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基于计算机辅助的室内设计中光照效果研究的任务书
任务书
一、任务背景
随着城市化进程的不断加快和人们生活水平的不断提高，室内设计作为人们生活环境的重要组成部分，越来越受到重视。在室内设计中，光照效果是一个非常重要的因素。室内光照效果的好坏不仅直接影响人们的视觉感受，还会对人的身心健康产生重要影响。因此，研究如何在计算机辅助室内设计中自动模拟和控制光照效果，对于促进室内设计的发展和提高人们生活质量具有重要的意义。
二、研究目标
1.探索现有光照模拟技术的优缺点，了解光照模拟技术的基本理论和算法。
2.研究计算机辅助室内设计中的光照效果，包括光照的物理特性、光源和物体的相互作用等。
3.综合应用从不同方向获得的光照影响，实现多方向多光源的室内光照效果模拟。
4.研究如何在模拟光照效果的同时，减少计算时间和空间复杂度，提高计算效率和计算精度。
5.开发基于计算机辅助的室内设计中光照效果的模拟和控制系统，提供更准确和实时的光照效果展示工具。
三、研究内容
1.光照效果的基本理论和算法
（1）光的物理特性和传播规律；
（2）光与物体之间的相互作用；
（3）基于蒙特卡罗法和辐射传输模型的光照模拟算法。
2.室内光照效果的模拟和控制
（1）基于物理光学原理的室内光照效果模拟算法；
（2）在室内设计中的光源和物体光照相互作用的模拟；
（3）基于多方向多光源模型的室内光照效果模拟。
3.光照效果的优化
（1）基于蒙特卡罗法的光照模拟并行算法；
（2）计算机辅助室内设计中光照效果展示优化；
（3）提高计算精度和计算效率的算法和方法的研究。
4.室内光照效果模拟和控制系统的开发
（1）基于室内光照效果模拟和优化算法的光照效果展示工具的设计；
（2）基于光照效果控制算法的室内光照效果控制系统的研发。
四、研究方案
1.采用文献综述和实验研究相结合的方法，深入分析计算机辅助的室内设计中光照效果模拟和控制的理论基础和应用场景。
2.通过Matlab等计算分析软件，编写基于蒙特卡罗法和辐射传输模型的光照模拟算法，并进行实验验证。
3.设计开发基于光照模拟算法的室内光照效果模拟系统，并结合室内设计软件，实现实时的光照效果模拟和展示。
4.基于优化算法和并行计算，提高室内光照效果模拟算法的计算精度和效率，并进一步完善光照模拟系统的交互体验和功能。
5.结合实际案例，进行光照效果模拟和控制系统的测试和评估，并对系统在应用中出现的问题和提出改进建议。
五、预期成果
1.论文一篇，发表在计算机辅助设计领域的著名学术期刊或国际会议上。
2.室内光照效果模拟和控制系统的设计和开发，实现演示程序，具备可视化效果以及基本的交互功能。
3.实验数据和实验结果，包括基于光照模拟算法的光照效果展示和优化的效果图。
4.对现有光照模拟技术的分析和总结，对系统在应用中出现的问题和改进建议。
六、研究时限
本项研究的时间为一年，具体研究进展和时间安排按研究实际情况进行调整和协商。
七、研究经费
本项研究所需经费为50万元人民币，包括设备采购费、实验用品费、实验人员和课题负责人工资和差旅费等。
八、研究团队
本项研究课题组由一名教授、两名副教授、三名硕士和两名本科生组成。其中，教授为课题负责人，副教授为副课题负责人，人员可适当调整。研究组成员需具备计算机辅助设计、计算机图形学、物理光学及相关专业的硕士或博士学历。成员分工详见任务分工表。
任务分工表
任务名称负责人完成时间
光照效果原理研究教授3个月
基于蒙特卡罗法的光照效果模拟算法研究副教授14个月
基于辐射传输模型的光照效果模拟算法研究副教授24个月
基于室内光源和物体的光照相互作用的模拟研究硕士16个月
光照效果模拟和控制系统的设计与实现硕士28个月
基于优化算法和并行计算的光照效果模拟算法优化研究硕士36个月
测试和评估本科生1、本科生22个月