空中显示仿真成像系统以及逆反射材料性能的测试方法与流程

1.本发明涉及无介质空中显示技术领域，尤其涉及一种基于光线追迹仿真的空中显示仿真成像系统、逆反射材料性能的测试方法、逆反射材料结构的优化方法。


背景技术：

2.无介质空中显示是一种无需载体、无需介质、无需屏幕的裸眼3d影像视觉系统，可以为观众带来最具沉浸感与真实感的3d体验，在工程、科研、医疗、教育、传媒、影音娱乐等领域具有广阔的应用前景。实现无介质空中显示的相关技术包括负折射率成像玻璃技术、电离子技术、多透镜式成像技术、逆反射材料成像技术等，其中逆反射材料成像技术具有较好的亮度、清晰度和可视范围，实现成本较低，具有更好的发展前景。
3.逆反射材料是一种能够将反射光线以接近入射光线的反方向返回的一种材料，通常由一层薄且连续的透明微小玻璃珠或立方角体元素(棱镜)组成，入射光在玻璃珠内发生两次折射一次反射、或在微棱镜内发生三次反射后沿入射方向的反方向返回形成逆反射，通过特定的光学系统后便可以在空中形成3d实像，实现无介质空中显示。逆反射效率是逆反射材料的重要性能指标，逆反射效率定义为入射到逆反射材料上的光能量与反射回的光能量的比值，逆反射材料的逆反射效率提高意味着成像过程中杂散光更少，空中显示的清晰度提高，且经过光学系统后的光能损失更少，空中显示的亮度提升，表明逆反射材料的性能对空中显示系统的成像效果具有决定性的影响。因此如何在设计阶段测试并评价逆反射材料的性能，为后期制造与系统搭建奠定基础具有重要的意义。
4.以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提出一种基于光线追迹仿真的空中显示仿真成像系统、逆反射材料性能的测试方法、逆反射材料结构的优化方法，可以在设计阶段测试并评价逆反射材料的性能，为后期制造与系统搭建奠定基础具有重要的意义。
6.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.本发明的第一方面公开了一种空中显示仿真成像系统，用于测试逆反射材料制成的逆反射制品的性能，包括半透半反射镜、探测器和显示屏，其中所述逆反射制品和所述探测器分别设置于所述半透半反射镜的两侧，所述显示屏上显示的原始图像发出光线经所述半透半反射镜反射后到达所述逆反射制品，经所述逆反射制品反射后的光线再次经过所述半透半反射镜透射后到达所述探测器以在所述探测器上成像，根据所述探测器上的成像的清晰度和/或所述探测器接收到的光通量来判断所述逆反射制品的性能。
8.本发明的第二方面公开了一种逆反射材料性能的测试方法，包括步骤a1：采用上述的空中显示仿真成像系统对逆反射材料制成的逆反射制品的性能进行测试。
9.优选地，步骤a1中采用峰值信噪比来分析所述探测器上的成像的清晰度以判断所述逆反射制品的性能，其中峰值信噪比的表达式为：
[0010][0011]
式中，mse表示所述显示屏上显示的原始图像x与所述探测器上的成像结果y之间的均方误差，maxi表示图片中可能的最大像素值。
[0012]
优选地，步骤a1中采用结构相似性来分析所述探测器上的成像的清晰度以判断所述逆反射制品的性能，其中结构相似性的表达式为：
[0013][0014]
式中，μ
x
为所述显示屏上显示的原始图像x的均值，μy为所述探测器上的成像结果y的均值，σ
x
为原始图像x的标准差，σy为成像结果y的标准差，σ
xy
为原始图像x和成像结果y之间的协方差，c1和c2为正则化常量。
[0015]
优选地，所述测试方法还包括步骤a2：将入射光线以预设的入射角度入射到所述逆反射制品，并根据有效入射区域面积与所述逆反射制品的通光面积的比值来测定所述逆反射制品的逆反射效率。
[0016]
优选地，步骤a2具体包括：
[0017]
a21：将采用角锥阵列构成的逆反射材料制成的逆反射制品放在直角坐标系中，将所述逆反射制品中的任意一个角锥单元的顶点位于直角坐标系的原点o，底面三个点分别为a、b、c；
[0018]
