面向光电观瞄系统性能考核的视景仿真研究
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摘要
背景的逼真度直接影响着光电观瞄系统性能考核的可靠性,因此为光电观瞄系统建立一个具有逼真背景的虚拟仿真场景就非常重要。
本文从视景仿真成像原理出发,利用视景仿真软件Creator和Vega建立了一个基于实拍背景的视景仿真系统。首先,本文参照视景仿真生成原理阐述了基于实拍背景图像的视景仿真系统的基本框架;其次,讨论利用实拍二维背景图像在仿真系统中再现真实三维场景的过程;然后,从光电成像原理及人类视觉特性出发介绍了三维目标模型在仿真中成像尺寸、运动路径及局部雾化控制的解决方法;最后,利用MFC平台结合Vega仿真软件建立了一个基于二维实拍背景图像的虚拟场景仿真系统,将其集成到半实物仿真平台上并进行调试,实验效果良好。
The fidelity of background has a direct impact on the reliability of the performance evaluation of electro-optical sighting system, so establishing a virtual simulation scene with realistic background for electro-optical sighting system is very important.
This paper using visual simulation software Creator and Vega Creates a scene simulation system based on real background from the imaging principle of scene simulation. Firstly, the basic framework of the scene simulation system based on real background image is described with reference to the principle of scene simulation. Secondly, the process of reproducing the real three-dimensional scene using two-dimensional background image is discussed. Then, the solution of controlling image size, motion paths and local spray in the simulation of the three-dimension object model is described, which is from the principle of electro-optical imaging and the characteristics of human vision. Finally, a virtual scene simulation system based on two-dimensional background image is built using MFC platform with simulation software Vega, which is integrated into the semi-physical simulation platform and debugged, and the experiment results well.
本文从视景仿真成像原理出发,利用视景仿真软件Creator和Vega建立了一个基于实拍背景的视景仿真系统。首先,本文参照视景仿真生成原理阐述了基于实拍背景图像的视景仿真系统的基本框架;其次,讨论利用实拍二维背景图像在仿真系统中再现真实三维场景的过程;然后,从光电成像原理及人类视觉特性出发介绍了三维目标模型在仿真中成像尺寸、运动路径及局部雾化控制的解决方法;最后,利用MFC平台结合Vega仿真软件建立了一个基于二维实拍背景图像的虚拟场景仿真系统,将其集成到半实物仿真平台上并进行调试,实验效果良好。
The fidelity of background has a direct impact on the reliability of the performance evaluation of electro-optical sighting system, so establishing a virtual simulation scene with realistic background for electro-optical sighting system is very important.
This paper using visual simulation software Creator and Vega Creates a scene simulation system based on real background from the imaging principle of scene simulation. Firstly, the basic framework of the scene simulation system based on real background image is described with reference to the principle of scene simulation. Secondly, the process of reproducing the real three-dimensional scene using two-dimensional background image is discussed. Then, the solution of controlling image size, motion paths and local spray in the simulation of the three-dimension object model is described, which is from the principle of electro-optical imaging and the characteristics of human vision. Finally, a virtual scene simulation system based on two-dimensional background image is built using MFC platform with simulation software Vega, which is integrated into the semi-physical simulation platform and debugged, and the experiment results well.
引文
[1]高卫,贺伟.烟幕对光电观瞄设备干扰效果的评估准则[J].光子学报, 2007, 36: 270-273.
[2]秦叔敏,曹晖.坦克装甲车辆火控观瞄系统发展趋势分析[J].火控与指挥控制, 2009, 34(9): 6-9.
[3] J.A.R. Krishna Moorty, Rajeev Marathe, Hari Babu Srivastava. Fire control system for mobile vehicles using fuzzy controllers[J]. Proceedings of SPIE, 2005, Vol.6052: 60520A-1-60520A-8.
[4]吴家铸,党岗,刘华峰,程志全,阳明.视景仿真技术及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2001, 7: 1-28.
[5]王朝辉.计算机视景仿真技术的研究[D].上海:同济大学, 2007, 29.
[6]肖琼.基于multigen和Vega的视景仿真技术在突发事件中的应用[D].武汉:华中科技大学, 2006, 11.
[7]王晓燕.基于图像的虚拟场景的研究与实现[D].河南:解放军信息工程大学, 2006, 10.
[8]张矿中.基于VR技术的虚拟战场实时漫游系统的研究与实现[D].山西:中北大学, 2008, 5.
[9]马海军.基于HLA的通用作战视景仿真工具研究[D].长沙:国防科学技术大学, 2006, 11.
[10]牛杰.视景仿真在雷达系统仿真中的应用[D].成都:电子科技大学, 2009, 5.
