如何利用拾取求解類型鎖定一組物體以及在非序列元件編輯器中如何復(fù)制一組物體。
作者 Nam-Hyong Kim
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示例文件
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在非序列模式中，用戶可以導(dǎo)入或創(chuàng)建物體來進(jìn)行光學(xué)機(jī)械組件設(shè)計(jì)，當(dāng)我們關(guān)注于設(shè)計(jì)而不是分析時(shí)，使用易于定義的參數(shù)化物體是較為方便的。參數(shù)化物體基于一個(gè)基本方程，該方程可以通過手動(dòng)、滑塊、宏或優(yōu)化器等方式快速修改。Opticsudio有許多內(nèi)置的參數(shù)化物體供我們使用或進(jìn)行組合。本文將展示通過組合內(nèi)置參數(shù)化物體創(chuàng)建復(fù)雜的物體，以及通過編輯器中的參數(shù)控制物體的形狀。對(duì)參數(shù)所做的任何更改都將立即反映在分析結(jié)果中，省去需要我們使用參數(shù)不同的多個(gè)模型的麻煩。
參數(shù)化的物體定義方式讓設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單
在OpticStudio中，多數(shù)非序列物體都是參數(shù)化的，即他們的定義依賴于某個(gè)基本的方程。例如，標(biāo)準(zhǔn)透鏡 (Standard Lens) 物體是通過如曲率半徑、圓錐系數(shù)、中心厚度等參數(shù)來定義的。這樣參數(shù)化的物體可以只通過修改非序列元件編輯器 (Non sequential Component Editor, NSCE) 中的數(shù)據(jù)值就可以進(jìn)行修改。當(dāng)物體的數(shù)據(jù)被手動(dòng)修改，或被滑塊 (Slider) 工具、宏 (macro) 程序、擴(kuò)展 (Extension) 程序，以及最關(guān)鍵的被優(yōu)化器 (Optimizer) 修改時(shí)，物體能夠快速地重建。
OpticStudio 同樣支持非參數(shù)化的物體，如多邊形物體 (Polygon Object) 或者導(dǎo)入的CAD物體 (Imported CAD Objects)。這些物體最終由一系列數(shù)據(jù)表示。
展開 流體對(duì)物體的阻力
01
壓差阻力和摩擦阻力
從受力角度分析，物體受到的阻力是流體直接作用在其表面上的。垂直于物體表面的是流體的壓力，其產(chǎn)生的阻力稱為壓差阻力；平行于物體表面的是流體的黏性剪切力，其產(chǎn)生的阻力稱為摩擦阻力。除了這兩種力之外，再?zèng)]有其它的力了。所以物體的總阻力就是壓差阻力和摩擦阻力的合力，壓差阻力與物體的形狀密切相關(guān)，摩擦阻力則主要與物體的表面積相關(guān)。
有些地方說除了壓差阻力和摩擦阻力之外還存在誘導(dǎo)阻力，以及激波阻力等，是屬于一種誤解。
Ansys Zemax | 如何在OpticStudio中創(chuàng)建多邊形物體
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概述
在OpticStudio中，使用多邊形物體 (Polygon Object, POB) 是創(chuàng)建用戶自定義幾何體的常用方法之一。本文介紹了如何創(chuàng)建多邊形物體、定義物體表面以及如何在非序列編輯器中使用該物體。
介紹
多邊形物體是由多個(gè)三角形或矩形面構(gòu)成的三維空間幾何體，其中三角形或矩形面的頂點(diǎn)由一個(gè)ASCII文本文件定義。該文本文件包含有多行數(shù)據(jù)，并且可以使用任意文本編輯器進(jìn)行編輯。其中每行數(shù)據(jù)以單個(gè)字母或符號(hào)為起始，數(shù)據(jù)跟隨在字母和符號(hào)之后。
為了充分演示如何構(gòu)建多邊形對(duì)象、定義單個(gè)面或面組、保存文件的位置以及如何在OpticStudio中加載文件，讓我們使用POB功能創(chuàng)建一個(gè)等邊三角形棱鏡。等邊三角形棱鏡共有五個(gè)面，但只需定義總共六個(gè)頂點(diǎn)。然后，我們可以使用OpticStudio中多邊形對(duì)象支持的矩形符號(hào)連接每個(gè)頂點(diǎn)。
首先打開一個(gè)空白的文本文檔。在POB文件以中嘆號(hào) (!) 為起始的行表示該行為備注行。在定義多邊形物體時(shí)使用備注行來描述該物體是十分有用的，它可以在之后使用時(shí)幫助您快速了解該文本文件創(chuàng)建了什么樣的物體。
