执行优化(Optimize!)


优化(Optimize)选项卡中的自动优化(Automatic Optimization)部分提供了"执行优化(Optimize!)"按钮。该按钮展示了用于自动优化当前光学系统的局部优化工具。

设置:
算法(Algorithm) 局部优化使用阻尼最小二乘法或正交下降法来改进或修改设计,以满足特定条件。
阻尼最小二乘法(DLS)(Damped Least Squares (DLS)) 使用数值计算的导数,在能产生一个较小评价函数的设计的解空间中确定优化方向。这种梯度方法是为光学系统的设计专门开发的,可推荐用于所有的优化情况。
正交下降法(OD)(Orthogonal Descent (OD)) 使用变量的正交化形式和解空间的离散采样来降低评价函数值。OD算法不计算评价函数的数值导数。对于评价函数存在固有噪声的系统而言,例如非序列模式系统,OD通常优于DLS算法。如需了解有关相似算法的讨论,请参见S. Kudaev, P. Schreiber,"Automated optimization of nonimaging optics for luminaries", in Optical Design and Engineering II; Laurent Mazuray, Rolf Wartmann, Eds., Proc.SPIE 5962, p. 87-95 (2005).
注意(Note) DLS和OD都是局部优化算法,它们的最终结果依赖于起始点。对于全局优化,请参阅"全局优化(Global Optimizers)"。
内核数目(# of Cores) 选择执行优化任务的内核数量。即使在单个CPU计算机上,也可以选择多个内核,在这种情况下,单个CPU将共享同时执行多个任务。默认值是操作系统检测到的处理器数量。
周期(Cycles) 选择优化迭代的次数。1个周期表示执行一个优化周期,5个周期表示执行5个优化周期,以此类推。无限个周期表示执行无限次循环的优化周期,直到按下"停止(Stop)"按钮。
选择自动(Selecting Automatic) 将导致优化一直运行到系统不再得到改进为止。 强烈建议选择自动模式。运行一个给定的优化周期所需的时间随着变量数量、系统复杂性、求解数量、操作数数量以及计算机速度有很大不同。如果该周期花费的时间过长、或者看起来要中断、或者如果您觉得设计没有充分进展,请单击"停止"以结束优化运行。
自动更新(Auto Update) 如果选中该项,OpticStudio将在每一个优化周期结束时自动更新和重新绘制所有打开的窗口,这可以在使用任一分析功能时实时监控优化的过程。请注意,窗口可以更新的最快速度是每5秒一次,以便在更新期间保持用户界面的响应度。
开始(Start) 开始优化。
停止(Stop) 停止正在运行的优化,并将控件返回到对话框。
退出(Exit) 关闭局部优化对话框。优化运行时未启用退出。启用后,选择退出将导致对话框关闭,系统将更新为优化的当前值。
保存(Save) 将当前设置保存到OpticStudi配置文件中。
加载(Load) 加载最后保存的设置。
重置(Reset) 将所有设置重置为默认值。
讨论:
OpticStudio提供的局部优化(或简称为"优化")功能非常强大,并且能够在给定合理的起始点和一组变量的情况下优化镜头设计。变量可以是曲率、厚度、玻璃材料、圆锥系数、参数数据、额外数据和任何多重结构数值数据。OpticStudio将使用阻尼最小二乘法或正交下降算法进行优化计算。这种算法能够优化由加权目标值组成的评价函数,这些目标值被称为"操作数"。OpticStudio有多种不同的默认优化函数,可以使用评价函数编辑器轻松更改。如需了解有关此过程的详细信息,请参阅"更改评价函数(Modifying the merit function)"。
当优化开始时,OpticStudio首先更新系统的评价函数。如果操作数中的任何一个不能被计算,优化就不能开始,并且会显示一条错误信息。如果操作数需要追迹错过某些表面的光线或在折射率边界发生全内反射(TIR)的光线时,则无法计算这些操作数。如果出现此类的错误信息,通常是初始镜头的设置出现错误,或是光线目标被错误定义(在默认评价函数中不会出现这样的情况,但在用户定义的光线中可能会发生)。如果在优化过程中不能计算评价函数,OpticStudio将自动恢复;只需要初始系统便能充分地计算评价函数中所有的操作数。
请参阅优化概述(Optimization Overview) 来获得有关构建评价函数、设置变量和使用优化功能的完整描述。
另请参阅
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