[11]黄夏荣.无人机飞行视景仿真平台的设计与实现[D].南京:南京理工大学, 2007, 7.
[12]刘雯.船舶航向/横摇控制系统视景仿真研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2009, 10.
[13]汪成为,高文,王行仁.灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及应用[M].北京:清华大学出版社, 1996: 1-56.
[14] Sergey F.Mironov. Building an animation system for a virtual reality application[J]. Proceedings of SPIE, 1999, Vol.3687: 232-234.
[15]郑玉航,于海燕,杜雅秀.视景仿真技术在军事领域中的应用[J].国防技术基础, 2003(4): 12-14.
[16]吴迪,黄文骞.虚拟现实技术的发展过程及研究现状[J].海洋测绘, 2002, 22(6): 15-17.
[17]刘瑞玲.基于Multigen Creator/Vega虚拟现实的研究[D].北京:北京交通大学,2006, 12.
[18]马彦军.基于虚拟现实技术的战场仿真系统研究[D].长沙:国防科学技术大学, 2006, 11.
[19]杨波.基于OGRE图形渲染引擎的视景仿真技术的研究与实现[D].成都:电子科技大学, 2006, 2.
[20]韦有双,杨湘龙,王飞.虚拟现实系统与系统仿真[M].北京:国防工业出版社, 2004, 1: 3-112.
[21]魏博,吴国平,朱士峰.基于MFC框架的Vega虚拟场景设计和实现研究[J].河南科学, 2008, 26(4): 454-458.
[22]王乘,周均清,李利军. Creator可视化仿真建模技术[M].华中科技大学出版社, 2005, 3: 2-225.
[23]陈国华,钱红林,杨雨迎.基于Creator的三维建模关键技术与实践[J].系统仿真技术及其应用, 2008, 10: 88-91.
[24]王晓东,毕开波.基于Creator的飞行视景三维模型数据库优化技术[J].系统仿真学报, 2007, 19(12): 2716-2719.
[25] Toshihiro ASAI, Masayuki KANBARA, Naokazu YOKOYA. 3D Modeling of outdoor scenes from omnidirectional range and color images[J]. Computer Vision and Graphics, 2006: 118-124.
[26]孙家广.计算机图形学[M].北京:清华大学出版社, 1998: 3-157.
[27]龚卓蓉. Lynx图形界面[M].北京:国防工业出版社, 2002: 3-168.
[28]龚卓蓉. Vega程序设计[M].北京:国防工业出版社, 2002: 3-279.
[29]王乘,李利军,周均清,陈大炜. Vega实时三维视景仿真技术[M].华中科技大学出版社, 2005: 3-387.
[30] Young Soo Choi, Hyun Sook Kim, Chang Woo Kim, Eun Suk Yoon, etc. Performances of Multi-channel Commander’s Sighting System for Military Land Vehicle Application[J]. Proceedings of SPIE, 2006, Vol.6207: 6270V-1-6270V-12.
[31] Christophe Harvey, Jonathan Wood, Peter Randall, Graham Watson, Gordon Smith. Simulation of a new 3D imaging sensor for identifying difficult military targets[J]. Proceedings of SPIE, 2008, Vol.6950: 69500I-1-69500I-8.
[32] Torgny Carlsson, Jonny Gustafsson, Bengt Nilsson. Development of a 3D camera[J]. Proceedings of SPIE, 1999, Vol.3637: 218-224.
[33]杨洋,刘志勤. Vega场景中一种自由视点漫游的实现[J].计算机与现代化, 2010(2): 84-87.
[34]许大伟,陈卫,董小龙,童中翔.基于Vega的某飞行模拟器视景平台设计与实现[J].计算机仿真, 2006, 23(5): 264-266.
[35]李翔.基于Vega/MFC的虚拟设计系统环境相关技术研究[D].山东:山东大学, 2009, 5.
[36]钟啸,高颖,彭宇馨.基于VR的导弹仿真系统算法与设计[J].计算机测量与控制, 2008, 16(8): 1149-1152.
[37]谢荣荣.基于光电成像的组合导航技术研究[D].西安:西北工业大学, 2006, 3.
[38]高峡,菅静云,菅静峰.摄像机的成像原理及拍摄技巧[J].内蒙古科技与经济, 2003(11): 114.
[39]镜头焦距的计算[EB\OL]. http://wenku.baidu.com/view/f825152f0066f5335a8121fb.html
[40]陶唐飞,韩崇昭.视景仿真系统光学视觉通道技术研究与实现[J].系统仿真学报, 2004, 16(4): 708-710.