a22：将步骤a21中所述逆反射制品的对应的所述角锥单元以原点对称建立一个虚拟角锥单元，所述虚拟角锥单元的顶点位于直角坐标系的原点o，底面三个点分别为a1、b1、c1；
[0019]
a23：将入射光线r以预设的入射角度入射到所述角锥单元的角锥底面abc，将所述角锥单元的三个三角侧面构成的整体形状投影到以所述入射光线r为法线的平面上以得到第一三角形；
[0020]
a24：所述角锥单元完成逆反射以使得所述入射光线r的延长线通过所述虚拟角锥单元，将所述虚拟角锥单元的三个三角侧面构成的整体形状投影到以所述入射光线r为法线的平面上以得到第二三角形；
[0021]
a25：根据有效入射区域面积与所述逆反射制品的通光面积的比值来测定所述逆反射制品的逆反射效率，其中所述有效入射区域面积是指所述第一三角形与所述第二三角形的重叠区域的面积，所述逆反射制品的通光面积是指所述第一三角形的面积。
[0022]
进一步地，所述有效入射区域面积与所述逆反射制品的通光面积分别采用蒙特卡洛方法进行估算。
[0023]
本发明的第三方面公开了一种逆反射材料结构的优化方法，包括：
[0024]
b1：将采用角锥阵列构成的逆反射材料制成的逆反射制品中的角锥单元中的底边边长保持不变，将不同的棱边夹角对应的多种逆反射材料结构制成的逆反射制品分别采用上述的空中显示仿真成像系统进行测试，得到采用对应的逆反射制品成像时所述探测器接
收到的光通量，以得到制成所述逆反射制品的逆反射材料中的角锥阵列中的角锥单元的优化的棱边夹角。
[0025]
优选地，所述优化方法还包括：
[0026]
b2：将所述逆反射制品中的角锥单元中的棱边夹角保持不变，再将不同的底边边长对应的多种逆反射材料结构制成的逆反射制品分别采用上述的测试方法步骤a1进行测试，得到采用对应的逆反射制品成像时所述探测器上的成像的清晰度，以得到制成所述逆反射制品的逆反射材料中的角锥阵列中的角锥单元的优化的底边边长；
[0027]
b3：将所述逆反射制品中的角锥单元中的底边边长保持不变，再将不同的棱边夹角对应的多种逆反射材料结构制成的逆反射制品分别采用上述的测试方法步骤a1进行测试，得到采用对应的逆反射制品成像时所述探测器上的成像的清晰度，以得到制成所述逆反射制品的逆反射材料中的角锥阵列中的角锥单元的优化的棱边夹角。
[0028]
优选地，所述优化方法还包括：
[0029]
b4：将入射光线以不同的入射角度入射到所述逆反射制品，并根据上述的测试方法步骤a2测得对应的所述逆反射制品的逆反射效率，以得到所述逆反射制品的优化的入射角度。
[0030]
优选地，所述优化方法还包括：
[0031]
b5：将所述逆反射制品中的角锥单元中的角锥底边边长和棱边夹角保持不变，再将不同的棱边圆角对应的多种逆反射材料结构制成的逆反射制品分别采用上述的测试方法步骤a2测得对应的所述逆反射制品的逆反射效率，以得到制成所述逆反射制品的逆反射材料中的角锥阵列中的角锥单元的优化的棱边圆角。
[0032]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提出了一种基于光线追迹仿真的空中显示仿真成像系统，通过该空中显示仿真成像系统可以在在虚拟环境中使用光线追迹进行逆反射材料的性能测试，测试结果与结构设计间具有明确的对应关系，可以得到结构参数变化时测试结果相应的变化趋势，因此避免了迭代优化过程中的盲目性，提高了产品设计的效率。
[0033]
在进一步的方案中，提出使用峰值信噪比和结构相似性来评价逆反射材料的成像性能，对逆反射材料在成像系统中的作用提供了定量的评价指标；其中根据空中显示仿真成像系统可以获得不同结构参数逆反射材料的psnr和ssim，观察这些指标随关键结构参数变化的改变趋势，可以得出逆反射材料结构优化的方向；psnr和ssim值越高，说明逆反射材料的成像性能越好，即所成像与原图像越接近、清晰度越好。进一步地，通过几何光学的原理，结合使用蒙特卡洛方法来测试逆反射材料的逆反射效率，具有简单直观、易于操作的优势。
[0034]
