In this work, we develop a differentiable rendering pipeline for visualising plasma emission within tokamaks, and estimating the gradients of the emission and estimating other physical quantities. Unlike prior work, we are able to leverage arbitrary representations of plasma quantities and easily incorporate them into a non-linear optimisation framework. The efficiency of our method enables not only estimation of a physically plausible image of plasma, but also recovery of the neutral Deuterium distribution from imaging and midplane measurements alone. We demonstrate our method with three different levels of complexity showing first that a poloidal neutrals density distribution can be recovered from imaging alone, second that the distributions of neutral Deuterium, electron density and electron temperature can be recovered jointly, and finally, that this can be done in the presence of realistic imaging systems that incorporate sensor cropping and quantisation.
本研究では、トカマク内のプラズマ発光を可視化し、発光の勾配および他の物理量を推定するための微分可能レンダリングパイプラインを開発する。従来研究とは異なり、我々はプラズマ量の任意の表現を活用し、それらを非線形最適化の枠組みに容易に組み込むことができる。我々の手法の効率性により、物理的に妥当なプラズマ画像の推定だけでなく、イメージングと中間面計測のみから中性重水素分布の回復が可能になる。我々は、3つの異なる複雑さのレベルで本手法を実証する。第一に、ポロイダル中性粒子密度分布がイメージングのみから回復できること、第二に、中性重水素、電子密度、電子温度の分布が同時に回復できること、最後に、センサークロッピングと量子化を組み込んだ現実的なイメージングシステムの存在下でこれが実行できることを示す。