[發明專利]一種月表虛擬場景構建方法及裝置

有效

• 申請號: 201410675795.6
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104463956A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 劉建軍;高興燁;任鑫;牟伶俐;李春來
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T15/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種月球表面虛擬場景的構建方法，其包括：

步驟1、利用嫦娥三號全景左右相機在月球表面的探測點水平環拍和不同俯仰角獲取多對影像，并利用所獲取的多對影像進行全景鑲嵌，得到月球表面的全景圖像；

步驟2、構建月表虛擬場景模型，包括根據星空數據構建隨時間實時更新的月表星空模型；根據嫦娥三號全景圖像確定全景圖像映射到球面的緯度坐標和經度坐標，并將全景圖像建立成金字塔結構，以構建月表地形地貌模型；

步驟3、將構建的月表星空模型和月表地形地貌模型重投影到視平面；

步驟4、將重投影到視平面的月表星空模型和月表地形地貌模型進行三維實時渲染而產生視頻信號，并將視頻信號在柱幕投影屏幕上進行水平立體顯示；

步驟5、通過圖形工作站，對嫦娥三號降落相機圖像數據進行數據預處理得到視頻信號，并將得到的視頻信號傳輸進投影顯示系統，在地幕投影屏幕上進行垂直投影顯示。

2.如權利要求1所述的方法，其中，步驟1中利用所獲取的多對影像進行全景鑲嵌具體包括：

采用SURF算法提取每對影像的特征點，用SURF描述子的歐氏距離作為判定度量對每對影像進行特征匹配，得到每對影像的特征匹配點集合；

求取相鄰兩幅圖像間的變換矩陣，并利用非線性優化算法進行優化；

利用優化后的變換矩陣進行相鄰圖像位置配準，采用基于線性差值的漸入漸出方法對圖像重疊區域進行融合、得到月球表面的全景圖像。

3.如權利要求1所述的方法，其中，步驟2中月表星空模型如下構建：

實時地將2000年1月1日的星表位置數據轉換到當前指定時刻的瞬時月心赤道坐標系位置數據；

將瞬時月心赤道坐標系轉換為基于嫦娥三號著陸點為原點的月表地平坐標系；

將星空背景層映射至基于月表地平坐標系的天球面，完成隨時間實時更新的月表星空模型構建。

4.如權利要求1所述的方法，其中，步驟2中月表地形地貌模型如下構建：

根據嫦娥三號全景圖像垂直視場角大小和相機光軸方向，確定全景圖像坐標映射到球面的緯度坐標；

由全景圖水平方向的圖像邊緣為正北方向，確定全景圖像坐標映射到球面的經度坐標；

將全景圖建立成金字塔結構，以提高高分辨率圖像渲染的效率。

5.如權利要求1所述的方法，其中，步驟3中采用球極投影方式實時的將投影于球面的星空模型及月球地形地貌模型重投影到視平面。

6.如權利要求1所述的方法，其中，步驟4具體包括：

將顯示屏幕從左到右依次劃分為四個部分，輸出具有重疊區的四路視頻信號源；

所述四路視頻信號經信號傳輸與控制系統傳入視頻信號同步矩陣，四路視頻信號完成融合及立體信號同步；

經同步和融合過的四路視頻信號傳輸進四臺投影機，在柱幕投影屏幕上進行水平立體顯示。

7.一種月球表面虛擬場景的構建裝置，其包括：

全景圖像獲取模塊，利用嫦娥三號全景左右相機在月球表面的探測點水平環拍和不同俯仰角獲取多對影像，并利用所獲取的多對影像進行全景鑲嵌，得到月球表面的全景圖像；

月表虛擬場景模型構建模塊，構建月表虛擬場景模型，包括根據星空數據構建隨時間實時更新的月表星空模型；根據嫦娥三號全景圖像確定全景圖像映射到球面的緯度坐標和經度坐標，并將全景圖像建立成金字塔結構，以構建月表地形地貌模型；

投影模塊，將構建的月表星空模型和月表地形地貌模型重投影到視平面：

三維實時渲染模塊，將重投影到視平面的月表星空模型和月表地形地貌模型進行三維實時渲染而產生視頻信號，并將視頻信號在柱幕投影屏幕上進行水平立體顯示；

月表虛擬場景構建模塊，通過圖形工作站，對嫦娥三號降落相機圖像數據進行數據預處理得到視頻信號，并將得到的視頻信號傳輸進投影顯示系統，在地幕投影屏幕上進行垂直投影顯示。