[發(fā)明專利]一種基于沉浸式人機交互仿真系統(tǒng)的潛望鏡仿真成像方法

有效

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• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113192373B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建偉
• 申請（專利權(quán)）人: 徐州九鼎機電總廠
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G06T15/00;G06T19/00
• 代理公司: 北京淮海知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 華德明

本發(fā)明公開了一種基于沉浸式人機交互仿真系統(tǒng)的潛望鏡仿真成像方法，包括如下步驟：步驟1：構(gòu)建三維圖像渲染模塊，實現(xiàn)虛擬裝甲裝備環(huán)境的構(gòu)建；步驟2：依托空間定位技術(shù)構(gòu)建激光定位空間結(jié)構(gòu)；步驟3：在虛擬空間內(nèi)的裝甲裝備外部放置虛擬相機作為潛望鏡渲染輸入，虛擬相機接收空間定位模塊傳入的定位數(shù)據(jù)結(jié)合自身的參數(shù)來完成對于潛望鏡從不同角度觀察的視景的取景；步驟4：依托光學成像技術(shù)以及圖像識別技術(shù)將虛擬相機的圖像以像素映射的方式傳入至潛望鏡內(nèi)完成成像。本發(fā)明實現(xiàn)了裝甲裝備內(nèi)潛望鏡視景的立體成像，擴大了潛望鏡所能觀測到的視野范圍，提高了模擬的真實性，極大地增強了訓練的沉浸感，提高了訓練的真實性和效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軍事訓練器材領(lǐng)域，具體是一種基于沉浸式人機交互仿真系統(tǒng)的潛望鏡仿真成像方法。

背景技術(shù)

為滿足軍事訓練需求，部隊為戰(zhàn)士們配備了駕駛、射擊、通信、戰(zhàn)術(shù)等各型模擬訓練器材，而現(xiàn)有模擬訓練器材的裝甲裝備內(nèi)的潛望鏡顯示方式均為平面顯示器，平面顯示器雖然可以顯示出完整的潛望鏡的畫面，但畫面不夠立體，維度低，顯示的角度與真實視景相比較為單一，無法提供足夠的沉浸感，訓練效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于沉浸式人機交互仿真系統(tǒng)的潛望鏡仿真成像方法，可實現(xiàn)裝甲裝備內(nèi)潛望鏡視景的立體成像，擴大潛望鏡所能觀測到的視野范圍，提高模擬的真實性，模擬實車的潛望鏡的特性及效果。本發(fā)明還可以極大地增強訓練的沉浸感，提高訓練的真實性和效果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于沉浸式人機交互仿真系統(tǒng)的潛望鏡仿真成像方法，包括如下步驟：

步驟1：構(gòu)建三維圖像渲染模塊，實現(xiàn)虛擬裝甲裝備環(huán)境的構(gòu)建，從而支撐裝甲裝備內(nèi)潛望鏡的成像機制；

步驟2：依托空間定位技術(shù)構(gòu)建激光定位空間結(jié)構(gòu)；在該空間結(jié)構(gòu)中，可定位人員雙目在其中的相對位置，為裝甲裝備內(nèi)潛望鏡的成像提供位置的數(shù)據(jù)支撐；

步驟3：在虛擬空間內(nèi)的裝甲裝備外部放置虛擬相機作為潛望鏡渲染輸入，空間定位模塊為虛擬相機及VR顯示模塊提供定位數(shù)據(jù)，虛擬相機接收空間定位模塊傳入的定位數(shù)據(jù)結(jié)合自身的參數(shù)來完成對于潛望鏡從不同角度觀察的視景的取景；

步驟4：依托光學成像技術(shù)以及圖像識別技術(shù)將虛擬相機的圖像以像素映射的方式傳入至潛望鏡內(nèi)完成成像，該成像依托渲染模塊完成VR顯示模塊的顯示。

優(yōu)選地，所述步驟1中的圖形渲染模塊采用次世代集成渲染引擎，采用DirectX11.0渲染底層畫面，同時封裝次世代引擎畫面優(yōu)化核心，并在構(gòu)建渲染模塊的基礎(chǔ)上完成三維圖形框架的搭建。

進一步地，所述三維圖像的構(gòu)建采用紋理貼圖，將二維紋理或數(shù)據(jù)賦值到三維物體上，并通過改變光照方程中的參數(shù)值來實現(xiàn)改變物體的外貌；所述三維紋理是一個有體積的紋理，由多種立方體的材料或二維紋理重疊在一起；三維紋理中的每個點在紋理空間的內(nèi)部都有三維相對坐標，通過體繪制技術(shù)實現(xiàn)空間上離散的三維紋理對象的可視化，所述離散的三維紋理對象之間的關(guān)系為結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化，在邏輯上組織成三維數(shù)組的空間性的離散數(shù)據(jù)。

進一步地，所述步驟2中的空間定位技術(shù)基于STAEM2.0，在其基礎(chǔ)上基于RSSI原理進行更加具象化的精準定位；

所述精準定位的方法為：

(1)放置四個基站；

(2)基站發(fā)射激光光束；

(3)人員頭戴裝備配備傳感器接受激光光束，得到基站至傳感器的距離；