專利名稱：一種模擬無窮遠(yuǎn)點像的仿真方法
一種模擬無窮遠(yuǎn)點像的仿真方法本發(fā)明屬光電控制領(lǐng)域確切地講是ー種將人眼隨頭的移動的信息數(shù)據(jù)作為控制量，來校正有限距離屏幕處所顯示的不同距離的景物，按人眼與前方屏幕與屏幕所顯示的目標(biāo)的實際距離，來校正屏幕上各個不同景物的位移(在屏幕上顯示的位置)。各種飛行模擬器都是面對處在2-18米距離的有限距離的屏幕，需要飛行員頭盔眼罩的反射影像與透射影像的同時觀看；而地面的固定目標(biāo)與前方的飛行目標(biāo)都是相對意義上的無窮遠(yuǎn)點的像距；飛行員的任何頭部運動都將使目標(biāo)圖像與實際目標(biāo)情況產(chǎn)生偏差；目前解決問題的方法之ー是通過多層光學(xué)系統(tǒng)直接將圖像成為無窮遠(yuǎn)點虛像，該虛像可以隨著飛行員的頭部的平移而移動；但無法適合于不同距離景物的不同位移量，優(yōu)點是適合于多人同時觀看。本發(fā)明的目的就在于克服已有技術(shù)的不足之處，實時監(jiān)測飛行員的頭部(頭盔) 位置及姿態(tài)。本發(fā)明的特點在于基于2個方面；首先是通過安裝在頭盔或頭部上的電磁波或超聲波發(fā)射及接收裝置來與固定安裝在周邊環(huán)境中的接收及發(fā)射裝置進行無線或有線的溝通；來傳送頭部及頭盔的位置及姿態(tài)的信息；其次是將該位置信息實時傳輸?shù)狡聊粓D像顯示系統(tǒng)中，由計算機運算并實現(xiàn)各距離的圖像的位移；其它優(yōu)點還有諸如體積小，結(jié)構(gòu)簡單；還能體現(xiàn)到圖像景物按距離大小的多層位移，更逼近自然情況。本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵就在于該仿真方法所涉及的系統(tǒng)的構(gòu)成為(隨頭部)運動的位置傳感器及發(fā)射器(1)、(周邊)固定的位置傳感器及發(fā)射器O)、姿態(tài)及位置傳輸系統(tǒng)(3)、圖像處理系統(tǒng)、圖像顯示系統(tǒng)(5)等組成；其基本工作原理(頭部的位置確定也可以通過単一的外部的測量確定方法比如利用激光/超聲雷達等方法)本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵就在干利用安裝在頭部或頭盔上的及周圍環(huán)境中的位置傳感器及接收器來將飛行員的眼睛隨頭的移動的信息數(shù)據(jù)作為控制量，來校正有限距離屏幕處所顯示的不同距離的景物，再按人眼與前方屏幕與屏幕所顯示的目標(biāo)的實際距離，來校正屏幕上各個不同景物的位移(在屏幕上顯示的位置)；也就是當(dāng)操作者的頭部移動時，安裝在頭部或頭盔上的傳感器或發(fā)射器將接收或發(fā)射信號；即(隨頭部)運動的位置傳感器及發(fā)射器(1)發(fā)射或接收信號；該信號由(周邊)固定的位置傳感器及發(fā)射器( 接收；該接收數(shù)據(jù)由姿態(tài)及位置傳輸系統(tǒng)⑶進行傳輸；輸送到圖像處理系統(tǒng)G)，對不同距離的圖像層修正，最終再由圖像顯示系統(tǒng)( 顯示輸出；處理后的顯示輸出圖像的不同距離層面的物體將產(chǎn)生與頭盔運動同方向的位移，無窮遠(yuǎn)點的圖像將獲得與頭盔位移量值相同的位移量，非無窮遠(yuǎn)點的位移量按比例(顯示屏幕距操作者的距離與物體的實際距離的比值)小于頭盔的位移量值。