專利名稱：基于多通道邊緣融合技術的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
基于多通道邊緣融合技術的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)技術領域[0001]本實用新型涉及計算機仿真領域，細分類為可視化計算機仿真。以邊緣融合技術為基礎，結合多投影儀疊加技術和虛擬現實仿真技術，研發(fā)出了一種支持多視訊數據通道的可視化虛擬現實多媒體仿真演示系統(tǒng)。
背景技術：
[0002]近年來，多投影儀顯示系統(tǒng)(Multi-projectorsDisplay System)技術成為備受關注的研究熱點，并發(fā)展出許多優(yōu)秀的商業(yè)系統(tǒng)。為實現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行幾何和色彩校正，以及邊緣融合等步驟。幾何校正的基礎是建立精確的投影儀幀緩存圖像和用于校正的相機拍攝圖像間對應關系。在幾何校正的基礎上，投影儀內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行補償。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，故邊緣融合技術一直沒有引起足夠的重視。目前主流的邊緣融合技術僅散見于各類幾何或色彩校正相關文獻的某個章、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)域寬度受到最小規(guī)則重疊區(qū)域寬度的限制，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，虛擬現實，科學計算可視化這樣的高性能圖形應用程序開發(fā)而設計。它基于場景圖的概念，它提供一個在OpenGL (開放性圖形語言)之上的面向對象的框架，從而能把開發(fā)者從實現和優(yōu)化底層圖形的調用中解脫出來，并且它為圖形應用程序的快速開發(fā)提供很多附加的實用工具。發(fā)明內容[0004]本實用新型旨在提供一種用多投影儀疊加技術基于多通道邊緣融合技術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)域寬度受到最小規(guī)則重疊區(qū)域寬度的限制，造成融合區(qū)域過窄，邊緣融合效果較差的問題。[0005]本實用新型的技術方案是一種基于多通道邊緣融合技術的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)，其特征在于，包括主控計算機、控制設備、音響控制臺、邊緣融合器、音響設備、投影儀組和投影屏幕，在投影屏幕的對面至少設置兩組投影儀組，在該投影屏幕前面的兩旁和遠端分別設置兩臺音響設備，四臺音響設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算機連接；控制設備作為外設與主控計算機連接。[0006]每組所述的投影儀組的投影儀數量不超過三臺。[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小于1.2，視角應為170°。[0010]本實用新型的優(yōu)點是價格低廉，組建方便，有良好的調節(jié)性、擴展性。可在商業(yè)投影、電影娛樂等多方面獲得較理想的應用前景。


[0011]圖1是本實用新型的總體構成(平面布置)示意圖；[0012]圖2是本實用新型的工作流程圖。
具體實施方式
[0013]參見圖1，本實用新型一種基于多通道邊緣融合技術的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)，包括主控計算機5、控制設備7、音響控制臺6、邊緣融合器4、音響設備2、投影儀組3和投影屏幕1，在投影屏幕1的對面至少設置兩組投影儀組3，投影儀組3的組數根據邊緣融合器4型號可融合上限決定(投影儀3組數應小于等于可融合上限)，在該投影屏幕1前面的兩旁和遠端分別設置兩臺音響設備2，四臺音響設備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算機5連接，主控計算機5向邊緣融合器4傳輸視訊信號?？刂圃O備7 (鍵盤和控制開關等)作為外設與主控計算機5連接。上述各單個設備均為現有技術，可從市場購得。[0014]每組所述的投影儀組3的投影儀數量不超過3臺，3臺以上會造成金屬桁架結構不穩(wěn)定，出現大量模糊偏差。[0015]所述的投影屏幕1的增益應小于1. 2，視角應為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，每組投影儀3的數量增加時則流明度可以在范圍內適當下調。 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備。投影儀3的物理桁架結構應使用柔性金屬，以便降低投影儀鏡頭結構差異造成的誤差。[0017]投影屏幕1的增益應小于1. 2、視角應為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，亮度越低。當亮度降到50%時的觀看角度，定義為視角。 在視角之內觀看圖像，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。因為本實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)點以及其間的切換節(jié)點動作過程。有世界場景出發(fā)，其第一個節(jié)點是宇宙空間。