更进一步地，对于逆反射材料加工过程中不可避免的误差或瑕疵，通过本发明提出的测试方法和优化方法可以对其进行影响程度分析，寻找加工误差对于逆反射性能的影响规律，对于指导逆反射材料的实际生产具有重要意义，提高成品的良率。
附图说明
[0035]
图1a是本发明优选实施例公开的基于光线追迹仿真的空中显示仿真成像系统；
[0036]
图1b是图1a中的空中显示仿真成像系统中的显示屏发出光线时的光线示意图；
[0037]
图2a是逆反射制品中的角锥单元和对应建立的虚拟角锥单元在直角坐标系中的示意图；
[0038]
图2b是图2a中的入射光线入射到角锥单元后角锥单元和虚拟角锥单元各自的三个三角侧面构成的整体形状投影到以入射光线为法线的平面上的投影示意图；
[0039]
图3是逆反射制品中的角锥单元的结构参数示意图；
[0040]
图4是在光线正入射到角锥阵列时不同棱边夹角对应的多种逆反射材料结构制成的逆反射制品成像时探测器接收到的光通量；
[0041]
图5a是不同的底边边长对应的多种逆反射材料结构制成的逆反射制品成像时探测器上的成像的psnr；
[0042]
图5b是不同的底边边长对应的多种逆反射材料结构制成的逆反射制品成像时探测器上的成像的ssim；
[0043]
图6a是不同的棱边夹角对应的多种逆反射材料结构制成的逆反射制品成像时探测器上的成像的psnr；
[0044]
图6b是不同的棱边夹角对应的多种逆反射材料结构制成的逆反射制品成像时探测器上的成像的ssim；
[0045]
图7是在棱边夹角为90
°
的情况下不同入射角度入射到角锥单元的底面时测得对应的逆反射制品的逆反射效率的变化；
[0046]
图8a是角锥阵列构成的逆反射材料的截面示意图；
[0047]
图8b是理想状态下的逆反射材料的角锥阵列的俯视图；
[0048]
图8c是存在棱边圆角的逆反射材料的角锥阵列俯视图；
[0049]
图9a是棱边圆角的半径为底边边长的0％时的照度图；
[0050]
图9b是棱边圆角的半径为底边边长的1％时的照度图；
[0051]
图9c是棱边圆角的半径为底边边长的3％时的照度图；
[0052]
图9d是棱边圆角的半径为底边边长的5％时的照度图；
[0053]
图10是不同棱边圆角半径对应的多种逆反射材料结构制成的逆反射制品成像时探测器接收到的光通量。
具体实施方式
[0054]
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0055]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路/信号连通作用。
[0056]
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0057]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0058]
传统逆反射材料的研发途径是经过设计、生产、测试三个环节，传统的测试方法对试样的加工质量、仪器和实验条件要求太高，测试效果无法很好地反馈并指导逆反射材料的设计，具有盲目性，此外，传统的测试方法只能评价逆反射材料的逆反射效率，无法对其成像性能进行客观评价，对加工制造过程中出现的误差也无法进行定量的分析。
[0059]
本发明基于逆反射材料成像技术的实现原理，运用光线追迹法对基于逆反射材料的空中显示系统进行成像仿真，并结合图像质量评价指标和相关光学参数对成像效果和逆反射材料性能进行客观评价，同时对于加工过程中可能出现的加工误差对成像质量的影响进行分析，进而优化逆反射材料的基础结构参数设计。
[0060]
如图1a所示，本发明优选实施例公开了一种基于光线追迹仿真的空中显示仿真成像系统，用于测试逆反射材料制成的逆反射制品10的性能，包括半透半反射镜20、探测器30和显示屏40，其中逆反射制品10和探测器30分别设置于半透半反射镜20的两侧，如图1b所示，显示屏40上显示的原始图像发出准直光经半透半反射镜20反射后到达逆反射制品10，经逆反射制品10反射后的光线再次经过半透半反射镜20透射后到达探测器30以在探测器30上成像，根据探测器30上的成像的清晰度和/或探测器30接收到的光通量来判断逆反射制品10的性能。
