一种基于仿真视景系统的GPU加速多通道融合方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于仿真视景系统的GPU加速多通道融合方法及系统，属于仿真相关技术领域，其中通过对多通道融合画面进行色差调节、几何校正和画面融合等过程，有效实现了多通道投射画面的快速处理，并将上述功能与仿真视景系统集成，利用其GPU来快速处理多通道画面融合过程。本发明专利技术的基于仿真视景系统的GPU加速多通道融合方法及系统，基于仿真视景系统，运用GPU快速处理能力，操作灵活，调节方式多样，且无需硬件调试接口，调试方便，在显著增强显示效果的同时大大降低了硬件的投入成本，具有显著地经济效益。

A multi channel fusion method and system for GPU acceleration based on simulation visual system

The invention discloses a visual simulation system based on GPU accelerated multi channel integration method and system, which belongs to the technical field through the simulation, the multi-channel fusion image color adjustment, geometric correction and image fusion process, the effective realization of the multi-channel projection picture processing, and the function of visual system with the integration of simulation, using the GPU to the rapid processing of multi channel image fusion process. Visual simulation system of accelerating GPU multi channel integration method and system based on the invention, visual simulation system based on GPU, using the fast processing capability, flexible operation, regulation modes, and without hardware debugging interface, convenient debugging, greatly reducing the hardware cost significantly enhanced display effect at the same time, with significant economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种基于仿真视景系统的GPU加速多通道融合方法及系统
本专利技术属于仿真相关
，具体涉及一种基于仿真视景系统的GPU加速多通道融合方法及系统。
技术介绍
随着我国经济的高速发展，轨道交通事业也处于高速发展的阶段，多元化、多形式的轨道交通也在迅速发展更新及应用。在轨道交通领域仿真技术的运用日趋成熟，各种行车组织、运营调度、供电及站场等子系统能耗分析或设备选型分析仿真系统得到了广泛应用。计算机仿真技术结合了实验和分析这两种方法，采用仿真用模型代替实体作实验，具有经济、安全、实验周期短等优点。尤其是在驾驶培训方面，各种列车仿真系统以其逼真、灵活、有效、经济等突出的优势在培训列车司机方面发挥着越来越重要的作用。在列车驾驶仿真培训系统中，大型环幕、大型拼接幕和大型不规则幕已成为十分重要的组成部分，但上述屏幕的应用过程中，单台投影仪已经难以达到屏幕的分辨率要求，而需要使用多台投影仪同时输出画面并需要对输出画面进行拼接、融合，但对输出画面进行拼接、融合的过程十分复杂，难度较大。在现有技术中，为实现多台投影仪对输出画面的拼接和融合，通常采用的方法是外购专业融合机厂商定制的硬件融合机，通过对硬件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于仿真视景系统的GPU加速多通道融合方法，用于仿真视景系统运用过程中多通道投射画面在视景屏幕上的拼接与融合，其步骤包括：S1：分辨率调节，根据在所述视景屏幕上投射画面所采用的各投影仪的分辨率和用于监控前向视景的教员显示器的分辨率来调节视景屏幕的分辨率；S2：色差调节，调节各个通道投影仪的输出颜色一致；S3：画面几何校正，在所述仿真视景系统的显卡中对应所述投影仪数量构建若干虚拟网格，使每台投影仪对应一个虚拟网格，将所述虚拟网格根据所述视景屏幕的形状进行调整，并把渲染出来的画面投影到所述虚拟网格上，所述虚拟网格的数据包括顶点数据、纹理坐标数据和颜色属性数据，通过改变所述虚拟网格的该顶点数据来...

【技术特征摘要】
1.一种基于仿真视景系统的GPU加速多通道融合方法，用于仿真视景系统运用过程中多通道投射画面在视景屏幕上的拼接与融合，其步骤包括：S1：分辨率调节，根据在所述视景屏幕上投射画面所采用的各投影仪的分辨率和用于监控前向视景的教员显示器的分辨率来调节视景屏幕的分辨率；S2：色差调节，调节各个通道投影仪的输出颜色一致；S3：画面几何校正，在所述仿真视景系统的显卡中对应所述投影仪数量构建若干虚拟网格，使每台投影仪对应一个虚拟网格，将所述虚拟网格根据所述视景屏幕的形状进行调整，并把渲染出来的画面投影到所述虚拟网格上，所述虚拟网格的数据包括顶点数据、纹理坐标数据和颜色属性数据，通过改变所述虚拟网格的该顶点数据来达到对画面的扭曲效果，从而实现对多通道画面的几何校正；S4：画面融合处理，对画面进行几何矫正完之后，对各投影叠加交错的部分进行融合处理，调节两台或多台投影仪组合投射拼接为一幅画面时所形成的融合带的画面亮度，以使得所述融合带的画面亮度与其两侧的画面亮度趋于一致，即使得所述视景屏幕的整幅画面亮度一致，从而实现对所述多通道投射画面的融合处理；S5：暗场调节，完成画面融合处理之后，对所述视景屏幕上的所述融合带两侧存在的暗场进行亮度调节，使整个屏幕的亮度趋于一致，继而输出多通道融合画面。2.根据权利要求1所述的基于仿真视景系统的GPU加速多通道融合方法，其中，所述步骤S3中的所述顶点数据包括x、y和z三个值，其中所述x值和y值决定该顶点在所述视景屏幕中的位置，所述z值用于保存该顶点对应的alpha值，所述alpha值指代所述顶点的亮度值和/或透明度值。3.根据权利要求2所述的基于仿真视景系统的GPU加速多通道融合方法，其中，所述步骤S3中对画面的几何校正运用三次样条曲线函数来实现，所述三次样条曲线函数可自动对所述虚拟网格的网格线进行平滑插值，以实现整个画面的所述网格线平滑无阶梯状锯齿。4.根据权利要求3所述的基于仿真视景系统的GPU加速多通道融合方法，其中，所述三次样条曲线函数定义如下：定义：函数S(x)∈C2[b,c]，且在每个小区间[xj,xj+1]上是三次多项式，其中b＝x0<x1<.…<xn＝c是给定节点，则称S(x)是节点x0,x1,...xn上的三次样条函数，若在节点xj上给定函数值yj＝f(xj)，且S(xj)＝yj，其中，j＝0,1,…,n，n为自然数，则称S(x)为三次样条插值函数。5.根据权利要求2～4中任一项所述的基于仿真视景系统的GPU加速多通道融合方法，其中，所述步骤S4中对画面的融合处理采用所述GPU硬件加速的方式，通过在所述GPU端执行Shader代码对融合带进行淡入淡出处理，并采用多段贝塞尔亮度曲线对融合带进行羽化处理，继而消除亮带。6.根据权利要求5所述的基于仿真视景系统的GPU加...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱绍峰，黄成周，徐建君，朱金陵，张浩，许克亮，李经伟，殷勤，葛钰，林飞，熊盛，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42