然后有一個移動的組節(jié)點是太陽以及太陽系組節(jié)點。太陽系中包含了其他星球的節(jié)點，在此不一一敘述。其中，地球節(jié)點連接著整個地月系統(tǒng)，以及飛行器節(jié)點。整個場景最需要關注的是飛行器節(jié)點和地球節(jié)點，因為大多數動作都是在這兩個節(jié)點之間進行的。根據不同的需求會更換不同的飛行器節(jié)點，從這個場景發(fā)散開來，可以擴展成很多宇宙空間飛行棋仿真的需求功能。在飛行器節(jié)點之下也可以建立其他節(jié)點，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，獲得仿真空間結構。[0020]入口參數為半徑、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。紋理貼圖坐標是根據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記方法細化成大量的坐標，坐標以矩陣形式存在。根據坐標將整個球面變化為一張矩形貼圖以方便貼圖的繪制與導入。接下來，讀取貼圖文件，按照對應的坐標將該貼圖分成若干塊區(qū)域。再按照以上劃分的貼圖區(qū)域將其還原至行星球體之上。與此同時，創(chuàng)建行星葉節(jié)點，再將該行星的形狀添加到葉節(jié)點上。最后， 將以準備好的葉節(jié)點返回給上級函數。從而建立各個天體節(jié)點，完善太陽系天體結構。[0021]通過移動節(jié)點創(chuàng)建移動與自旋。在調用軌道函數，套用在地球和月球上，是地球和月球按照一定軌道參數運行。再導入之前創(chuàng)建好的地球節(jié)點，創(chuàng)建月球節(jié)點，然后對上級函數返回月球節(jié)點的位置。從而創(chuàng)建月球和地球的相對運動。從而建立地球月球位置及軌道， 建立力學自轉結構。[0022]入口參數為軌道中心、軌道半徑和周期。首先，要設置動態(tài)路徑。然后設置采樣點數目，定義偏航角和滾轉角，開機路徑循環(huán)模式。按照采樣點的數目，不斷地求解該軌道的空間坐標和姿態(tài)角，在相應的動態(tài)路徑上插入對應的控制點。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構，將全部天體套入軌道運行，形成完整的宇宙框架體系。[0023]創(chuàng)建相關與光源的節(jié)點。接下來應以光效的屬性與內容，設置光效的位置，這只環(huán)境色。然后開啟光效，設置并調整光效的密度已達到最佳狀態(tài)。從而創(chuàng)建太陽光源節(jié)點內容，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。然后讀取已編輯好的3D飛行器模型。把飛行器設置為地月系統(tǒng)的子項，再根據仿真數據將飛行器加載至相應的軌道。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，利用邊緣融合技術以及多投影儀疊加技術，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，應用OSG引擎編寫仿真系統(tǒng)，也可使用市面上大多數仿真、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?？梢砸缘陀谕町a品數倍的價格完成本實用新型所涉及的商品。同時本實用新型硬件應用領域廣泛，可在商業(yè)投影、電影娛樂等多方面獲得較理想的應用前景。
權利要求1.一種基于多通道邊緣融合技術的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)，其特征在于，包括主控計算機、控制設備、音響控制臺、邊緣融合器、音響設備、投影儀組和投影屏幕，在投影屏幕的對面至少設置兩組投影儀組，在該投影屏幕前面的兩旁和遠端分別設置兩臺音響設備，四臺音響設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算機連接；控制設備作為外設與主控計算機連接。
2.根據權利要求1所述的基于多通道邊緣融合技術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量不超過三臺。
3.根據權利要求1所述的基于多通道邊緣融合技術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備。
4.根據權利要求1所述的基于多通道邊緣融合技術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.根據權利要求1所述的基于多通道邊緣融合技術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小于1. 2，視角應為170°。
專利摘要一種基于多通道邊緣融合技術的多媒體飛行器仿真演示系統(tǒng)，其特征在于，包括主控計算機、控制設備、音響控制臺、邊緣融合器、音響設備、投影儀組和投影屏幕，在投影屏幕的對面至少設置兩組投影儀組，在該投影屏幕前面的兩旁和遠端分別設置兩臺音響設備，四臺音響設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算機連接；控制設備作為外設與主控計算機連接。本實用新型的優(yōu)點是價格低廉，組建方便，有良好的調節(jié)性、擴展性?？稍谏虡I(yè)投影、電影娛樂等多方面獲得較理想的應用前景。
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