[發(fā)明專利]應用于飛行場景仿真的場景生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510324351.2
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN104867184B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 劉連勝;崔秀海;蒙春城;王曉龍;彭宇;彭喜元
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 岳泉清

技術領域

本發(fā)明涉及一種場景生成技術。

背景技術

隨著航空航天技術在軍事領域的廣泛運用，精確制導武器得到迅猛發(fā)展。目標特征捕獲系統(tǒng)是精確制導武器的關鍵組成部分，對其技術指標和性能起著至關重要的作用。目標特征捕獲系統(tǒng)根據(jù)探測目標(飛機等)與背景之間的輻射特性差異，獲取目標圖像分布特征，進行光電轉換形成目標與背景圖像，通過對目標的自動搜索、識別和跟蹤目標，從中提取目標位置與角速度等信息，反饋給精確制導武器。目標特征捕獲系統(tǒng)的測試是其研制過程的重要組成部分，包括外場飛行測試與動態(tài)飛行場景仿真測試兩種測試方法。由于外場實際飛行成本高、風險高、測試周期長，在外場飛行測試目標特征捕獲系統(tǒng)之前，采用以計算機技術、信息處理技術與計算機圖形學為基礎的飛行場景仿真測試可以有效地縮短研發(fā)周期、降低研發(fā)成本、降低測試風險，為目標特征捕獲系統(tǒng)的性能評價和改進提供分析依據(jù)。

動態(tài)飛行場景生成用以目標識別與特征捕獲是飛行場景仿真的核心技術，具有良好的靈活性和通用性。動態(tài)場景生成系統(tǒng)依據(jù)目標數(shù)據(jù)(幾何特性、光學特性等)及目標特征捕捉系統(tǒng)傳感器參數(shù)(視場角等)完成光學系統(tǒng)和捕獲系統(tǒng)的分析建模，實現(xiàn)具有場景輻射特性、目標幾何特征與光學特性的場景建模仿真，從而在觀測坐標系下生成場景圖像。

在飛行場景仿真測試中，通常需要512×512分辨率、100FPS幀頻的動態(tài)飛行場景圖像，其傳輸速率要求不低于500Mbps。高幀頻、高分辨率的動態(tài)飛行場景生成對圖像顯示的實時性和圖像傳輸?shù)母咚俾侍岢隽颂魬?zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了滿足飛行場景仿真對高幀頻、高分辨率的場景生成的需求，以及實現(xiàn)基于USB 3.0超高速接口的圖像傳輸，從而提出一種應用于飛行場景仿真的場景生成模塊。

應用于飛行場景仿真的場景生成模塊，它包括：

USB傳輸單元：用于通過調(diào)用USB 3.0驅動程序實現(xiàn)基于USB 3.0接口的場景圖像高速傳輸；

場景生成單元：用于通過調(diào)用圖形API生成動態(tài)場景圖像；

圖像的分辨率、顏色灰度以及目標移動速度通過人機界面設置；

場景顯示單元：用于通過調(diào)用圖形API顯示場景生成單元生成的圖像以及經(jīng)USB傳輸單元接收到的場景圖像。

應用于飛行場景仿真的場景生成方法，它包括：

用于通過調(diào)用USB 3.0驅動程序實現(xiàn)基于USB 3.0接口的場景圖像高速傳輸?shù)腢SB傳輸步驟；

用于通過調(diào)用圖形API生成動態(tài)場景圖像，圖像的分辨率、顏色灰度以及目標移動速度通過人機界面設置的場景生成步驟；

用于通過調(diào)用圖形API顯示場景生成單元生成的圖像以及經(jīng)USB傳輸單元接收到的場景圖像的場景顯示步驟。

USB傳輸步驟中，USB傳輸方法為：

步驟一、通過讀取驅動程序信息識別并獲取USB設備數(shù)量；

步驟二、通過人機界面選擇需要USB傳輸?shù)亩它c；

步驟三、啟動USB傳輸后進入傳輸流程，調(diào)用USB驅動程序傳輸數(shù)據(jù)；

步驟四、傳輸完成后退出USB傳輸，USB傳輸完成。

USB傳輸步驟中，對于傳輸?shù)膱鼍皥D像，傳輸長度為每幀圖像的大小。

場景生成步驟中，場景生成的方法是：

步驟A、獲取場景圖像參數(shù)信息，包括圖像分辨率、顏色灰度以及位移速度；

步驟B、根據(jù)圖像分辨率、顏色灰度，調(diào)用OpenCV創(chuàng)建相應圖像結構體；

步驟C、讀取場景圖像的目標與背景數(shù)據(jù)；

步驟D、根據(jù)位移速度計算目標位置，操作目標所在區(qū)域移動；

步驟E、根據(jù)目標與背景數(shù)據(jù)生成場景圖像數(shù)據(jù)；

步驟F、若生成未結束，則再次根據(jù)位移計算目標位置并生成場景圖像，直到生成結束。

場景生成步驟中，為了實現(xiàn)生成的動態(tài)場景圖像幀頻可配置，在計算目標位置時設置定時器，并在生成場景時根據(jù)配置幀頻進行時間延遲。

步驟A中獲取場景圖像參數(shù)信息的步驟中，場景圖像可配置的參數(shù)信息與可配置范圍如下：

1)、分辨率：64×64ppi至1024×1024ppi；

2)、顏色灰度：4bit至32bit；

3)、幀頻范圍：50FPS至200FPS；

4)、移動速率：即每幀目標位移。

場景顯示步驟中，場景顯示的方法為：

步驟A1、場景顯示單元啟動時，利用Windows Forms的多線程類庫創(chuàng)建并啟動場景顯示線程；

步驟A2、在場景顯示線程中創(chuàng)建圖像結構體與顯示窗口；