[发明专利]一种基于遗传算法的渐进多焦点眼用镜片的设计方法

摘要

本发明公开一种基于遗传算法的渐进多焦点眼用镜片的设计方法。根据佩镜者需求确定渐进多焦点镜片的一个或多个特征设定目标函数，采用遗传算法自动搜寻关于轮廓线簇u(x,y)拉普拉斯方程最佳符合设定目标的边界条件，通过数值计算解拉普拉斯方程求得轮廓线簇，从而进一步设计渐进多焦点眼用镜片。设计出的渐进多焦点眼用镜片符合佩镜者需求。本发明技术方案克服了人工选择边界条件形式和参数的局限性，使设计省时省力，并更具灵活性和全局性。

主权项

1.一种基于遗传算法的渐进多焦点眼用镜片的设计方法，其特征在于确定镜片表面矢高的轮廓线簇由拉普拉斯方程的数值解构建，所述拉普拉斯方程的边界条件采用遗传算法自动寻优得到，包括如下步骤：（1）根据拉普拉斯方程的数值解构建渐进多焦点眼用镜片的轮廓线簇，关于轮廓线簇的拉普拉斯方程，其边界设定为与镜片圆周相切的正方形边界，在所述正方形边界的四条边界线上选取N个控制点，每个控制点u_i赋于一个控制点参数变量，依次排列构成一个N维控制点参数向量；每个控制点u_i满足： ，由此建立向量与轮廓线簇边界上u之间的关系式，其中，h为镜片上视远参考点到视近参考点的垂直距离，L为镜片上视远参考点到镜片中心之间的垂直距离；控制点参数向量对应于遗传算法的遗传个体；（2）建立遗传算法的目标函数与镜片的光焦度和散光分布之间的关系式：，其中，为镜片远用区、近用区、渐变通道、低散光区和高散光区中的最大散光值读数，最大散光值设计目标值，和为配镜处方参数，分别为视远参考点和视近参考点的光焦度，为最大散光值设计目标值系数，取值在0.75～1之间； 分别为远用区、近用区、渐变通道、低散光区和高散光区各区域中的散光读数的平均值；  分别依次对应为远用区、近用区和渐变通道三个区域的光焦度读数平均值，远用区光焦度设计目标值；近用区光焦度设计目标值；渐变通道光焦度设计目标值 ，为渐变通道上的点到视远参考点的距离；为相对应的各项的加权系数，取值范围在0～1之间，其中，分别为散光加权系数， 分别为光焦度差异加权系数；（3）由随机函数产生20～40个控制点参数向量，构成遗传算法的一个种群，由向量与轮廓线簇边界上u之间的关系式，得到一系列初始边界条件；（4）依据数值方法求解拉普拉斯方程得到的轮廓线簇 进而计算得到的渐进多焦点眼用镜片的初始表面矢高，得到镜片的光焦度和散光分布；（5）依据步骤（2)建立的遗传算法的目标函数与镜片的光焦度和散光分布之间的关系式，计算目标函数的值，将得到的目标函数的值变换为遗传算法中给出的适应度函数，对进化种群进行遗传算法的选择、交叉和变异操作，生成新一代的种群，将得到的新种群转化为控制点参数向量，并由与边界上u之间的关系式，确定新的边界条件；（6）判断所得到的目标函数值与前一目标函数值的绝对差；若大于设定值，则重复步骤（4)～（6)；若小于设定值，则结束循环，得到符合设计目标的渐进多焦点眼用镜片的表面矢高。