讓我們首先定義棱鏡的6個(gè)頂點(diǎn)。我們必須使用的語法由頂點(diǎn)符號(hào)描述：V。定義頂點(diǎn)的線必須以字母V開頭，后跟頂點(diǎn)編號(hào)和頂點(diǎn)的x、y、z坐標(biāo)：
V number x y z
該數(shù)字將x、y、z位置指定為一個(gè)頂點(diǎn)編號(hào)，稍后可以在我們對(duì)多邊形對(duì)象的定義中使用該編號(hào)。這樣做很方便，我們不必每次使用這個(gè)頂點(diǎn)時(shí)都定義x，y，z坐標(biāo)。相反，我們只是引用數(shù)字。
x、y、z坐標(biāo)相對(duì)于多邊形對(duì)象的局部（0,0,0）。請(qǐng)注意，多邊形對(duì)象的（0,0,0）坐標(biāo)在NSC編輯器中全局定位。
展開 3D掃描透明物體！Fraunhofer IOF紅外波長新技術(shù)
但是，許多掃描儀器只能掃描沒有光反射的物體，遇到透明物體只能先噴涂一層不反光涂料，然后進(jìn)行掃描。那么，真的就沒有透明材料掃描儀了么？
南極熊獲悉，德國Fraunhofer Institute應(yīng)用光學(xué)與精密工程學(xué)院IOF的研究人員于2021年5月4日宣布開發(fā)了一種新的3D掃描方法，可用于反射物體。借助“ MWIR-3D傳感器”，可以三維掃描物體，而不管是否由透明塑料還是玻璃制成。甚至可以輕松檢測(cè)到具有金屬光澤或黑色表面的物體。新的3D紅外傳感器還可以檢測(cè)組合了不同材料的物體。
△用MWIR-3D 3D掃描透明物體
傳統(tǒng)的3D掃描
3D掃描是進(jìn)行逆向工程的重要工具，是產(chǎn)品數(shù)字化的關(guān)鍵一步，實(shí)現(xiàn)更靈活的制造。如今，有幾種3D掃描方法，但是每種方法都有不同的缺陷。除了僅用于點(diǎn)測(cè)的基于“觸摸”的3D掃描之外，大多數(shù)3D掃描系統(tǒng)都使用光學(xué)技術(shù)。
攝影測(cè)量：將一系列2D圖像轉(zhuǎn)換為3D模型
激光掃描：向目標(biāo)表面發(fā)射光束，雙攝像頭確定每個(gè)點(diǎn)的3D位置
結(jié)構(gòu)化的光：在表面上呈現(xiàn)出特定的圖案，利用圖案變形揭示3D幾何形狀
這些方法都有一個(gè)難題：反射率和透明度。它們各自依賴于從目標(biāo)反射回來的光并且以可預(yù)測(cè)的方式返回到觀察相機(jī)。當(dāng)掃描玻璃時(shí)，因?yàn)楣饩€在通過時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲，掃描儀無法確定點(diǎn)源，因此無法正確掃描。透明物體甚至輕微反射的物體也會(huì)產(chǎn)生類似的效果。由于光路效應(yīng)，3D掃描類似金屬零件這樣略微發(fā)亮的物體變得具有挑戰(zhàn)性。對(duì)于這類問題，解決方法通常是在物體表面噴涂清漆，然后進(jìn)行掃描。
透明3D掃描
Fraunhofer IOF研究人員創(chuàng)建了一種稱為“ MWIR-3D傳感器”的新設(shè)備，據(jù)說能夠掃描任何物體，甚至透明物體。
展開 基于重建和不確定性傳播的單目視覺3D物體檢測(cè)
編者按：3D物體檢測(cè)（目標(biāo)檢測(cè)）是智能汽車感知系統(tǒng)的重要任務(wù)。在眾多應(yīng)用于智能汽車的傳感器中，相機(jī)這一視覺傳感器具有分辨率高、成本較低、部署方便等優(yōu)點(diǎn)?；谙鄼C(jī)RGB圖像的低成本3D物體檢測(cè)是當(dāng)下學(xué)界和工業(yè)界的研究熱點(diǎn)。其中，相比多目視覺3D物體檢測(cè)，單目視覺3D物體檢測(cè)是更為基礎(chǔ)的問題，其難點(diǎn)在于估計(jì)物體的距離。本文將6DoF位姿估計(jì)領(lǐng)域常用的稠密關(guān)聯(lián)方法應(yīng)用到了交通場(chǎng)景的單目3D物體檢測(cè)，并引入了不確定性傳播，可以描述物體位置的不確定性。針對(duì)深度回歸問題中偶然不確定性的估計(jì)，本文提出了魯棒KL損失，顯著提升了檢測(cè)精度，對(duì)于一般的不確定性估計(jì)網(wǎng)絡(luò)有借鑒價(jià)值。
摘要：
