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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 電機資訊學院
  3. 光電工程學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/85368
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor曾雪峰(Snow H. Tseng)
dc.contributor.authorYu-Xiang Chenen
dc.contributor.author陳昱翔zh_TW
dc.date.accessioned2023-03-19T23:00:43Z-
dc.date.copyright2022-07-26
dc.date.issued2022
dc.date.submitted2022-07-22
dc.identifier.citationR. C. Duarte, A. A. Flores, and M. Stevens, 'Camouflage through colour change: mechanisms, adaptive value and ecological significance', Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 372(1724), 20160342 (2017). J. A. Endler, and J. Mappes, 'The current and future state of animal coloration research', Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 372(1724), 20160352 (2017). G. A. F. Hendry, 'Natural pigments in biology', Boston, MA: Springer US, 1-39 (1996). P. Vukusic, and J. R. Sambles, 'Photonic structures in biology', Nature, 424(6950), 852-855 (2003). P. Vukusic, and D. Stavenga, 'Physical methods for investigating structural colours in biological systems', Journal of the Royal Society Interface, 6(suppl_2), 133-148 (2009). H. Nilsson Sköld, S. Aspengren, and M. Wallin, 'Rapid color change in fish and amphibians–function, regulation, and emerging applications', Pigment cell & melanoma research, 26(1), 29-38 (2013). J. Teyssier, S. V. Saenko, D. van der Marel, and M. C. Milinkovitch, 'Photonic crystals cause active colour change in chameleons', Nature Communications, 6(1), 6368 (2015). K. S. Yee, 'Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell's equations in isotropic media', IEEE Transactions on antennas and propagation, 14(3), 302-307 (1966). A. Taflove, and S. Hagness, 'Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, 3rd edition'. doi: 10.1016/B978-012170960-0/50046-3 (2005). K. Kawano, and T. Kitoh, 'Introduction to Optical Waveguide Analysis: Solving Maxwell's Equation and the Schrödinger Equation', John Wiley & Sons, 233-245 (2004). J.-P. Berenger, 'A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves', Journal of computational physics, 114(2), 185-200 (1994). J. D. Joannopoulos, S. G. Johnson, J. N. Winn, and R. D. Meade, 'Photonic crystals: Molding the flow of light, 2nd edition', 66-71 (2008). C. Kittel, 'Introduction to solid state physics Eighth edition', John Wiley & Sons, 164-182 (2021). P.-G. Luan, and Z. Ye, 'Two dimensional photonic crystals', arXiv preprint cond-mat/0105428, 1-15 (2001). L.-M. Li, and Z.-Q. Zhang, 'Multiple-scattering approach to finite-sized photonic band-gap materials', Physical Review B, 58(15), 9587 (1998). G. R. Fowles, 'Introduction to modern optics', Courier Corporation, 293-304 (1989). M. Kushwaha, and P. Halevi, 'Giant acoustic stop bands in two‐dimensional periodic arrays of liquid cylinders', Applied Physics Letters, 69(1), 31-33 (1996). R. L. Morrison, W. C. Sherbrooke, and S. K. Frost-Mason, 'Temperature-sensitive, physiologically active iridophores in the lizard Urosaurus ornatus: an ultrastructural analysis of color change', Copeia, 804-812 (1996). 欒丕綱、陳啟昌, 《光子晶體:從蝴蝶翅膀到奈米光子學》, 五南圖書出版社 (2010). J. Schanda, 'Colorimetry: understanding the CIE system', John Wiley & Sons, 25-76 (2007). R. S. Berns, 'Billmeyer and Saltzman's principles of color technology', John Wiley & Sons, 154-155 (2019).