[0061]
其中上述的空中显示仿真成像系统可以在光学仿真软件中建立，进一步根据其系统结构分析其光路特点。在空中显示仿真成像系统中，通过显示屏40显示一张图片对应为“实像”，光线是显示屏40发出的光线，在仿真时可以认为其发出的是准直光，“实像”发出的准直光经过半透半反射镜20后到达逆反射制品10(例如可以是逆反射膜)，而后逆反射制品10逆反射后的光线再次经过半透半反射镜20后到达探测器30并成像。
[0062]
本发明优选实施例还公开了一种逆反射材料性能的测试方法，包括：
[0063]
a1：采用上述的空中显示仿真成像系统对逆反射材料制成的逆反射制品的性能进行测试。
[0064]
具体地，根据峰值信噪比和结构相似性来分析上述空中显示成像系统的成像清晰度。
[0065]
其中，峰值信噪比的表达式如式(1)所示。
[0066][0067]
式中，mse表示原始图像x(显示屏40上显示的原始图像)与成像结果y(在探测器30的成像结果)之间的均方误差，maxi表示图片(这里的“图片”指的是计算机中图像这种“数据格式”，并不特指某一张图片；成像结果与原始图片间的差异主要由“mse”体现，maxi根据图片数据格式的不同取为不同的常数)中可能的最大像素值；在本实施中，若图片像素为unit8数据，maxi为255，若图片像素为float格式，maxi为1。
[0068]
psnr是使用最广泛的评价像质的客观指标，但psnr的值常常无法与人眼对图像的视觉品质评价完全一致，为此本实施例中还采用结构相似性来作为辅助评价手段。
[0069]
其中，结构相似性的表达式如式(2)所示。
[0070][0071]
式中，μ
x
为原始图像x的均值，μy为成像结果y的均值，σ
x
为原始图像x的标准差，σy为成像结果y的标准差，σ
xy
为原始图像x和成像结果y之间的协方差，c1和c2为正则化常量以避免出现除零，在本实施例中，c1＝[0.01(2
n-1)]2，c2＝[0.03(2
n-1)]2，n表示每个像素由n位二进制数表示。
[0072]
ssim的范围在[-1,1]之间，当ssim＝1时表示原始图像x与成像结果y完全一样。
[0073]
a2：将入射光线以预设的入射角度入射到逆反射制品，并根据有效入射区域面积与所述逆反射制品的通光面积的比值来测定逆反射制品的逆反射效率。
[0074]
步骤a2具体包括：
[0075]
a21：如图2a所示，将采用角锥阵列构成的逆反射材料制成的逆反射制品放在直角坐标系o-xyz中，将逆反射制品中的任意一个角锥单元的顶点位于直角坐标系的原点o，底面三个点分别为a、b、c；
[0076]
a22：将步骤a21中逆反射制品的对应的角锥单元以原点对称建立一个虚拟角锥单元，虚拟角锥单元的顶点位于直角坐标系的原点o，底面三个点分别为a1、b1、c1；
[0077]
a23：将入射光线r以预设的入射角度入射到角锥单元的角锥底面abc，将角锥单元的三个三角侧面(oac、obc和oab)构成的整体形状投影到以入射光线r为法线的平面上，得到第一三角形abc，如图2b所示，其中第一三角形abc面积内的光通量就是入射到角锥单元的光通量，完成逆反射的必要条件就是在三个三角侧面上均完成一次反射，根据反射定律，相当于入射光线r的延长线通过虚拟角锥单元oa1b1c1；
[0078]
a24：角锥单元完成逆反射以使得入射光线r的延长线通过虚拟角锥单元，将虚拟角锥单元的三个三角侧面(oa1c1、ob1c1和oa1b1)构成的整体形状投影到以所述入射光线r为法线的平面上以得到第二三角形a1b1c1；
[0079]
a25：根据有效入射区域面积与所述逆反射制品的通光面积的比值来测定所述逆反射制品的逆反射效率，其中有效入射区域面积是指所述第一三角形abc与所述第二三角形a1b1c1的重叠区域的面积，逆反射制品的通光面积是指第一三角形abc的面积。
[0080]
