專利名稱：基于多通道邊緣融合技術(shù)的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于多通道邊緣融合技術(shù)的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域，細(xì)分類為可視化計(jì)算機(jī)仿真。以邊緣融合技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合多投影儀疊加技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)，研發(fā)出了一種支持多視訊數(shù)據(jù)通道的可視化虛擬現(xiàn)實(shí)多媒體仿真演示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]近年來，多投影儀顯示系統(tǒng)(Multi-projectorsDisplay System)技術(shù)成為備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)，并發(fā)展出許多優(yōu)秀的商業(yè)系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)多個投影儀無縫拼接顯示出期望的畫面，必須事先對投影畫面進(jìn)行幾何和色彩校正，以及邊緣融合等步驟。幾何校正的基礎(chǔ)是建立精確的投影儀幀緩存圖像和用于校正的相機(jī)拍攝圖像間對應(yīng)關(guān)系。在幾何校正的基礎(chǔ)上，投影儀內(nèi)部和投影儀間的亮度和色彩差異可以通過色彩校正步驟進(jìn)行補(bǔ)償。由于幾何校正不可避免的存在一定誤差，不同投影儀像素物理位置也不可能精確的重合，故邊緣融合(Edge Blending)是必不可少的步驟。然而，由于傳統(tǒng)多投影顯示系統(tǒng)大多針對相對簡單的平面或者較規(guī)則的二次曲面屏幕，投影重疊區(qū)域(Overlap Region)為較規(guī)則的矩形， 并最多只有4重重疊區(qū)域，故邊緣融合技術(shù)一直沒有引起足夠的重視。目前主流的邊緣融合技術(shù)僅散見于各類幾何或色彩校正相關(guān)文獻(xiàn)的某個章、節(jié)，并未深入討論其對多投影顯示系統(tǒng)畫面質(zhì)量的影響。同時，對帶有異形、多重重疊區(qū)域的大型多投影儀顯示系統(tǒng)，使用傳統(tǒng)邊緣融合方案會使整個系統(tǒng)的融合區(qū)域?qū)挾仁艿阶钚∫?guī)則重疊區(qū)域?qū)挾鹊南拗?，造成融合區(qū)域過窄，邊緣融合效果較差。[0003]OSG(開放性場景圖)是一個開放源碼，跨平臺的圖形開發(fā)包，它為諸如飛行器仿真，游戲，虛擬現(xiàn)實(shí)，科學(xué)計(jì)算可視化這樣的高性能圖形應(yīng)用程序開發(fā)而設(shè)計(jì)。它基于場景圖的概念，它提供一個在OpenGL (開放性圖形語言)之上的面向?qū)ο蟮目蚣?，從而能把開發(fā)者從實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化底層圖形的調(diào)用中解脫出來，并且它為圖形應(yīng)用程序的快速開發(fā)提供很多附加的實(shí)用工具。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型旨在提供一種用多投影儀疊加技術(shù)基于多通道邊緣融合技術(shù)的多通道多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)邊緣融合方案會使整個系統(tǒng)的融合區(qū)域?qū)挾仁艿阶钚∫?guī)則重疊區(qū)域?qū)挾鹊南拗?，造成融合區(qū)域過窄，邊緣融合效果較差的問題。[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種基于多通道邊緣融合技術(shù)的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)，其特征在于，包括主控計(jì)算機(jī)、控制設(shè)備、音響控制臺、邊緣融合器、音響設(shè)備、投影儀組和投影屏幕，在投影屏幕的對面至少設(shè)置兩組投影儀組，在該投影屏幕前面的兩旁和遠(yuǎn)端分別設(shè)置兩臺音響設(shè)備，四臺音響設(shè)備分布在一個矩形的四角，并與音響控制臺連接； 邊緣融合器的一端通過VGA端口與所述的投影儀組連接，該邊緣融合器的另一端和音響控制臺的另一端分別與主控計(jì)算機(jī)連接；控制設(shè)備作為外設(shè)與主控計(jì)算機(jī)連接。[0006]每組所述的投影儀組的投影儀數(shù)量不超過三臺。[0007]所述的邊緣融合器需使用基于FPGA的硬件可插拔重組的刀片式設(shè)備。[0008]所述的投影儀組安裝在一桁架上，該桁架使用柔性金屬制成。[0009]所述的投影屏幕的增益應(yīng)小于1.2，視角應(yīng)為170°。[0010]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是價格低廉，組建方便，有良好的調(diào)節(jié)性、擴(kuò)展性?？稍谏虡I(yè)投影、電影娛樂等多方面獲得較理想的應(yīng)用前景。


[0011]圖1是本實(shí)用新型的總體構(gòu)成(平面布置)示意圖；[0012]圖2是本實(shí)用新型的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
