一种港口起重机模拟器视景系统及其图像处理方法和系统技术方案

技术编号:18841152 阅读:77 留言:0更新日期:2018-09-05 08:32
本发明专利技术公开了一种港口起重机模拟器视景系统及其图像处理方法和系统。所述系统包括网络交换机,网络交换机包括第一网络交换机以及第二网络交换机;第一网络交换机的一端通过同步控制系统与视景机的一端相连接;第一网络交换机的另一端与第二网络交换机、视频监控计算机、教师管理计算机、场景监控计算机以及主仿真计算机依次连接;所述视景机包括多个;视景机与所述投影机一一对应;视景机通过虚拟场景系统以及校正融合系统与投影机相连接;投影机设于球幕的上方,投影机的水平布局方式为关于球幕的中心线对称。采用本发明专利技术所提供的视景系统及其图像处理方法和系统能够全面投影出港口起重机作业工况,提高投影图像逼真度以及可信度。

A visual system for port crane simulator and its image processing method and system

The invention discloses a port crane simulator visual system and an image processing method and system thereof. The system comprises a network switch, which comprises a first network switch and a second network switch; one end of the first network switch is connected to one end of the viewing machine through a synchronous control system; the other end of the first network switch is connected to the second network switch, a video monitoring computer, and a teacher management calculation. The projector is connected with the projector by the virtual scene system and the correction fusion system; the projector is located above the spherical screen, and the horizontal layout of the projector is about the spherical screen. The centerline is symmetrical. The visual system provided by the invention and the image processing method and system can fully project the working condition of the harbor crane and improve the fidelity and reliability of the projected image.