單目視覺3D物體檢測(cè)的主要難點(diǎn)在于物體在3D空間中的定位。近年關(guān)于6DoF位姿估計(jì)的研究表明，預(yù)測(cè)圖像與物體3D模型之間的2D-3D稠密關(guān)聯(lián)（Dense Correspondence）并使用PnP算法求解物體位姿，可以取得很高的定位精度。然而，在這些研究中，模型的訓(xùn)練均依賴物體的3D模型真值，這一條件在真實(shí)的室外場(chǎng)景中難以滿足。為解決這一問題，本文提出了MonoRUn檢測(cè)算法，以自監(jiān)督的形式學(xué)習(xí)稠密關(guān)聯(lián)和物體幾何，這一過程中僅需用到物體的3D框標(biāo)注。本文使用基于不確定性的區(qū)域重建網(wǎng)絡(luò)回歸與2D像素相關(guān)聯(lián)的3D坐標(biāo)。自監(jiān)督訓(xùn)練是指將3D坐標(biāo)重投影以重構(gòu)圖像的2D坐標(biāo)。為優(yōu)化重投影誤差并考慮其不確定性，本文提出了魯棒KL損失。在測(cè)試階段，網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的不確定性將傳播至所有下游模塊。具體而言，模型使用不確定性PnP算法估計(jì)物體的位姿及其協(xié)方差。
展開 基于 LiDAR 點(diǎn)云的 3D 物體檢測(cè)算法 ｜ 焉知課堂
3D 物體檢測(cè)的目標(biāo)是要根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)來找到場(chǎng)景中所有感興趣的物體，比如自動(dòng)駕駛場(chǎng)景中的車輛，行人，靜態(tài)障礙物等等。
下圖以車輛為例，來說明輸出結(jié)果的格式。簡(jiǎn)單來說，檢測(cè)算法輸出多個(gè) 3D 矩形框（術(shù)語稱為 3D BoundingBox，簡(jiǎn)稱 3D BBox），每個(gè)框?qū)?yīng)一個(gè)場(chǎng)景中的物體。3D BBox 可以有多種表示方法，一般最常用的就是用中心點(diǎn) 3D 坐標(biāo)，長寬高，以及 3D 旋轉(zhuǎn)角度來表示（簡(jiǎn)單一些的話可以只考慮平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，也就是下圖中的 θ）。
檢測(cè)算法輸出的 3D BBox 與人工標(biāo)注的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，一般采用 3D IoU （Intersection over Unoin）來衡量?jī)蓚€(gè) BBox 重合的程度，高于設(shè)定的閾值就被認(rèn)為是一個(gè)成功的檢測(cè)，反之則認(rèn)為物體沒有被檢測(cè)到（False Negative）。如果在沒有物體的區(qū)域出現(xiàn)了 BBox 輸出，則被認(rèn)為是一個(gè)誤檢（False Positive）。評(píng)測(cè)算法會(huì)同時(shí)考慮這兩個(gè)指標(biāo)，給出一個(gè)綜合的分?jǐn)?shù)，比如 AP（Average Precision）以此為標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)算法的優(yōu)劣。由于不是本文的重點(diǎn)，具體的細(xì)節(jié)這里就不做贅述了。
基于 LiDAR 點(diǎn)云的 3D 物體檢測(cè)示意圖
萌芽期 （2017 年之前）
有了前面的鋪墊，下面我們的算法之旅正式開始了。話說物體檢測(cè)算法的興起主要來自于計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，自從 2012 年深度學(xué)習(xí)出現(xiàn)以來，圖像和視頻中的物體檢測(cè)算法在性能上有了大幅度的提高，各種經(jīng)典算法也是層數(shù)不窮，比如最早的 R-CNN，到后來的 Faster RCNN，再到 YOLO 以及最新的 CenterNet 等等，可以說已經(jīng)研究的非常透徹了。
那么，在做點(diǎn)云中的物體檢測(cè)時(shí)，人們自然的就會(huì)想到要借鑒視覺領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)。
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Ansys Zemax | 如何在OpticStudio中創(chuàng)建多邊形物體
最后，將對(duì)背面三角形應(yīng)用面組編號(hào)2：
完成每個(gè)面的表面組序號(hào)設(shè)置后保存文本文件并重新加載該P(yáng)OB物體。我們可以看到表面下拉菜單中包含了三個(gè)表面分組：
這樣一來，我們可以單獨(dú)對(duì)Side Face分組的表面（POB文件中表面分組序號(hào)為0的表面）定義任意表面屬性。同樣的，當(dāng)選擇其他表面分組時(shí)（例如序號(hào)1，前表面），我們可以定義不同的表面屬性。
