具有复杂形状和非均匀折射率的透明物体的光线追踪图像模拟

由于物体表面或内部的折射，透明三维物体的光学图像可能不同于像平面上物体横截面的精确复制。因此，为了可视化和验证物理模型，需要对物体的图像进行模拟。我们报告了实现了高物理保真度的光线追踪图像模拟，重现了先前研究中未渲染的光学行为和图像特征。我们复制了具有复杂形状的液滴的明场显微镜图像，以及在其内部传播的压力波和冲击波的图像。为了实现高物理保真度，模拟必须复制照明光线的空间和角度分布，并且实验和模拟都必须为精确的光学建模而设计。这些模拟对液滴的性质高度敏感，可用于诊断和改进流体动力学模型。模拟图像也可以进行优化，以从实验图像中提取多个3D属性。与专门的单次3D成像方法相比，这种方法的优点在于保留了基础光学成像所特有的实验简单性、高分辨率和视觉可解释性。这里引入的技术可直接应用于光学显微镜，因此可用于微流控和生物学等其他领域，以扩展可从基础光学图像中提取的三维信息的类型和准确性。