【技术实现步骤摘要】
一种港口起重机模拟器视景系统及其图像处理方法和系统
本专利技术涉及多通道投影
,特别是涉及一种港口起重机模拟器视景系统及其图像处理方法和系统。
技术介绍
视景系统向人类提供与真实起重机完全相同的外部环境,而操作的结果采用虚拟现实技术模拟产生,无论是人操作起重机还是港口起重机的反馈都是限制在以人为中心的司机操作环境中。视景投影系统是操作模拟器整机系统中非常关键的子系统,直接影响模拟器操作人员的临场感、沉浸感,优化模拟器视景投影方案是提高模拟器逼真度的主要手段。由于模拟器对视觉通道高分辨率、宽视角、画面无变形等要求,通常采用多通道投影方案作为模拟器视觉通道的实现方式。多通道投影方案是指采用多台投影机组合投影而形成的大屏幕显示系统,其优点是比普通的单台投影机系统具备更大的显示尺寸、更宽的视野、更多的显示内容、更高的显示分辨率,以及更具冲击力和沉浸感的视觉效果。通常采用的投影方案为,将多台投影机按照合适的位置角度关系布置,利用正投影或者背投影的方式,将计算机生成的图像投射在不同类型的投影屏幕上。多通道投影系统由于投影机布置方式以及投影屏幕尺寸、外形、材质等不同,可形成不同类型的投影系统。按照投影屏幕的形状划分,常见的投影系统有直幕、环幕以及弧幕等,具体应用可根据分辨率、投影面积、投影距离等选择适合的投影方案。传统的投影方式以直幕为主,极大的限制了观看者的视角,由于港口起重机作业工况的特征,司机的视域主要位于司机室下面,且司机视野要求能够观察到船舶以及其它起重机作业情况,传统的投影方式,司机无法全面观察到周围情况,且传统投影方式的投影图像逼真度和可信度低。因此通常采用球幕投影方案增强模拟器视景系统的临场感、沉浸感,从而提高模拟器整机逼真度、可信度。但是,球幕投影由多台投影机构成,投射出的画面在球幕中集合图像会出现变形和边缘重叠等问题,导致球幕投影图像精度低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种港口起重机模拟器视景系统及其图像处理方法和系统,以解决司机无法全面观测港口起重机作业工况,投影图像逼真度以及可信度低的问题。为实现上述目的,本专利技术提供了如下方案:一种港口起重机模拟器视景系统,包括:球幕、投影机、视景机、网络交换机、视频监控计算机、教师管理计算机、场景监控计算机以及主仿真计算机;所述网络交换机包括第一网络交换机以及第二网络交换机;所述第一网络交换机的一端通过同步控制系统与所述视景机的一端相连接;所述第一网络交换机的另一端与所述第二网络交换机、视频监控计算机、教师管理计算机、场景监控计算机以及主仿真计算机依次相连接;所述视景机包括多个;所述视景机与所述投影机一一对应;所述视景机通过虚拟场景系统以及校正融合系统与所述投影机相连接;所述投影机设于所述球幕的上方,所述投影机的水平布局方式为关于所述球幕的中心线对称;所述球幕采用9通道球面幕投影系统。可选的,所述同步控制系统采用强制双缓存交互同步方法,任意选择一台视景机作为强制命令发起者,按照固定周期,由所述强制命令发起者负责向各个视景机发送渲染消息,通过设置消息反馈机制实现不同视景机之间渲染效率的同步控制,从而实现对各个视景机临时缓冲区到显示缓冲区交换过程的同步控制;所述同步控制系统还采用动态插值补偿算法对仿真实体状态进行预估,用于提高仿真逼真度。可选的,所述球幕采用9通道球面幕投影系统;所述球幕的半径为3.6米;水平视角范围为-110°~110°;垂直视角范围为-90°~0°;屏幕增益为0.9。可选的,所述投影机为9台,所述投影机采用单片数字光处理技术,所述投影机的分辨率为1920*1200;亮度为6000流明。一种视景系统图像处理方法,所述视景系统图像处理方法应用于一种港口起重机模拟器视景系统,其特征在于,所述港口起重机模拟器视景系统包括:球幕、投影机、视景机、网络交换机、视频监控计算机、教师管理计算机、场景监控计算机以及主仿真计算机;所述网络交换机包括第一网络交换机以及第二网络交换机;所述第一网络交换机的一端通过同步控制系统与所述视景机的一端相连接;所述第一网络交换机的另一端与所述第二网络交换机、视频监控计算机、教师管理计算机、场景监控计算机以及主仿真计算机依次相连接;所述视景机包括多个;所述视景机与所述投影机一一对应;所述视景机通过虚拟场景系统以及校正融合系统与所述投影机相连接;所述投影机设于所述球幕的上方,所述投影机的水平布局方式为关于所述球幕的中心线对称;所述视景系统图像处理方法包括:获取球幕投影图像;对所述球幕投影图像进行几何校正处理,得到校正后的投影图像并记录校正像素点;所述几何校正处理用于消除图像失真以及图像变形;对所述校正后的投影图像进行边缘融合处理,得到融合后的投影图像并记录融合像素点;所述边缘融合处理用于调整重叠区域亮度;根据所述校正像素点以及所述融合像素点对所述球幕投影图像进行处理。可选的,所述对所述球幕投影图像进行几何校正处理,得到校正后的投影图像并记录校正像素点,具体包括:以所述球幕的球心为原点,以视线方向为Y轴,以垂直地面方向为Z轴,以垂直YOZ面的方向为X轴建立球幕坐标系;根据所述投影机的网格板选取所述球幕坐标系上的网格点;利用全站仪对所述网格点进行测距,计算所述网格点对应的坐标;判断所述坐标是否在坐标阈值范围内,得到第一判断结果;若所述第一判断结果表示为所述坐标在所述坐标阈值范围内,记录所述坐标对应的校正像素点;若所述第一判断结果表示为所述坐标未在所述坐标阈值范围内,调整网格点的位置。可选的,所述对所述校正后的投影图像进行边缘融合处理,得到融合后的投影图像并记录融合像素点,具体包括:利用公式对所述校正后的投影图像进行边缘融合处理,得到融合后的投影图像并记录融合像素点;其中,f(x)为非线性函数,x为像素点在重叠区的相对位置;a为亮度调节系数,p为影响因子。一种视景系统图像处理系统,包括:球幕投影头像获取模块,用于获取球幕投影图像;几何校正处理模块,用于对所述球幕投影图像进行几何校正处理,得到校正后的投影图像并记录校正像素点;所述几何校正处理用于消除图像失真以及图像变形;边缘融合处理模块,用于对所述校正后的投影图像进行边缘融合处理,得到融合后的投影图像并记录融合像素点;所述边缘融合处理用于调整重叠区域亮度;图像处理模块,用于根据所述校正像素点以及所述融合像素点对所述球幕投影图像进行处理。可选的,所述几何校正处理模块具体包括:球幕坐标系建立单元,用于以所述球幕的球心为原点,以视线方向为Y轴,以垂直地面方向为Z轴,以垂直YOZ面的方向为X轴建立球幕坐标系;网格点选取单元,用于根据所述投影机的网格板选取所述球幕坐标系上的网格点;网格点坐标计算单元,用于利用全站仪对所述网格点进行测距,计算所述网格点对应的坐标;第一判断单元,用于判断所述坐标是否在坐标阈值范围内,得到第一判断结果;记录单元,用于若所述第一判断结果表示为所述坐标在所述坐标阈值范围内,记录所述坐标对应的校正像素点;调整单元,用于若所述第一判断结果表示为所述坐标未在所述坐标阈值范围内,调整网格点的位置。可选的,所述边缘融合处理模块,具体包括:边缘融合处理单元,用于利用公式对所述校正后的投影图像进行边缘融合处理,得到融合后的投影图像并记录融合像素点;其中,f(x)为非线本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种港口起重机模拟器视景系统,其特征在于,包括:球幕、投影机、视景机、网络交换机、视频监控计算机、教师管理计算机、场景监控计算机以及主仿真计算机;所述网络交换机包括第一网络交换机以及第二网络交换机;所述第一网络交换机的一端通过同步控制系统与所述视景机的一端相连接;所述第一网络交换机的另一端与所述第二网络交换机、视频监控计算机、教师管理计算机、场景监控计算机以及主仿真计算机依次相连接;所述视景机包括多个;所述视景机与所述投影机一一对应;所述视景机通过虚拟场景系统以及校正融合系统与所述投影机相连接;所述投影机设于所述球幕的上方,所述投影机的水平布局方式为关于所述球幕的中心线对称;所述球幕采用9通道球面幕投影系统。