我們可以通過物體編輯器查看所選表面分組中包含的表面。其中選中的表面將高亮顯示為橙色：
注意事項(xiàng)
在使用多邊形物體時(shí)有以下幾點(diǎn)需要特別注意：
當(dāng)使用POB文件表示空間幾何體時(shí)，確保POB文件中定義的矩形/三角形表面閉合為一個(gè)封閉的體積（也可以使用多邊形物體在非序列編輯器中的額外數(shù)據(jù)“是實(shí)體？(Is Volume ?)”來定義封閉的空間幾何體）。
在定義矩形時(shí)，頂點(diǎn)的定義順序不能交叉。交叉會(huì)導(dǎo)致光線追跡產(chǎn)生錯(cuò)誤。
多邊形物體中沒有三角形/矩形表面的數(shù)量上限。它是由計(jì)算機(jī)內(nèi)存的容量決定。其中每個(gè)三角形表面大約需要100比特的存儲(chǔ)空間。然而OpticStudio通常會(huì)在同一時(shí)間保多個(gè)透鏡數(shù)據(jù)的副本，因此OpticStudio存儲(chǔ)一個(gè)三角形表面的實(shí)際空間約為500比特。
在OpticStudio中內(nèi)置有一個(gè)示例宏程序可以用來生成不同類型的多邊形物體，且無需定義每個(gè)頂點(diǎn)。該宏程序名稱為Polygon.ZPL，它保存在Zemax根目錄下的Macros文件夾中。在使用時(shí)，宏程序需要用戶輸入物體的表面半徑（表面不一定為圓形）、表面的邊數(shù)、多邊形物體的長度以及長度的分段數(shù)量。
小結(jié)
在OpticStudio中使用多邊形物體是一種非常靈活的創(chuàng)建用戶自定義物體的方法。通過簡(jiǎn)單的ASCII文本文件，您可以定義任意由頂點(diǎn)連成的三角形或矩形所組成的空間幾何體。
展開 誰改變了物體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)？力矩，力偶，還是力？
在說出筆者看法之前，首先要明確這里的物體指的是什么，力又指的是什么。比如把物體理解成質(zhì)點(diǎn)，則質(zhì)點(diǎn)不可能有轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，也就是問題本身不成立。在工科理論力學(xué)中，物體的慣常理解是一個(gè)剛體，是一個(gè)，不是兩個(gè)；是剛體，不是變形體。
再來看力。它的教科書式定義是物體與物體之間的相互作用。然而，從初中物理到高中物理，再到大學(xué)物理，乃至到了理論力學(xué)，一說力，就默認(rèn)為集中力，它有大小、方向和作用點(diǎn)三要素，但是物體之間的相互作用就是集中力？答案當(dāng)然是否！
集中力只是對(duì)物體之間相互作用的一種近似。這種近似要求，相對(duì)于感興趣的現(xiàn)象，相互作用的面積要足夠小，比如上圖中，如果感興趣的是石子下方的膜變形隨位置的變化，那膜與石子之間的相互作用肯定不能簡(jiǎn)化為集中力。比集中力更接近實(shí)際的是分布力（線、面、體)。按分布力的分析會(huì)得到一個(gè)結(jié)果A，再按集中力分析也可得一個(gè)結(jié)果B。如果A與B的差異對(duì)我們所感興趣現(xiàn)象的影響甚微，那么分布力就可以簡(jiǎn)化為集中力（有人會(huì)質(zhì)疑都得到了結(jié)果A，還要B干啥！質(zhì)疑得完全正確，但是A不好得到，往往是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算的一個(gè)界；或者A太復(fù)雜，就只能無奈地接受B了！沒辦法，工程分析必須接受現(xiàn)實(shí)條件的限制，無法像哲學(xué)家和藝術(shù)家那樣能汪洋恣肆）。
另外還要注意，相互作用強(qiáng)度也肯定與相互作用的兩個(gè)物體狀態(tài)有關(guān)，而相互作用又會(huì)改變物體狀態(tài)，所以相互作用的強(qiáng)度與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是耦合的。然而，對(duì)集中力的常規(guī)理解（到理論力學(xué)教學(xué)為止）是不計(jì)兩個(gè)相互作用物體之運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（也只有當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)相互作用的影響可忽略時(shí)，將相互作用理解為教科書中的集中力，才是有效的）。
綜上，本話題的缺省語境是一個(gè)剛體和一個(gè)集中力。