該方法本質(zhì)的特征就在于將操作者頭部的位移或姿態(tài)的信息傳送給圖像處理系統(tǒng)，圖像處理系統(tǒng)按該信息處理各層圖像的位移，越遠(yuǎn)處的圖像位移量越大，近處的圖像位移量越?。徊僮髡哳^部位移確立即可使用單向捕捉方式也可以使用雙邊捕捉方法；圖像的位移可以是單層面的也可以是多層面的。上述所述的頭部位移確立所使用單向捕捉方式及雙邊捕捉方法指的是單向捕捉方式是通過單一安裝在頭部(含頭盔)或單一安裝在周邊環(huán)境中的傳感器或發(fā)射(接收器)來確立頭部的位移及姿態(tài)(頭部(含頭盔)與周邊環(huán)境2者不需同時安裝)；雙向捕捉方式是通過同時安裝在頭部(含頭盔)及同時安裝在周邊環(huán)境中的傳感器或發(fā)射(接收器)來確立頭部的位移及姿態(tài)(頭部(含頭盔)與周邊環(huán)境2者需同時安裝)；此種情況下相當(dāng)于采用雷達方式或激光定位方式。上述所述的圖像的位移可以是單層面的也可以是多層面的指的是圖像中物體的位移可以是整體一致的，也可以是分物體距離的不同而不同。另外的強調(diào)的是實時圖像內(nèi)容位移的，圖像處理系統(tǒng)的處理速度問題，人頭自主移動的速度一般為小于50毫米/秒，屏幕顯示的像素尺度多為2-4毫米，因而在1秒鐘內(nèi)所需要的圖像移動尺度為30個像素尺度內(nèi)；對于60幀頻以上的刷新速度的顯示來說，完全能滿足要求；提高顯示幀頻有利于圖像跟隨頭部移動的連續(xù)性，但過高的幀頻將大大的加重數(shù)字電路的處理負(fù)擔(dān)；為提高處理速度，圖像數(shù)據(jù)分區(qū)并行處理往往是必要的。以下結(jié)合附圖就本發(fā)明的基本實施例，對本發(fā)明作進ー步說明


圖1頭部位移捕捉校圖像正系統(tǒng)硬件構(gòu)成原理(単/雙向)示意圖
圖示說明
(1)運動的位置傳感器及發(fā)射器
(2)(周邊)固定的位置傳感器及發(fā)射器
(3)(頭部)姿態(tài)及位置傳輸系統(tǒng)
(4)圖像處理系統(tǒng)
(5)圖像顯示系統(tǒng)
(6)圖像的移動方向
(7)頭盔的移動方向
(8)頭盔
(9)操作者頭部
(10)移動后的頭盔及頭部
(11)移動前屏幕圖像
(12)移動后的圖像位置
(13)信號流程傳輸箭頭
如圖1所示
當(dāng)頭部運動時，運動的位置傳感器及發(fā)射器(1)與(周邊)固定的位置傳感器及
發(fā)射器( 之間交換信息，信息媒介可以是通過電磁波、聲波等；通過他們之間的發(fā)射和接收，其時間及位相之間的差異包含有頭部的位置及速度等信息，通過(頭部)姿態(tài)及位置傳輸系統(tǒng)(3)將所檢測的信息數(shù)據(jù)傳輸給圖像處理系統(tǒng)G)，在該系統(tǒng)中根據(jù)頭部位置及速度的數(shù)據(jù)將對原有的圖像內(nèi)容進行處理；按圖像中各層物體的實際距離進行位移處理，位移處理時逐幀進行的。圖像顯示系統(tǒng)(5)顯示最終的處理后的圖像；(6)為圖像的移動方向；(7)為頭盔的移動方向(8)是頭盔；(9)是操作者頭部(10)是移動后的頭盔及頭部；(11)是移動前屏幕圖像；(1 是移動后的圖像位置，(1 代表信號流程傳輸箭頭。如果使用單向定位方式；只要在頭盔或環(huán)境周圍單方面裝有發(fā)射及接收器(可以是傳感器)，采用(聲波及電磁波)雷達定位方式，激光定位也是可行方式。
權(quán)利要求