[0013]參見圖1，本實(shí)用新型一種基于多通道邊緣融合技術(shù)的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)，包括主控計(jì)算機(jī)5、控制設(shè)備7、音響控制臺6、邊緣融合器4、音響設(shè)備2、投影儀組3和投影屏幕1，在投影屏幕1的對面至少設(shè)置兩組投影儀組3，投影儀組3的組數(shù)根據(jù)邊緣融合器4型號可融合上限決定(投影儀3組數(shù)應(yīng)小于等于可融合上限)，在該投影屏幕1前面的兩旁和遠(yuǎn)端分別設(shè)置兩臺音響設(shè)備2，四臺音響設(shè)備2分布在一個矩形的四角，并與音響控制臺6連接；邊緣融合器4的一端通過VGA端口與所述的投影儀組3連接，該邊緣融合器 4的另一端和音響控制臺6的另一端分別與主控計(jì)算機(jī)5連接，主控計(jì)算機(jī)5向邊緣融合器4傳輸視訊信號?？刂圃O(shè)備7 (鍵盤和控制開關(guān)等)作為外設(shè)與主控計(jì)算機(jī)5連接。上述各單個設(shè)備均為現(xiàn)有技術(shù)，可從市場購得。[0014]每組所述的投影儀組3的投影儀數(shù)量不超過3臺，3臺以上會造成金屬桁架結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，出現(xiàn)大量模糊偏差。[0015]所述的投影屏幕1的增益應(yīng)小于1. 2，視角應(yīng)為170°。[0016]需注意的是，組成投影儀組的3每一臺投影儀盡量為同一批次同一廠商，流明度要求在3000 5000范圍內(nèi)，每組投影儀3的數(shù)量增加時則流明度可以在范圍內(nèi)適當(dāng)下調(diào)。 邊緣融合器4需使用基于FPGA的硬件可插拔重組的刀片式設(shè)備。投影儀3的物理桁架結(jié)構(gòu)應(yīng)使用柔性金屬，以便降低投影儀鏡頭結(jié)構(gòu)差異造成的誤差。[0017]投影屏幕1的增益應(yīng)小于1. 2、視角應(yīng)為170°。屏幕在所有方向上的反射是不同的，在水平方向離屏幕中心越遠(yuǎn)，亮度越低。當(dāng)亮度降到50%時的觀看角度，定義為視角。 在視角之內(nèi)觀看圖像，亮度令人滿意。在視角之外觀看圖像，亮度顯得不夠。一般來說屏幕的增益越大，視角越小。增益越小，視角越大。因?yàn)楸緦?shí)用新型需要的增益小，所以視角的選擇比較寬裕。[0018]圖2是本程序所編寫的OSG場景圖，用以說明本實(shí)用新型的工作原理[0019]圖2涵蓋了整個程序所需要的各個場景節(jié)點(diǎn)以及其間的切換節(jié)點(diǎn)動作過程。有世界場景出發(fā)，其第一個節(jié)點(diǎn)是宇宙空間。然后有一個移動的組節(jié)點(diǎn)是太陽以及太陽系組節(jié)點(diǎn)。太陽系中包含了其他星球的節(jié)點(diǎn)，在此不一一敘述。其中，地球節(jié)點(diǎn)連接著整個地月系統(tǒng)，以及飛行器節(jié)點(diǎn)。整個場景最需要關(guān)注的是飛行器節(jié)點(diǎn)和地球節(jié)點(diǎn)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)動作都是在這兩個節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行的。根據(jù)不同的需求會更換不同的飛行器節(jié)點(diǎn)，從這個場景發(fā)散開來，可以擴(kuò)展成很多宇宙空間飛行棋仿真的需求功能。在飛行器節(jié)點(diǎn)之下也可以建立其他節(jié)點(diǎn)，以提供給更多的場景需求。例如探月工程、深空探測等。從而建立整個宇宙空間， 描繪場景圖，獲得仿真空間結(jié)構(gòu)。[0020]入口參數(shù)為半徑、行星名和行星外觀屬性。首先要開始初始化形狀繪制，然后創(chuàng)建紋理貼圖坐標(biāo)。紋理貼圖坐標(biāo)是根據(jù)一定的算法將整個行星表面按照不同的區(qū)域劃分， 通過區(qū)域的劃分將整個球面按照一定的標(biāo)記方法細(xì)化成大量的坐標(biāo)，坐標(biāo)以矩陣形式存在。根據(jù)坐標(biāo)將整個球面變化為一張矩形貼圖以方便貼圖的繪制與導(dǎo)入。接下來，讀取貼圖文件，按照對應(yīng)的坐標(biāo)將該貼圖分成若干塊區(qū)域。再按照以上劃分的貼圖區(qū)域?qū)⑵溥€原至行星球體之上。與此同時，創(chuàng)建行星葉節(jié)點(diǎn)，再將該行星的形狀添加到葉節(jié)點(diǎn)上。最后， 將以準(zhǔn)備好的葉節(jié)點(diǎn)返回給上級函數(shù)。從而建立各個天體節(jié)點(diǎn)，完善太陽系天體結(jié)構(gòu)。[0021]通過移動節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建移動與自旋。在調(diào)用軌道函數(shù)，套用在地球和月球上，是地球和月球按照一定軌道參數(shù)運(yùn)行。再導(dǎo)入之前創(chuàng)建好的地球節(jié)點(diǎn)，創(chuàng)建月球節(jié)點(diǎn)，然后對上級函數(shù)返回月球節(jié)點(diǎn)的位置。從而創(chuàng)建月球和地球的相對運(yùn)動。從而建立地球月球位置及軌道， 建立力學(xué)自轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。[0022]入口參數(shù)為軌道中心、軌道半徑和周期。首先，要設(shè)置動態(tài)路徑。然后設(shè)置采樣點(diǎn)數(shù)目，定義偏航角和滾轉(zhuǎn)角，開機(jī)路徑循環(huán)模式。