乔文佑，高志山，袁群，朱丹，许宁晏，伦旭磊，车啸宇

（南京理工大学 电子工程与光电技术学院，南京 210094）

0 引言

在空间相机、卫星激光通信、引力波探测等高精度空间平台光机系统中，杂散光对系统信号的影响是不容忽视的［1-3］。光机系统的元器件是杂散光的重要来源，其表面光散射特性直接影响着系统内杂散光分布情况，针对系统元器件表面散射特性进行光线追迹和杂散光分析，是光学设计及仿真中重要的研究内容。以蒙特卡洛法（Monte Carlo Method，MCM）模拟抽样为基础，基于描述表面散射特性的双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF）来进行散射光线追迹，是目前科研实验及杂散光分析软件的常用算法。

应用MCM 实现散射光线准确追迹的关键在于由BRDF 模型建立正确的散射光线追迹概率模型，常用的概率模型求解方案主要为反变换法［4］。以反变换法设计概率模型进行光线追迹的方法，主要核心内容：1）选用现有的BRDF 模型解析式对实测BRDF 数据进行拟合解析，选出合理的BRDF 模型；2）将BRDF 转化为概率密度函数（Probability Density Function，PDF），通过求解PDF 的累积分布函数（Cumulative Distribution Function，CDF）的反函数，完成合理采样并以此确定散射光线方向，最终实现光线追迹。然而，系统元器件表面由于其微观形貌特点和纹理分布的特殊性，表面散射特性显示出复杂多样化，且伴随加工技术创新及新材料表面的出现，商用软件包内建的或现有的BRDF 模型或相关修正模型，可用于精确表征表面散射属性的模型种类有限。BRDF 模型参数解析过程繁杂，存在拟合误差，模型适用条件存在限制等问题［5-6］。……