1.一種模擬無窮遠(yuǎn)點像的仿真方法；其系統(tǒng)的構(gòu)成為(隨頭部)運動的位置傳感器及發(fā)射器(1)、(周邊)固定的位置傳感器及發(fā)射器O)、姿態(tài)及位置傳輸系統(tǒng)(3)、圖像處理系統(tǒng)G)、圖像顯示系統(tǒng)(5)等組成；其基本工作原理(頭部的位置確定也可以通過單一的外部的測量確定方法比如利用激光/超聲雷達等方法)本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵就在于 利用安裝在頭部或頭盔上的及周圍環(huán)境中的位置傳感器及接收器來將飛行員的眼睛隨頭的移動的信息數(shù)據(jù)作為控制量，來校正有限距離屏幕處所顯示的不同距離的景物，再按人眼與前方屏幕與屏幕所顯示的目標(biāo)的實際距離，來校正屏幕上各個不同景物的位移(在屏幕上顯示的位置)；也就是當(dāng)操作者的頭部移動時，安裝在頭部或頭盔上的傳感器或發(fā)射器將接收或發(fā)射信號；即(隨頭部)運動的位置傳感器及發(fā)射器(1)發(fā)射或接收信號；該信號由(周邊)固定的位置傳感器及發(fā)射器( 接收；該接收數(shù)據(jù)由姿態(tài)及位置傳輸系統(tǒng) (3)進行傳輸；輸送到圖像處理系統(tǒng)G)，對不同距離的圖像層修正，最終再由圖像顯示系統(tǒng)(5)顯示輸出；處理后的顯示輸出圖像的不同距離層面的物體將產(chǎn)生與頭盔運動同方向的位移，無窮遠(yuǎn)點的圖像將獲得與頭盔位移量值相同的位移量，非無窮遠(yuǎn)點的位移量按比例(顯示屏幕距操作者的距離與物體的實際距離的比值)小于頭盔的位移量值。其特征就在于將操作者頭部的位移或姿態(tài)的信息傳送給圖像處理系統(tǒng)，圖像處理系統(tǒng)按該信息處理各層圖像的位移，越遠(yuǎn)處的圖像位移量越大，近處的圖像位移量越??；操作者頭部位移確立即可使用單向捕捉方式也可以使用雙邊捕捉方法；圖像的位移可以是單層面的也可以是多層面的。
2.如權(quán)利要求1一種模擬無窮遠(yuǎn)點像的仿真方法中所述的頭部位移確立所使用單向捕捉方式及雙邊捕捉方法指的是單向捕捉方式是通過單一安裝在頭部(含頭盔)或単一安裝在周邊環(huán)境中的傳感器或發(fā)射(接收器)來確立頭部的位移及姿態(tài)(頭部(含頭盔) 與周邊環(huán)境2者不需同時安裝)；雙向捕捉方式是通過同時安裝在頭部(含頭盔)及同時安裝在周邊環(huán)境中的傳感器或發(fā)射(接收器)來確立頭部的位移及姿態(tài)(頭部(含頭盔) 與周邊環(huán)境2者需同時安裝)；該發(fā)射及接收器也可以使用激光器。
3.如權(quán)利要求1一種模擬無窮遠(yuǎn)點像的仿真方法中所述的圖像的位移可以是單層面的也可以是多層面的指的是圖像中物體的位移可以是整體一致的，也可以是分物體距離的不同而不同。
全文摘要
一種模擬無窮遠(yuǎn)點像的仿真方法；屬光電控制領(lǐng)域。各種飛行模擬器都是面對處在2-18米距離的有限距離的屏幕，需要飛行員頭盔眼罩的反射影像與透射影像的同時觀看；而地面的固定目標(biāo)與前方的飛行目標(biāo)都是相對意義上的無窮遠(yuǎn)點的像距；飛行員的任何頭部運動都將使目標(biāo)圖像與實際目標(biāo)情況產(chǎn)生偏差；本方法是一種將人眼隨頭的移動的信息數(shù)據(jù)作為控制量，來校正有限距離屏幕處所顯示的不同距離的景物，達到接近真實的目的；可廣泛用于飛行模擬訓(xùn)練及電子游戲系統(tǒng)及程序中。
文檔編號G09B9/08GK102566752SQ20111037049
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月6日
發(fā)明者吳小平, 周偉裕, 羅天珍 申請人:吳小平, 周偉裕, 羅天珍