[41]杨新红,高峰,徐国艳,王江锋. Vega中的路径工具在车辆虚拟行驶中的应用[J].计算机应用与软件, 2009, 26(11): 72-74.
[42]张帅.基于Vega视景管理系统的研究与开发[D].武汉:华中师范大学, 2009, 5.
[43]孙鑫,余安萍. VC++深入详解[M].北京:电子工业出版社, 2006.
[44] AL Williams. MFC Black Book[M]. Coriolis Group, Inc. 1999.
[45]李明泽,毛学刚,范文义. MFC框架下基于Vega的视景驱动程序设计研究[J].现代计算机, 2007: 93-96.
[46]田晓.某新型坦克综合训练模拟器虚拟现实系统及其视景仿真的实现研究[D].南京:南京理工大学, 2007, 6.
[47]郭峰,刘臣宇,李小丽.基于MFC的Vega应用程序线程分析[J].科技信息, 2008(16): 401-402.
[48]祝奎臣.基于Multigen的船舶机舱虚拟漫游技术研究[D].上海:上海海事大学, 2006, 6.
[49]董博,马立元,罗婧.基于MFC的Vega应用程序设计[J].仿真技术, 2005, 22: 264-265.
[50]王冲,孟晓风,王琳.基于MFC/Vega的可见光目标运动模拟器[J].计算机仿真, 2007, 24(9): 218-221.
[51]肖婧.图像跟踪器测试评估系统的虚拟仿真环境研究与实现[D].西安:西安电子科技大学, 2009, 1.
[52]英昌盛.数字图像拼接技术研究[D].长春:长春理工大学, 2008, 12.
[53]吴锦杰.图像拼接技术研究[D].长沙:国防科学技术大学, 2009, 11.
[2]秦叔敏,曹晖.坦克装甲车辆火控观瞄系统发展趋势分析[J].火控与指挥控制, 2009, 34(9): 6-9.
[3] J.A.R. Krishna Moorty, Rajeev Marathe, Hari Babu Srivastava. Fire control system for mobile vehicles using fuzzy controllers[J]. Proceedings of SPIE, 2005, Vol.6052: 60520A-1-60520A-8.
[4]吴家铸,党岗,刘华峰,程志全,阳明.视景仿真技术及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2001, 7: 1-28.
[5]王朝辉.计算机视景仿真技术的研究[D].上海:同济大学, 2007, 29.
[6]肖琼.基于multigen和Vega的视景仿真技术在突发事件中的应用[D].武汉:华中科技大学, 2006, 11.
[7]王晓燕.基于图像的虚拟场景的研究与实现[D].河南:解放军信息工程大学, 2006, 10.
[8]张矿中.基于VR技术的虚拟战场实时漫游系统的研究与实现[D].山西:中北大学, 2008, 5.
[9]马海军.基于HLA的通用作战视景仿真工具研究[D].长沙:国防科学技术大学, 2006, 11.
[10]牛杰.视景仿真在雷达系统仿真中的应用[D].成都:电子科技大学, 2009, 5.
[11]黄夏荣.无人机飞行视景仿真平台的设计与实现[D].南京:南京理工大学, 2007, 7.
[12]刘雯.船舶航向/横摇控制系统视景仿真研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2009, 10.
[13]汪成为,高文,王行仁.灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及应用[M].北京:清华大学出版社, 1996: 1-56.
[14] Sergey F.Mironov. Building an animation system for a virtual reality application[J]. Proceedings of SPIE, 1999, Vol.3687: 232-234.
[15]郑玉航,于海燕,杜雅秀.视景仿真技术在军事领域中的应用[J].国防技术基础, 2003(4): 12-14.
[16]吴迪,黄文骞.虚拟现实技术的发展过程及研究现状[J].海洋测绘, 2002, 22(6): 15-17.
[17]刘瑞玲.基于Multigen Creator/Vega虚拟现实的研究[D].北京:北京交通大学,2006, 12.
[18]马彦军.基于虚拟现实技术的战场仿真系统研究[D].长沙:国防科学技术大学, 2006, 11.
[19]杨波.基于OGRE图形渲染引擎的视景仿真技术的研究与实现[D].成都:电子科技大学, 2006, 2.
[20]韦有双,杨湘龙,王飞.虚拟现实系统与系统仿真[M].北京:国防工业出版社, 2004, 1: 3-112.
[21]魏博,吴国平,朱士峰.基于MFC框架的Vega虚拟场景设计和实现研究[J].河南科学, 2008, 26(4): 454-458.
[22]王乘,周均清,李利军. Creator可视化仿真建模技术[M].华中科技大学出版社, 2005, 3: 2-225.
