SR20飛行模擬機(jī)視景圖像融合與拼接技術(shù)研究與探討

田青

摘要：圖像拼接技術(shù)是把一系列具有重疊部分的圖像序列通過特征匹配合成一張寬視角的大場景圖像，是計算機(jī)視覺、計算機(jī)圖形學(xué)以及虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的重要研究課題。

Abstract： The technique of image splicing is to combine a series of overlapping image sequences into one by feature matching. Large-scene images from perspective are important in computer vision， computer graphics and virtual reality research topics.

關(guān)鍵詞：視景融合;圖像拼接;模擬機(jī)

Key words： visual fusion;image splicing;simulator

0? 引言

飛行模擬機(jī)的視景仿真系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一種重要的表現(xiàn)形式。模擬機(jī)的視景系統(tǒng)是利用實(shí)時生成的計算機(jī)圖像，在座艙外的屏幕上產(chǎn)生實(shí)時飛行環(huán)境。這些圖像不僅包括機(jī)場與跑道、燈光、建筑物、地形地貌等。視景系統(tǒng)還能模擬能見度和各種氣象條件，使飛行訓(xùn)練人員在虛擬世界有身臨其境的感覺。飛行模擬機(jī)的視景仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1? 圖像融合和拼接技術(shù)的基本原理

目前，視景系統(tǒng)應(yīng)用比較廣泛、技術(shù)相對成熟的呈現(xiàn)方法就是投影顯示。投影顯示系統(tǒng)相比較其他顯示方式最大的優(yōu)勢就是觀察視野開闊，不管是使用環(huán)形屏幕還是球幕都能使眼點(diǎn)到屏幕的距離放的足夠大，給用戶提供縱深感和真實(shí)感較強(qiáng)的體驗(yàn)。投影圖像的圖像融合技術(shù)和拼接是投影顯示的重要技術(shù)點(diǎn)。圖像融合技術(shù)是將多種不同的圖像數(shù)據(jù)結(jié)合起來，相互取長補(bǔ)短，進(jìn)而更加全面更加詳細(xì)的反應(yīng)觀測目標(biāo)。圖像拼接技術(shù)利用計算機(jī)自動匹配之后，合成一幅寬視角圖像。在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域中，人們可以利用圖像拼接技術(shù)得到寬視角的圖像或360°全景圖像，用來虛擬飛行的實(shí)際場景。

投影顯示系統(tǒng)配置的側(cè)面圖如圖2所示，圖中包含局部環(huán)形屏幕、顯示系統(tǒng)固定安裝結(jié)構(gòu)、三臺投影儀、包括鏡頭和固定裝置。

2? 圖像融合與拼接技術(shù)在SR20模擬機(jī)的具體應(yīng)用

勾選“客服端選擇”中的全選按鈕，再勾選校正控制框中的開關(guān)校正和顯示網(wǎng)格選項(xiàng)，如圖4所示，此時幕上就會顯示出三通道網(wǎng)格狀態(tài)，觀察畫面上呈現(xiàn)的網(wǎng)格狀態(tài)，判斷出融合區(qū)域網(wǎng)格重合狀態(tài)，然后通過手動微調(diào)投影儀的方式讓網(wǎng)格線重合，這種方式基本上能修復(fù)好因投影儀錯位導(dǎo)致的融合不良情況，如果未能解決，請進(jìn)入下一步。

當(dāng)手動微調(diào)投影儀后仍舊無法對齊網(wǎng)格，達(dá)不到理想融合狀態(tài)時，則需要對校正網(wǎng)格進(jìn)行微調(diào)。首先按步驟一打開校正服務(wù)器，并按步驟二讓幕上呈現(xiàn)出三通道的網(wǎng)格狀態(tài)。然后只去除步驟二中的客戶端選擇的全選勾，只勾選你想要調(diào)整的通道即可。如圖5所示。

然后通過梯形約束結(jié)合弧面約束的方式，讓融合區(qū)域的網(wǎng)格和相鄰?fù)ǖ谰W(wǎng)格重合。然后保存校正數(shù)據(jù)發(fā)送校正數(shù)據(jù)。

3? 梯形約束使用方法

3.1 基準(zhǔn)線的選擇

基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇遵循如圖7所示的原則。

選中如圖所示兩個點(diǎn)，再按R后選中兩點(diǎn)之間的線段，按Q+R則選中整條線段圖，如圖8所示。

3.2 梯形約束

①選取梯形約束模式;

②選取需要作為基準(zhǔn)的線段或線;

③選取要作為基準(zhǔn)點(diǎn)的點(diǎn)按E則或出現(xiàn)一個大黑點(diǎn)和小的黑點(diǎn)，大的黑點(diǎn)為梯形約束基準(zhǔn)點(diǎn)（不動的點(diǎn)），小黑點(diǎn)為需要移動的點(diǎn)，通過E鍵可在大黑點(diǎn)和小黑點(diǎn)件進(jìn)行切換;

④通過WASD三個字母鍵控制小黑點(diǎn)的運(yùn)動，使其運(yùn)動到需要重合的位置。

3.3 弧面約束

①選取徐勉約束模式;

②選取需要作為基準(zhǔn)的線段或線;

③直接圈選要移動的點(diǎn)（小黑點(diǎn)）作為弧面約束的移動點(diǎn);

④通過WASD三個字母鍵控制小黑點(diǎn)的運(yùn)動，使其運(yùn)動到需要重合的位置。

3.4 融合帶亮度調(diào)節(jié)

如果融合帶亮度出現(xiàn)不理想的狀態(tài)這需要對融合帶亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。選取進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)的通道;選擇面模式對Gm條進(jìn)行上下拖動，當(dāng)融合帶亮度達(dá)合適時，停止拖動Gm條;再將L條拖動到最上最后拖動到最下方保證其值為1.00;然后保存校正數(shù)據(jù)，發(fā)送校正數(shù)據(jù)。

3.5 校正數(shù)據(jù)保存和備份

對該次校正數(shù)據(jù)進(jìn)行保存?zhèn)浞?，打開IOS桌面校正融合文件夾，打開data文件夾，將文件夾中的三個文件復(fù)制拷貝出來，放入以設(shè)備編號和修改日期命名的文件夾中保存?zhèn)浞荨Ｈ绺鼡QIOS并需要再次對該套設(shè)備進(jìn)行融合校正處理的時候，則需要將該復(fù)制的三個文件放入data中覆蓋原文件即可獲得修復(fù)時保存的網(wǎng)格狀態(tài)。如圖12所示。

4? 結(jié)論

圖像融合技術(shù)在多尺度分析時，根據(jù)圖形被分割的矩形塊的尺寸的不同，圖像融合的實(shí)際效果會有很大區(qū)別，會導(dǎo)致顯著塊效應(yīng)。因此也會對模擬機(jī)使用者的觀察造成一定程度的影響。所以在后續(xù)的工作中在對融合后矩形塊區(qū)域的交界處進(jìn)行濾波處理從而更好的消除塊效應(yīng)對視覺產(chǎn)生的不良影響。

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