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/85368-
dc.description.abstract在本研究中,我們使用時域有限差分法 (finite-difference time-domain method, FDTD) 來模擬太陽光在變色龍皮膚中的傳播過程,而變色龍皮膚結構是由奈米等級的彩虹色素細胞所組成的光子晶體結構。變色龍在不同情緒下藉由改變彩虹色素細胞的排列來調整皮膚體表顏色,考慮晶格排列、細胞間距、光子晶體層數以及模擬解析度對於生物體表顏色的影響。最後,比較模擬結果與真實影像的差異,進一步討論準確性以及誤差。zh_TW
dc.description.abstractIn this research, we employ the finite-difference time-domain (FDTD) method to simulate the propagation of sunlight in chameleon skin, which is composed of nanoscale iridophore cells, that is photonic crystal structure. The chameleon changes color by changing the arrangement of iridophores cells under different emotions, considering the effects of lattice arrangement, cell spacing, number of photonic crystal layers, and simulation resolution on the color of the organism's surface. Finally, compare the difference between the simulation results and the real image, and further discuss the accuracy and error.en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2023-03-19T23:00:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2022
en
dc.description.tableofcontents口試委員會審定書 # 致謝 I 中文摘要 II ABSTRACT III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 IX 第一章 序論 1 1.1 生物體表面結構光學 1 1.2 研究動機與目標 2 1.2.1 研究動機 2 1.2.2 研究目標 2 1.3 本文內容 3 第二章 模擬方法 4 2.1 時域有限差分法 4 2.1.1 Central difference 4 2.1.2 Maxwell's equations 5 2.1.3 Yee Algorithm 9 2.1.4 Courant Limit 12 2.2 完美吸收邊界條件 (Perfectly Matched Layer Absorbing Boundary Condition) 15 2.3 總場∕散射場 (Total field/Scattered field) 19 第三章 光子晶體理論分析 24 3.1 週期函數與倒晶格空間 24 3.2 布洛赫定理 27 3.3 平面波展開法 29 3.4 生物體表 FDTD 模型建構 32 3.4.1 生物體表光學結構分析 32 3.4.2 FDTD 模擬模型建構 34 第四章 模擬結果分析 35 4.1 頻帶圖結果 35 4.2 FDTD 模擬結果 39 4.2.1 藍色皮膚 (編號 #1) FDTD 結果 40 4.2.2 綠色皮膚 (編號 #2) FDTD 結果 42 4.2.3 紅色皮膚 (編號 #3) FDTD 結果 44 4.3 光子晶體層數對體表顏色的影響 46 4.3.1 藍色皮膚 (編號 #1) 不同層數之比較 46 4.3.2 綠色皮膚 (編號 #2) 不同層數之比較 49 4.3.3 紅色皮膚 (編號 #3) 不同層數之比較 51 4.4 光源偏振方向對體表顏色的影響 53 4.5 模擬網格大小對體表顏色的影響 55 第五章 結論與未來展望 57 5.1 結論 57 5.2 未來展望 58 參考資料 59
dc.language.isozh-TW
dc.subject生物光子晶體zh_TW
dc.subject數值模擬zh_TW
dc.subject生物體表色彩zh_TW
dc.subject時域有限差分法zh_TW
dc.subjectbiological color appearanceen
dc.subjectbiological photonic crystalsen
dc.subjectnumerical simulationen
dc.subjectFDTD methoden
dc.title藉由時域有限差分法模擬變色龍皮膚顏色變化zh_TW
dc.titleSimulation of chameleon skin color changes via FDTD methoden
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear110-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee欒丕綱(Pi-Gang Luan),蕭惠心(Hui-Hsin Hsiao)
dc.subject.keyword時域有限差分法,生物光子晶體,數值模擬,生物體表色彩,zh_TW
dc.subject.keywordFDTD method,biological photonic crystals,numerical simulation,biological color appearance,en
dc.relation.page61
dc.identifier.doi10.6342/NTU202200662
dc.rights.note同意授權(限校園內公開)
dc.date.accepted2022-07-22
dc.contributor.author-college電機資訊學院zh_TW
dc.contributor.author-dept光電工程學研究所zh_TW
dc.date.embargo-lift2022-07-26-
顯示於系所單位:光電工程學研究所

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