[23]陈国华,钱红林,杨雨迎.基于Creator的三维建模关键技术与实践[J].系统仿真技术及其应用, 2008, 10: 88-91.
[24]王晓东,毕开波.基于Creator的飞行视景三维模型数据库优化技术[J].系统仿真学报, 2007, 19(12): 2716-2719.
[25] Toshihiro ASAI, Masayuki KANBARA, Naokazu YOKOYA. 3D Modeling of outdoor scenes from omnidirectional range and color images[J]. Computer Vision and Graphics, 2006: 118-124.
[26]孙家广.计算机图形学[M].北京:清华大学出版社, 1998: 3-157.
[27]龚卓蓉. Lynx图形界面[M].北京:国防工业出版社, 2002: 3-168.
[28]龚卓蓉. Vega程序设计[M].北京:国防工业出版社, 2002: 3-279.
[29]王乘,李利军,周均清,陈大炜. Vega实时三维视景仿真技术[M].华中科技大学出版社, 2005: 3-387.
[30] Young Soo Choi, Hyun Sook Kim, Chang Woo Kim, Eun Suk Yoon, etc. Performances of Multi-channel Commander’s Sighting System for Military Land Vehicle Application[J]. Proceedings of SPIE, 2006, Vol.6207: 6270V-1-6270V-12.
[31] Christophe Harvey, Jonathan Wood, Peter Randall, Graham Watson, Gordon Smith. Simulation of a new 3D imaging sensor for identifying difficult military targets[J]. Proceedings of SPIE, 2008, Vol.6950: 69500I-1-69500I-8.
[32] Torgny Carlsson, Jonny Gustafsson, Bengt Nilsson. Development of a 3D camera[J]. Proceedings of SPIE, 1999, Vol.3637: 218-224.
[33]杨洋,刘志勤. Vega场景中一种自由视点漫游的实现[J].计算机与现代化, 2010(2): 84-87.
[34]许大伟,陈卫,董小龙,童中翔.基于Vega的某飞行模拟器视景平台设计与实现[J].计算机仿真, 2006, 23(5): 264-266.
[35]李翔.基于Vega/MFC的虚拟设计系统环境相关技术研究[D].山东:山东大学, 2009, 5.
[36]钟啸,高颖,彭宇馨.基于VR的导弹仿真系统算法与设计[J].计算机测量与控制, 2008, 16(8): 1149-1152.
[37]谢荣荣.基于光电成像的组合导航技术研究[D].西安:西北工业大学, 2006, 3.
[38]高峡,菅静云,菅静峰.摄像机的成像原理及拍摄技巧[J].内蒙古科技与经济, 2003(11): 114.
[39]镜头焦距的计算[EB\OL]. http://wenku.baidu.com/view/f825152f0066f5335a8121fb.html
[40]陶唐飞,韩崇昭.视景仿真系统光学视觉通道技术研究与实现[J].系统仿真学报, 2004, 16(4): 708-710.
[41]杨新红,高峰,徐国艳,王江锋. Vega中的路径工具在车辆虚拟行驶中的应用[J].计算机应用与软件, 2009, 26(11): 72-74.
[42]张帅.基于Vega视景管理系统的研究与开发[D].武汉:华中师范大学, 2009, 5.
[43]孙鑫,余安萍. VC++深入详解[M].北京:电子工业出版社, 2006.
[44] AL Williams. MFC Black Book[M]. Coriolis Group, Inc. 1999.
[45]李明泽,毛学刚,范文义. MFC框架下基于Vega的视景驱动程序设计研究[J].现代计算机, 2007: 93-96.
[46]田晓.某新型坦克综合训练模拟器虚拟现实系统及其视景仿真的实现研究[D].南京:南京理工大学, 2007, 6.
[47]郭峰,刘臣宇,李小丽.基于MFC的Vega应用程序线程分析[J].科技信息, 2008(16): 401-402.
[48]祝奎臣.基于Multigen的船舶机舱虚拟漫游技术研究[D].上海:上海海事大学, 2006, 6.
[49]董博,马立元,罗婧.基于MFC的Vega应用程序设计[J].仿真技术, 2005, 22: 264-265.
[50]王冲,孟晓风,王琳.基于MFC/Vega的可见光目标运动模拟器[J].计算机仿真, 2007, 24(9): 218-221.
[51]肖婧.图像跟踪器测试评估系统的虚拟仿真环境研究与实现[D].西安:西安电子科技大学, 2009, 1.
[52]英昌盛.数字图像拼接技术研究[D].长春:长春理工大学, 2008, 12.
[53]吴锦杰.图像拼接技术研究[D].长沙:国防科学技术大学, 2009, 11.