如图2b所示，第一三角形abc与第二三角形a1b1c1的重叠区域便是逆反射的有效入射区域，当光线入射到逆反射材料时，只有进入逆反射有效区的光线才可以完成逆反射，该区域面积与三角形投影面积的比值便可以定义为角锥单元的逆反射效率，逆反射效率可以使用蒙特卡洛方法进行估算，即在投影面积内随机均匀布点，位于阴影区域的点数与布点总数的比值可以看作二者面积的比值。
[0081]
本发明的优选实施例另外还公开了一种逆反射材料结构的优化方法，包括：
[0082]
b1：将采用角锥阵列构成的逆反射材料制成的逆反射制品中的角锥单元中的角锥底边边长保持为第一长度，将不同的棱边夹角对应的多种逆反射材料结构制成的逆反射制品分别采用图1所示的空中显示仿真成像系统进行测试，得到采用对应的逆反射制品成像时探测器接收到的光通量，以得到制成逆反射制品的逆反射材料中的角锥阵列中的角锥单元的优化的棱边夹角。
[0083]
角锥阵列是一种常见的逆反射材料结构，位于逆反射有效区的入射光线在角锥的
三个侧面发生反射后沿着入射方向的反向出射，其余光线由于在角锥单元内反射次数不足而称为散射光。如图3所示，角锥阵列中的角锥单元的结构参数包括底边边长l、棱边夹角α等，其中角锥单元的底面abc为正三角形，顶点o在底面abc的投影位于底面的几何中心，底边边长ab＝bc＝ac，棱边夹角∠aoc＝∠aob＝∠boc。
[0084]
在光线正入射到角锥阵列时，比较不同棱边夹角成像时探测器接收到的光通量，结果如图4所示，从图中可以看出，棱边夹角为90
°
时逆反射材料的成像性能最好。
[0085]
b2：将逆反射制品中的角锥单元中的棱边夹角保持不变，再将不同的底边边长对应的多种逆反射材料结构制成的逆反射制品分别采用步骤a1的测试方法进行测试，得到不同成像清晰度的影像，以得到制成逆反射制品的逆反射材料中的角锥阵列中的角锥单元的优化的角锥底边边长；
[0086]
本实施例中，在保持棱边夹角为90
°
时设置底边边长如表1所示。
[0087]
表1角锥单元的底边边长
[0088][0089]
不同基础参数的角锥阵列的规模均为4mm
×
4mm，位于相同的空间位置，追迹光线的数量均为300万条，评价指标为psnr、ssim，结果如图5a和图5b所示。从仿真结果可以看出，角锥单元的底边边长越小，逆反射材料制成的逆反射制品的成像清晰度越高。
[0090]
b3：将逆反射制品中的角锥单元中的角锥底边边长保持不变，再将不同的棱边夹角对应的多种逆反射材料结构制成的逆反射制品分别采用步骤a1的测试方法进行测试，得到不同成像清晰度的影像，以得到制成逆反射制品的逆反射材料中的角锥阵列中的角锥单元的优化的棱边夹角。
[0091]
本实施例中，在保持底边边长为100μm不变时，设置棱边夹角如表2所示。
[0092]
表2角锥单元的棱边夹角
[0093][0094]
不同基础参数的角锥阵列的规模均为4mm
×
4mm，位于相同的空间位置，追迹光线的数量均为300万条，评价指标为psnr、ssim，结果如图6a和图6b所示。综合考虑成像清晰度和成像亮度，棱边夹角为90
°
时逆反射材料的成像性能最好。
[0095]
上述步骤b1至b3分析了角锥单元的结构参数对成像效果的影响，可以据此指导优化逆反射材料的基础结构参数设计。
[0096]
b4：将入射光线以不同的入射角度入射到所述逆反射制品，并根据上述步骤a2的测试方法测得对应的逆反射制品的逆反射效率，以得到逆反射制品的优化的入射角度。
[0097]
在棱边夹角为90
°
的情况下，改变入射到角锥单元的底面光线的入射角，使用蒙特卡洛方法计算逆反射效率的变化，结果如图7所示。从图中可以看出，逆反射效率随着入射角的增加而降低，当入射角大于40度时逆反射率降为为零，当入射角小于25度时逆反射率
在30％以上。
[0098]
步骤b4分析了光线入射角对逆反射效率的影响，可以据此指导逆反射制品的实际应用场景。
[0099]
b5：将逆反射制品中的角锥单元中的角锥底边边长和棱边夹角保持不变，再将不同的棱边圆角对应的多种逆反射材料结构制成的逆反射制品分别采用上述步骤a2的测试方法测得对应的逆反射制品的逆反射效率，以得到制成逆反射制品的逆反射材料中的角锥阵列中的角锥单元的优化的棱边夹角。
