專利名稱：四幕拼接三維視景仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維視景仿真領(lǐng)域，具體涉及一種由四塊屏幕進(jìn)行拼接來實現(xiàn)三維視景仿真的方法。
背景技術(shù)：
隨著仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，仿真視覺效果的逼真度以及仿真視野的開闊度成為了當(dāng)前關(guān)注的焦點，時下最為流行的屏幕組合方式主要有寬屏幕，環(huán)幕和球幕等。寬屏幕可以擴(kuò)大視野，但會失去一定的逼真度；環(huán)幕既可以擴(kuò)大視野同時也可以增加逼真度，但無法實現(xiàn)全景仿真；球幕彌補了這些缺點，既滿足了逼真度同時又實現(xiàn)了全景仿真，但由于需要引入圖像融合系統(tǒng)，使其造價急劇上升，并不能被廣泛推廣。于是，當(dāng)前急需一種方法，它既要廉價，同時也要滿足仿真視覺效果的逼真度以及仿真視野的開闊度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有仿真技術(shù)的仿真效果差且無法實現(xiàn)全景仿真，同時存在仿真設(shè)備昂貴的問題，提供一種四幕拼接三維視景仿真方法。四幕拼接三維視景仿真方法，該方法由以下步驟實現(xiàn)步驟一、將四塊背投屏幕進(jìn)行邊緣無縫拼接后獲得正方體屏幕，再將四臺投影儀擺放在正方體的外側(cè)將仿真視景投放到每塊屏幕上；步驟二、采用兩臺服務(wù)器實時顯示步驟一所述的四塊屏幕上的場景；采用一臺計算機為所述兩臺服務(wù)器提供外同步信號；步驟三、采用Vega軟件進(jìn)行模型驅(qū)動，構(gòu)建仿真場景，建立四個觀察者，分別從四個方位觀察四塊屏幕上的場景，實現(xiàn)全視角仿真。步驟二所述的兩臺服務(wù)器實時顯示步驟一所述的四塊屏幕上的場景具體過程為其中一臺服務(wù)器實時顯示左面、前面和右面三塊屏幕上的場景，另一臺服務(wù)器顯示后面屏幕上的場景。本發(fā)明的原理本發(fā)明為了增強仿真視覺效果的逼真度，開闊仿真視野，建立全景仿真，同時還要價格低廉，本發(fā)明所述的方法通過將正屏背投屏幕拼接成一個正方格子，使仿真參與者置身在正方體的中心點，給參與者一個全景視野，同時借助于Vega軟件，設(shè)置四個觀察者的觀察角度和觀察方向，將四塊屏幕的顯示內(nèi)容覆蓋整個場景，給參與者一個身臨其境般的視覺仿真效果。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明增強了視覺仿真的逼真度，同時也擴(kuò)大了仿真視野，實現(xiàn)了全景仿真，本發(fā)明方法的仿真設(shè)備簡單且價格低廉，易于讓廣大用戶接受，便于推廣。


圖1為本發(fā)明所述的四幕拼接三維視景仿真方法中四塊屏幕拼接的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所述的四幕拼接三維視景仿真方法中裝置的擺放示意圖3為本發(fā)明所述的四幕拼接三維視景仿真方法中四塊屏幕粘貼到四塊玻璃上效果圖；圖4中(a)為本發(fā)明所述的四幕拼接三維視景仿真方法中四個觀察者分別從四個方向置于拆分的場景中的示意圖，(b)為四個觀察者分別從四個方向置于組合的場景中的示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，四幕拼接三維視景仿真方法， 該方法由以下步驟實現(xiàn)步驟一、將四塊背投屏幕進(jìn)行邊緣無縫拼接后獲得正方體屏幕，再將四臺投影儀擺放在正方體的外側(cè)將仿真視景投放到每塊屏幕上；步驟二、采用兩臺服務(wù)器實時顯示步驟一所述的四塊屏幕上的場景；采用一臺計算機為所述兩臺服務(wù)器提供外同步信號；步驟三、采用Vega軟件進(jìn)行模型驅(qū)動，構(gòu)建仿真場景，建立四個觀察者，分別從四個方位觀察四塊屏幕上的場景，實現(xiàn)全視角仿真；本實施方式中步驟二所述的兩臺服務(wù)器實時顯示步驟一所述的四塊屏幕上的場景具體過程為其中一臺服務(wù)器實時顯示左面、前面和右面三塊屏幕上的場景，另一臺服務(wù)器顯示后面屏幕上的場景。本實施方式所述的四塊背投屏幕為2. 4*1. 8m的背投屏幕以正方體的方式擺放在一起。
具體實施方式
二、結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式為具體實施方式
