Inverse lighting design using a coverage optimization strategy

In order to optimize the wireless sensor network coverage, this paper designs a coverage optimization strategy for wireless sensor network (EACS) based on energy-aware. Under the assumption that the geographic positions of sensor nodes are available, the proposed strategy consists of energy-aware and network coverage adjustment. It is restricted to conditions such as path loss, residual capacity and monitored area and according to awareness ability of sensors, it would adjust the monitored area, repair network hole and kick out the redundant coverage. The purpose is to balance the energy distribution of working nodes, reduce the number of “dead” nodes and balance network energy consumption. As a result, the network lifetime is expanded. Simulation results show that: EACS effectively reduces the number of working nodes, improves network coverage, lowers network energy consumption while ensuring the wireless sensor network coverage and connectivity, so as to balance network energy consumption.

Download Full-text

Inverse lighting design for interior buildings integrating natural and artificial sources

Computers & Graphics ◽

10.1016/j.cag.2012.09.003 ◽

2012 ◽

Vol 36 (8) ◽

pp. 1096-1108 ◽

Cited By ~ 15

Author(s):

Eduardo Fernández ◽

Gonzalo Besuievsky

Keyword(s):

Lighting Design ◽

Inverse Lighting

Download Full-text

Efficient algorithms for inverse lighting design

10.12681/eadd/46846 ◽

2019 ◽

Author(s):

Αναστάσιος Γκαραβέλης

Keyword(s):

Lighting Design ◽

Efficient Algorithms ◽

Inverse Lighting

Ο σχεδιασμός του φωτισμού είναι μια απαιτητική αλλά ουσιαστική διαδικασία που χρησιμοποιείται στην κινηματογραφία, τα παιχνίδια, στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό και σε διάφορες άλλες εφαρμογές για τον σωστό φωτισμό ή την ανάδειξη τμημάτων μιας σκηνής και για την ενίσχυση της αφήγησης. Όταν πρέπει να επιτευχθούν κάποιοι συγκεκριμένοι στόχοι και περιορισμοί φωτισμού, αυτή η τυπικά χειροκίνητη διαδικασία μπορεί να γίνει πολύ επαναλαμβανόμενη, χρονοβόρα και να αποκλίνει από το αναμενόμενο αποτέλεσμα σημαντικά, με αποτέλεσμα να δυσκολεύει ακόμη και τους πιο έμπειρους χρήστες. Συνεπώς, η ύπαρξη αυτόματων μεθόδων για τον υπολογισμό της διάταξης του φωτισμού, καθοδηγούμενων από στόχους, συμβάλλει πολύ ουσιαστικά στην επίτευξη του επιθυμητού αποτελέσματος, ελαχιστοποιώντας την προσπάθεια και τα πιθανά σφάλματα. Ο στόχος της παρούσας διατριβής είναι η βελτίωση της διαδικασίας του αντίστροφου σχεδιασμού φωτισμού (inverse lighting design). Σημαντικό και χρονοβόρο τμήμα της διαδικασίας είναι η αλγοριθμική εκτίμηση του ολικού φωτισμού σε ένα περιβάλλον, δεδομένης μιας παραμετροποίησης για τα φωτιστικά σώματα, προκειμένου να υπολογιστεί η απόκλιση από τον επιθυμητό φωτισμό. Για αυτό το σκοπό, παρουσιάζουμε μια γενική προσέγγιση που βελτιώνει την αποτελεσματικότητα των ογκομετρικών μεθόδων ολικού φωτισμού, χρησιμοποιώντας συμπίεση του πεδίου της λαμπρότητας, τη βελτιστοποίηση της τοποθέτησης των σημείων υπολογισμού της λαμπρότητας και της προσέγγισης της έμμεσης σκίασης, ανεξαρτήτως από την εκάστοτε οπτική γωνία. Η βελτίωση της απόδοσης και της αποτελεσματικότητας των αλγορίθμων υπολογισμού του ολικού φωτισμού δεν ωφελεί μόνο τον αντίστροφο σχεδιασμό φωτισμού αλλά και τις εφαρμογές απόδοσης γραφικών πραγματικού χρόνου. Στη συνέχεια, ερευνήσαμε και προσφέρουμε δύο μεθόδους που επιλύουν το γενικό πρόβλημα αντίστροφης σχεδίασης φωτισμού, εστιάζοντας σε σκηνές με υψηλή γεωμετρική πολυπλοκότητα, δεδομένου ενός συνόλου στόχων φωτισμού καθορισμένων από το χρήστη. Η προσέγγισή μας βασίζεται σε μια στρωματοποιημένη στρατηγική γραμμικής / μη γραμμικής βελτιστοποίησης και στην εισαγωγή ενός ειδικού ευρετηρίου πηγών φωτός σύμφωνα με τη συμβατότητα της κάθε μεμονωμένης θέσης φωτισμού σε σχέση με τον επιθυμητό φωτισμό. Επιπρόσθετα, για να ελαχιστοποιήσουμε τον αριθμό των χρησιμοποιούμενων πηγών φωτός, συνεισφέραμε με μια μέθοδο που χρησιμοποιεί μια ειδική ιεραρχική ομαδοποίηση φωτεινών πηγών, η οποία λειτουργεί στον χώρο της "κάλυψης του επιθυμητού φωτισμού" και ξεπερνά τους περιορισμούς των προηγούμενων προσεγγίσεων σε περιβάλλοντα με πολλά εμπόδια στο φωτισμό ή δομική πολυπλοκότητα. Και οι δύο προσεγγίσεις είναι ανεξάρτητες από το εκάστοτε μοντέλο μεταφοράς φωτός που θα χρησιμοποιηθεί και μπορούν γρήγορα να συγκλίνουν σε χρήσιμες προτάσεις φωτισμού. Στην κατηγορία της βελτίωσης του φωτισμού με αντιληπτικά κριτήρια, παρουσιάζουμε δύο μεθόδους που αναδεικνύουν τα εξέχοντα γεωμετρικά χαρακτηριστικά αντικειμένων, ενισχύοντας την τοπική φαινομενική αντίθεση κοντά σε αυτά. Η πρώτη μέθοδος υπολογίζει μια διάταξη κατευθυντικών πηγών φωτισμού και βασίζεται σε έναν μηχανισμό ψηφοφορίας και παράγει σταθερά και ανεξάρτητα από την προβολή αποτελέσματα. Επεκτείνοντας αυτή την ιδέα και στοχεύοντας σε μοντελοποίηση φωτισμού για πραγματικούς χώρους, όπως φωτιστικές εγκαταστάσεις εκθέσεων, παρουσιάζουμε μια μέθοδο για την αυτοματοποιημένη διαρρύθμιση φωτιστικών σωμάτων, συμπεριλαμβανομένων και φώτων τύπου σποτ, πάνω ή κοντά σε διάφορες επιφάνειες στήριξης των πηγών, επιλεγμένες από τον χρήστη. Η τεχνική μας παράγει την πιο κατάλληλη θέση και προσανατολισμό για τις πηγές φωτός με βάση μια τοπική μεγιστοποίηση της φαινομενικής αντίθεσης και με έναν μηχανισμό ομαδοποίησης προτείνεται και ο τελικός αριθμός των φωτιστικών σωμάτων.

Download Full-text