【技术特征摘要】
1.一种港口起重机模拟器视景系统,其特征在于,包括:球幕、投影机、视景机、网络交换机、视频监控计算机、教师管理计算机、场景监控计算机以及主仿真计算机;所述网络交换机包括第一网络交换机以及第二网络交换机;所述第一网络交换机的一端通过同步控制系统与所述视景机的一端相连接;所述第一网络交换机的另一端与所述第二网络交换机、视频监控计算机、教师管理计算机、场景监控计算机以及主仿真计算机依次相连接;所述视景机包括多个;所述视景机与所述投影机一一对应;所述视景机通过虚拟场景系统以及校正融合系统与所述投影机相连接;所述投影机设于所述球幕的上方,所述投影机的水平布局方式为关于所述球幕的中心线对称;所述球幕采用9通道球面幕投影系统。2.根据权利要求1所述的视景系统,其特征在于,所述同步控制系统采用强制双缓存交互同步方法,任意选择一台视景机作为强制命令发起者,按照固定周期,由所述强制命令发起者负责向各个视景机发送渲染消息,通过设置消息反馈机制实现不同视景机之间渲染效率的同步控制,从而实现对各个视景机临时缓冲区到显示缓冲区交换过程的同步控制;所述同步控制系统还采用动态插值补偿算法对仿真实体状态进行预估,用于提高仿真逼真度。3.根据权利要求1所述的视景系统,其特征在于,所述球幕的半径为3.6米;水平视角范围为-110°~110°;垂直视角范围为-90°~0°;屏幕增益为0.9。4.根据权利要求3所述的视景系统,其特征在于,所述投影机为9台,所述投影机采用单片数字光处理技术,所述投影机的分辨率为1920*1200;亮度为6000流明。5.一种视景系统图像处理方法,其特征在于,所述视景系统图像处理方法应用于一种港口起重机模拟器视景系统,其特征在于,所述港口起重机模拟器视景系统包括:球幕、投影机、视景机、网络交换机、视频监控计算机、教师管理计算机、场景监控计算机以及主仿真计算机;所述网络交换机包括第一网络交换机以及第二网络交换机;所述第一网络交换机的一端通过同步控制系统与所述视景机的一端相连接;所述第一网络交换机的另一端与所述第二网络交换机、视频监控计算机、教师管理计算机、场景监控计算机以及主仿真计算机依次相连接;所述视景机包括多个;所述视景机与所述投影机一一对应;所述视景机通过虚拟场景系统以及校正融合系统与所述投影机相连接;所述投影机设于所述球幕的上方,所述投影机的水平布局方式为关于所述球幕的中心线对称;所述视景系统图像处理方法包括:获取球幕投影图像;对所述球幕投影图像进行几何校正处理,得到校正后的投影图像并记录校正像素点;所述几何校正处理用于消除图像失真以及图像变形;对所述校正后的投影图像进行边缘融合处理,得到融合后的投影图像并记录融合像素点;所述边缘融合处理用于调整重叠区域亮度;根据...

【专利技术属性】
技术研发人员:陆后军马乃金何军良苌道方周强
申请(专利权)人:上海海事大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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