軍用電子沙盤展示系統設計

2020-10-12 14:44:32郭敏任丹王博

計算機與網絡 2020年16期

郭敏任丹王博

摘要：軍用電子沙盤展示系統以電子沙盤技術為依托，利用聲光電設備結合全息投影、裸眼3D、虛擬現實等技術，通過圖像矯正融合處理、聲音擬合處理及光學投影技術，將軍用試驗訓練態勢通過網絡技術、數據處理技術進行傳輸處理；通過信息接入、特效制作、顯示處理轉換為三維展示模型，通過投影技術投射于電子沙盤，展示試驗訓練態勢；通過實時接收試驗訓練態勢數據，實現試驗訓練過程的電子沙盤展示，并提供手勢或者設備交互操作功能，實現立體、逼真的展示能力。

關鍵詞：全息投影；裸眼3D；虛擬現實；圖像矯正；三維建模

中圖分類號：TP391文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2020）16-70-4

0引言

目前國內實時軍用電子沙盤以電子屏展示，交互性及立體感不強、無法讓指揮員有身臨其境的感覺，在部隊需求的驅動下，擬將市面上樓宇及展廳等立體展示技術與試驗訓練實時過程相結合，分析如何將樓宇、展廳等提前制作的視頻動畫轉換軟件，并結合部隊訓練態勢展示需求，從試驗訓練數據接入、3D場景驅動、三維動態展示[1]及立體交互等方面綜合分析，進行展示系統設計。

1國內外現狀

由于國外的計算機技術發展較早，特別是歐美國家的信息技術水平在早期相對于其他國家就己經處于領先地位，因此他們較早地就把電子沙盤應用到軍事領域。比如美國的野外炮兵訓練智能導航虛擬沙盤間，在世界上都處于領先水平。

隨著我國科學技術的發展，電子沙盤設計技術也得到了相對較快的發展，在軍事領域、教育領域、地理領域、農業領域及商業領域等廣泛應用，技術也不斷更新進步，電子沙盤仿真和虛擬技術也越來越成熟。國防科技大學信息系統工程重點實驗室燕厚儀和張國華等人就提出了基于多智能體的新型交互式系統電子沙盤。這種電子沙盤是一種融合了多點觸摸、體感交互、虛擬現實及增強現實等多項技術的新型電子沙盤[2]，具有實現交互系統中的多人、多設備、多通道的特點，使人與電子沙盤的交互能力大大提高。

伴隨著技術的發展，國內外也出現了眾多的沙盤開發平臺，如Skyline，OSG，Delta3D，Vega Prime，Unity3D，ArcGIS[3]，ERDAS等。

ArcGIS和ERDAS雖提供了3D場景顯示模塊，但功能比較少，僅有漫游和有限的標注，沒有提供二次開發接口。與Skyline，OSG，Delta3D比較起來，Vega Prime是最具有適應性和可擴展性的商業軟件，用戶能快速準確地開發出合乎要求的視景仿真應用程序。Unity3D是一個游戲開發環境且具有可視化編輯界面，可以進行動態的游戲模擬。

在軍用電子沙盤系統領域，OSG得到廣泛應用，通過影像疊加、三維建模等逼真地呈現地形地貌特點，通過裝備的實物建模逼真地呈現裝備外觀，再結合定位信息，通過顯示屏呈現訓練態勢。

但近年來隨著全息投影、裸眼3D[4]、VR及AR等技術發展，全息投影、多媒體、L幕、幻影成像等電子沙盤在房地產、文物場館、5D影院及舞臺表演等領域廣泛應用。

2方案設計

系統結合多折幕技術、裸眼3D技術、圖像處理技術、數據接入處理技術及三維建模技術等構建沉浸式電子沙盤，結合軍事需求，通過軟硬件實現實時訓練態勢和作戰態勢的實時逼真展示[5]。

2.1系統組成

系統由硬件和軟件設備組成，硬件設備以多點控制一體機、電子屏、投影設備、聲光電設備和服務器設備為主，為展示提供硬件平臺支持，折幕電子屏的效果圖如圖1所示。