通常說：“力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因”。按照力學(xué)圈的還原論風(fēng)格，這里的力肯定是最簡(jiǎn)單的情形—一個(gè)集中力。物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是物體內(nèi)所有質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度。
展開 Waymo如何進(jìn)行3D物體檢測(cè)？
這主要是因?yàn)楫?dāng)我們拍攝圖像時(shí)，在鏡頭中有不同距離和不同比例的物體。
你面前的車看起來會(huì)比遠(yuǎn)處的車大得多，但你仍然需要考慮這兩方面。
就像我們一樣，當(dāng)我們看到遠(yuǎn)處的人，感覺是自己的朋友，但等走近了確定后才會(huì)喊他的名字，對(duì)于這種遠(yuǎn)處的物體，車輛會(huì)缺乏細(xì)節(jié)。
為了解決這個(gè)問題，我們將從網(wǎng)絡(luò)的不同層次中提取和分享信息。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中共享信息是一個(gè)強(qiáng)大的解決方案，因?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)使用固定大小的小檢測(cè)器來壓縮圖像，我們?cè)缴钊氲骄W(wǎng)絡(luò)。
意味著早期的層將能夠檢測(cè)到小物體，且只能檢測(cè)到大物體的邊緣或部分。更深的層將失去小物體，但能夠非常精確地檢測(cè)大物體。
這種方法的主要挑戰(zhàn)是通過這些連接將這兩種不同類型的信息結(jié)合起來，LiDAR 3D空間數(shù)據(jù)和更常規(guī)的RGB幀。如前所述，在所有的網(wǎng)絡(luò)步驟中使用這兩種信息，是更好地理解整個(gè)場(chǎng)景的最好方法。
但我們?nèi)绾尾拍軐蓚€(gè)不同的信息流合并起來，并有效地利用時(shí)間維度？這兩個(gè)分支之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是網(wǎng)絡(luò)在訓(xùn)練過程中以一種有監(jiān)督的方式學(xué)習(xí)的，其過程與self-attention機(jī)制類似，試圖重新創(chuàng)建世界的真實(shí)模型。
展開 物體質(zhì)量和慣性坐標(biāo)系
坐標(biāo)系是分析問題時(shí)參考的一個(gè)基準(zhǔn)，同樣，在adams軟件中，物體的質(zhì)心坐標(biāo)系如何定義也是一個(gè)十分重要的問題。在討論這個(gè)問題之前， 首先，看下adams中對(duì)剛體物體的質(zhì)量特性是如何定義的。
目前，adams中有三種方法來定義物體的質(zhì)量。
第一種是用戶自定義的方式——“Uers Input”
第二種是通過物體的幾何外形和密度——“Geometry and Density”
第三種是通過物體的幾何和材料庫——“Geometry and Material Type”
接下來，說說這幾種方式的特點(diǎn)。
第一種，用戶直接輸入物體的質(zhì)量特性，包括 慣性坐標(biāo)系，可以說第一種方法是這三種方法中最“簡(jiǎn)單、粗暴”的質(zhì)量定義方式，它無視物體的幾何外形和材料密度，用戶只需要把計(jì)算程序中用到的質(zhì)量大小、慣性積給出，然后再配以慣性積計(jì)算時(shí)基準(zhǔn)坐標(biāo)系，就完成了任意形狀物體的質(zhì)量特性定義。由于它直接給出了質(zhì)量和慣性積，所以和物體的外形沒有關(guān)系，外形可以是任意形狀，幾何外形可以只是出于顯示、直觀理解。這種定義方式在處理復(fù)雜的系統(tǒng)模型時(shí)比較好用，分析時(shí)為了方便簡(jiǎn)化模型，肯定會(huì)做出一些簡(jiǎn)化處理、規(guī)模降低，模型不可避免的只留下主要的部件，而一些附屬部件通常都會(huì)被刪除，但是根據(jù)牛頓第二定律，刪除附屬部件的質(zhì)量特性還需要在留下部件中體現(xiàn)。所以，在明確了主要部件和附屬部件的總質(zhì)量和質(zhì)心信息后，就可以將附屬部件刪除，簡(jiǎn)化模型，留著主要部件進(jìn)行建模，把原來的總質(zhì)量和質(zhì)心信息賦予主要部件上。這樣做的目的就是簡(jiǎn)化模型，降低模型規(guī)模，而且不影響計(jì)算結(jié)果。因此，這種方式適合系統(tǒng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)建模。
第二種，用戶根據(jù)物體的幾何形狀和密度定義質(zhì)量。
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