一所述的四幕拼接三維視景仿真方法的實施例本實施例的軟件運行環(huán)境為Windows XP系統(tǒng)，程序?qū)崿F(xiàn)為vc6. 0，視景仿真軟件使用Vega。一、硬件實施方法所述硬件主要包括四塊2. 4*1. 8m的背投屏幕，四臺投影儀，兩臺服務(wù)器，一臺普通計算機用作外時統(tǒng)，一臺3D環(huán)幕儀用作圖像視頻分配。1、四塊玻璃使用粘合劑粘到一起，構(gòu)建一個大小與四塊屏幕組合成的正方體一致的正方體，將四塊背投屏幕全面粘貼到四塊玻璃上，四個投影儀擺放在正方形的外側(cè)，分別對應(yīng)每塊屏幕；2、整個屏幕框架放置在一個U形水泥墻上，使得正方形的三邊可以坐落在U形水泥墻上，仿真參與者可以由U形水泥墻開口的一側(cè)走進(jìn)仿真環(huán)境，參與仿真，效果圖如圖3 所示；3、采用其中一臺圖像服務(wù)器用于顯示其中三塊屏幕的場景，即左、前和右，使用3D 環(huán)幕儀將整個場景分配到三個投影儀中，進(jìn)而顯示到三個屏幕上；4、采用另外一臺圖像服務(wù)器用來顯示后面屏幕上的場景，與上一臺服務(wù)器進(jìn)行同步推進(jìn)，保證四個屏幕的場景達(dá)到幀同步，即內(nèi)容一致；5、普通計算機用來為仿真過程的推進(jìn)提供外同步觸發(fā)信號，來實現(xiàn)仿真過程中四塊屏幕上場景顯示的同步。
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二、軟件實施方法四幕拼接三維視景仿真方法在軟件使用上主要利用Creater進(jìn)行模型設(shè)計，使用 Vega進(jìn)行模型驅(qū)動和場景創(chuàng)建，然后通過VC開發(fā)平臺進(jìn)行分布式設(shè)計，來實現(xiàn)仿真過程的控制。方法實現(xiàn)步驟1、利用Creater進(jìn)行模型設(shè)計，建立自定義場景和模型；2、使用Vega進(jìn)行模型驅(qū)動和場景創(chuàng)建，為整個場景建立四個觀察者，分別觀察整個場景的四個方向，四個觀察者始終處在仿真場景中的同一個位置，對應(yīng)硬件中四個屏幕構(gòu)成的正方體的中央，每個觀察者的觀察視場分別為水平90度和垂直90度，這樣保證了四塊屏幕提供的視場為水平360度和垂直90度，其結(jié)構(gòu)圖如圖4所示；3、基于VC++平臺，開發(fā)分布式Vega應(yīng)用程序，對仿真程序進(jìn)行實時控制，實時更新觀察者的位置，讓場景動起來。本發(fā)明還可以用于將Vega場景觀察者綁定到場景中的汽車駕駛員，即可實現(xiàn)汽車駕駛模擬訓(xùn)練，包括前進(jìn)與倒車訓(xùn)練等；將Vega場景觀察者綁定到場景中的飛行員，即可實現(xiàn)飛機駕駛模擬訓(xùn)練；綁定到場景中的任何一個運動體身上，都可實現(xiàn)相應(yīng)的模擬運動仿真。
權(quán)利要求
1.四幕拼接三維視景仿真方法，其特征是，該方法由以下步驟實現(xiàn)步驟一、將四塊背投屏幕進(jìn)行邊緣無縫拼接后獲得正方體屏幕，再將四臺投影儀擺放在正方體的外側(cè)將仿真視景投放到每塊屏幕上；步驟二、采用兩臺服務(wù)器實時顯示步驟一所述的四塊背投屏幕上的場景；采用一臺計算機為所述兩臺服務(wù)器提供外同步信號；步驟三、采用Vega軟件進(jìn)行模型驅(qū)動，構(gòu)建仿真場景，建立四個觀察者，分別從四個方位觀察四塊背投屏幕上的場景，實現(xiàn)全視角仿真。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四幕拼接三維視景仿真方法，其特征在于，步驟二所述的兩臺服務(wù)器實時顯示步驟一所述的四塊背投屏幕上的場景具體過程為其中一臺服務(wù)器實時顯示左面、前面和右面三塊屏幕上的場景，另一臺服務(wù)器顯示后面屏幕上的場景。
全文摘要
四幕拼接三維視景仿真方法，涉及三維視景仿真領(lǐng)域，它解決了現(xiàn)有仿真技術(shù)的仿真效果差且無法實現(xiàn)全景仿真，同時存在仿真設(shè)備昂貴的問題，該方法為將四塊背投屏幕進(jìn)行邊緣無縫拼接后獲得正方體屏幕，再將四臺投影儀擺放在正方體的外側(cè)將仿真視景投放到每塊屏幕上；采用兩臺服務(wù)器實時顯示四塊屏幕上的場景；采用一臺計算機為所述兩臺服務(wù)器提供外同步信號；采用Vega軟件進(jìn)行模型驅(qū)動，構(gòu)建仿真場景，建立四個觀察者，分別從四個方位觀察四塊屏幕上的場景，實現(xiàn)全視角仿真。本發(fā)明實現(xiàn)了全景仿真，同時擴(kuò)大了仿真視野，本發(fā)明方法的仿真設(shè)備簡單且價格低廉。
文檔編號G06F3/14GK102207842SQ20111015790
公開日2011年10月5日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者于國權(quán), 于洋, 崔爽, 李姜, 李巖, 楊詞銀, 王建軍, 王思雯, 路明 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所