按照采樣點(diǎn)的數(shù)目，不斷地求解該軌道的空間坐標(biāo)和姿態(tài)角，在相應(yīng)的動態(tài)路徑上插入對應(yīng)的控制點(diǎn)。最后將已完成的動態(tài)路徑返回。利用這樣一個過程，將所有空間物體的軌道完成。從而創(chuàng)建所有天體的軌道結(jié)構(gòu)，將全部天體套入軌道運(yùn)行，形成完整的宇宙框架體系。[0023]創(chuàng)建相關(guān)與光源的節(jié)點(diǎn)。接下來應(yīng)以光效的屬性與內(nèi)容，設(shè)置光效的位置，這只環(huán)境色。然后開啟光效，設(shè)置并調(diào)整光效的密度已達(dá)到最佳狀態(tài)。從而創(chuàng)建太陽光源節(jié)點(diǎn)內(nèi)容，完善所有星球的晝夜交替視覺效果。[0024]創(chuàng)建飛行器節(jié)點(diǎn)。然后讀取已編輯好的3D飛行器模型。把飛行器設(shè)置為地月系統(tǒng)的子項(xiàng)，再根據(jù)仿真數(shù)據(jù)將飛行器加載至相應(yīng)的軌道。此為仿真系統(tǒng)使用者視角，以此視角觀察宇宙。[0025]本實(shí)用新型在大型寬熒幕投影的基本思路上，利用邊緣融合技術(shù)以及多投影儀疊加技術(shù)，而組成的高亮度、高分辨率的大型寬屏播放演示系統(tǒng)。在其外圍加入了環(huán)繞音響設(shè)置。在這樣的一個多通道多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)上，應(yīng)用OSG引擎編寫仿真系統(tǒng)，也可使用市面上大多數(shù)仿真、演示軟件，同時也要具有播放高清影片、宣傳片的能力。本實(shí)用新型采用非商業(yè)型低價投影儀，以及普通投影屏幕，在價格與性能上找到一個較理想的平衡點(diǎn)?？梢砸缘陀谕町a(chǎn)品數(shù)倍的價格完成本實(shí)用新型所涉及的商品。同時本實(shí)用新型硬件應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可在商業(yè)投影、電影娛樂等多方面獲得較理想的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求1.一種基于多通道邊緣融合技術(shù)的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)，其特征在于，包括主控計(jì)算機(jī)、控制設(shè)備、音響控制臺、邊緣融合器、音響設(shè)備、投影儀組和投影屏幕，在投影屏幕的對面至少設(shè)置兩組投影儀組，在該投影屏幕前面的兩旁和遠(yuǎn)端分別設(shè)置兩臺音響設(shè)備，四臺音響設(shè)備分布在一個矩形的四角，并與音響控制臺連接；邊緣融合器的一端通過 VGA端口與所述的投影儀組連接，該邊緣融合器的另一端和音響控制臺的另一端分別與主控計(jì)算機(jī)連接；控制設(shè)備作為外設(shè)與主控計(jì)算機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多通道邊緣融合技術(shù)的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)，其特征在于，每組所述的投影儀組的投影儀數(shù)量不超過三臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多通道邊緣融合技術(shù)的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)，其特征在于，所述的邊緣融合器需使用基于FPGA的硬件可插拔重組的刀片式設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多通道邊緣融合技術(shù)的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)，其特征在于，所述的投影儀組安裝在一桁架上，該桁架使用柔性金屬制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多通道邊緣融合技術(shù)的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)，其特征在于，所述的投影屏幕的增益應(yīng)小于1. 2，視角應(yīng)為170°。
專利摘要一種基于多通道邊緣融合技術(shù)的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)，其特征在于，包括主控計(jì)算機(jī)、控制設(shè)備、音響控制臺、邊緣融合器、音響設(shè)備、投影儀組和投影屏幕，在投影屏幕的對面至少設(shè)置兩組投影儀組，在該投影屏幕前面的兩旁和遠(yuǎn)端分別設(shè)置兩臺音響設(shè)備，四臺音響設(shè)備分布在一個矩形的四角，并與音響控制臺連接；邊緣融合器的一端通過VGA端口與所述的投影儀組連接，該邊緣融合器的另一端和音響控制臺的另一端分別與主控計(jì)算機(jī)連接；控制設(shè)備作為外設(shè)與主控計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是價格低廉，組建方便，有良好的調(diào)節(jié)性、擴(kuò)展性?？稍谏虡I(yè)投影、電影娛樂等多方面獲得較理想的應(yīng)用前景。
文檔編號G03B21/56GK202282083SQ20112037866
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者張世杰, 曹喜濱, 王東哲, 王峰, 馬月超 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)