[0100]
逆反射材料的加工中可能存在加工误差，例如角锥阵列构成的逆反射膜，在加工中可能出现棱边圆角、衬底厚度等加工误差。如图8a所示，为角锥阵列构成的逆反射材料的截面示意图，其中的可能存在衬底厚度100的加工误差，如图8b所示为理想状态下的逆反射材料的角锥阵列的俯视图，图8c所示为存在棱边圆角200的逆反射材料的角锥阵列俯视图。下述对存在棱边圆角时对逆反射材料的性能的影响程度进行分析评价。
[0101]
考虑加工可能会导致棱边圆角生成，仿真其对逆反射性能的影响。设置角锥底边长度为100微米，棱边圆角的半径分别设为1微米、3微米和5微米，仿真的结果如图9a至图9d所示，其中图9a是棱边圆角的半径为底边边长的0％时的照度图，图9b是棱边圆角的半径为底边边长的1％时的照度图，图9c是棱边圆角的半径为底边边长的3％时的照度图，图9d是棱边圆角的半径为底边边长的5％时的照度图。从图9a至图9d可以看出入射到棱边圆角区域的光线无法完成逆反射，造成光能的损失，影响探测器接收到的光通量如图10所示，圆角半径越大，光能损失越大。
[0102]
步骤b5分析了加工误差对逆反射效率的影响，可以据此进一步优化逆反射材料的基础结构参数设计。
[0103]
本发明优选实施例中设计了基于逆反射材料的空中显示仿真成像系统；在传统逆反射材料的应用领域(如道路交通标志)对于逆反射材料的评价指标主要为逆反射效率，而逆反射效率与成像清晰度之间无直接联系；本发明基于成像的清晰度是空中显示效果的重要指标，与逆反射材料的结构参数密切相关，从而将其对应用于空中显示成像领域的逆反射材料进行评价，并根据评价结果对逆反射材料的结构进行优化，因此进一步引入图像处理领域的峰值信噪比、结构相似性作为空中显示成像质量的清晰度的量化评价指标，从而可以通过定量的评价逆反射材料的成像性能，来指导并改善空中显示系统的成像效果；另外，还使用有效入射区域面积与逆反射材料通光面积的比值来测定逆反射效率；并且还分析加工中可能出现的加工误差，并控制加工误差的合理范围以尽可能减小对逆反射材料的性能的影响。
[0104]
采用本发明优选实施例的基于光线追迹仿真的逆反射材料测试与评价方法，具有以下优点：
[0105]
(1)高效设计。传统的依循设计、加工、测试流程的逆反射材料设计方法，测试结果对材料加工质量、仪器和测试环境等非常敏感，测试结果无法很好地指导设计。本发明优选实施例在虚拟环境中使用光线追迹进行逆反射材料的性能测试，测试结果与结构设计间具有明确的对应关系，可以得到结构参数变化时测试结果相应的变化趋势，因此避免了迭代优化过程中的盲目性，提高了产品设计的效率。
[0106]
(2)全面评价。传统的逆反射材料测试方法，评价指标主要为逆反射效率，这对于
使用逆反射材料进行空中显示成像来说远远不够，本发明优选实施例提出使用峰值信噪比和结构相似性来评价逆反射材料的成像性能，对逆反射材料在成像系统中的作用提供了定量的评价指标。其中仿真获得不同结构参数逆反射材料的psnr和ssim，观察这些指标随关键结构参数变化的改变趋势，可以得出逆反射材料结构优化的方向；psnr和ssim值越高，说明逆反射材料的成像性能越好，即所成像与原图像越接近、清晰度越好。此外通过几何光学的原理，使用蒙特卡洛方法来测试逆反射材料的逆反射效率，具有简单直观、易于操作的优势。
[0107]
(3)质量控制。对于逆反射材料加工过程中不可避免的误差或瑕疵，本发明优选实施例可以对其进行影响程度分析，寻找加工误差对于逆反射性能的影响规律，对于指导逆反射材料的实际生产具有重要意义，提高成品的良率。
[0108]
本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不是由其他人描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
[0109]
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。