SR20飞行模拟机视景图像融合与拼接技术研究与探讨

田青

摘要：图像拼接技术是把一系列具有重叠部分的图像序列通过特征匹配合成一张宽视角的大场景图像，是计算机视觉、计算机图形学以及虚拟现实领域的重要研究课题。

Abstract： The technique of image splicing is to combine a series of overlapping image sequences into one by feature matching. Large-scene images from perspective are important in computer vision， computer graphics and virtual reality research topics.

关键词：视景融合;图像拼接;模拟机

Key words： visual fusion;image splicing;simulator

0  引言

飞行模拟机的视景仿真系统是虚拟现实技术的一种重要的表现形式。模拟机的视景系统是利用实时生成的计算机图像，在座舱外的屏幕上产生实时飞行环境。这些图像不仅包括机场与跑道、灯光、建筑物、地形地貌等。视景系统还能模拟能见度和各种气象条件，使飞行训练人员在虚拟世界有身临其境的感觉。飞行模拟机的视景仿真系统结构如图1所示。

1  图像融合和拼接技术的基本原理

目前，视景系统应用比较广泛、技术相对成熟的呈现方法就是投影显示。投影显示系统相比较其他显示方式最大的优势就是观察视野开阔，不管是使用环形屏幕还是球幕都能使眼点到屏幕的距离放的足够大，给用户提供纵深感和真实感较强的体验。投影图像的图像融合技术和拼接是投影显示的重要技术点。图像融合技术是将多种不同的图像数据结合起来，相互取长补短，进而更加全面更加详细的反应观测目标。图像拼接技术利用计算机自动匹配之后，合成一幅宽视角图像。在虚拟现实领域中，人们可以利用图像拼接技术得到宽视角的图像或360°全景图像，用来虚拟飞行的实际场景。

投影显示系统配置的侧面图如图2所示，图中包含局部环形屏幕、显示系统固定安装结构、三台投影仪、包括镜头和固定装置。

2  图像融合与拼接技术在SR20模拟机的具体应用

勾选“客服端选择”中的全选按钮，再勾选校正控制框中的开关校正和显示网格选项，如图4所示，此时幕上就会显示出三通道网格状态，观察画面上呈现的网格状态，判断出融合区域网格重合状态，然后通过手动微调投影仪的方式让网格线重合，这种方式基本上能修复好因投影仪错位导致的融合不良情况，如果未能解决，请进入下一步。

当手动微调投影仪后仍旧无法对齐网格，达不到理想融合状态时，则需要对校正网格进行微调。首先按步骤一打开校正服务器，并按步骤二让幕上呈现出三通道的网格状态。然后只去除步骤二中的客户端选择的全选勾，只勾选你想要调整的通道即可。如图5所示。

然后通过梯形约束结合弧面约束的方式，让融合区域的网格和相邻通道网格重合。然后保存校正数据发送校正数据。

3  梯形约束使用方法

3.1 基准线的选择

基准线和基准点的选择遵循如图7所示的原则。

选中如图所示两个点，再按R后选中两点之间的线段，按Q+R则选中整条线段图，如图8所示。

3.2 梯形约束

①选取梯形约束模式;

②选取需要作为基准的线段或线;

③选取要作为基准点的点按E则或出现一个大黑点和小的黑点，大的黑点为梯形约束基准点（不动的点），小黑点为需要移动的点，通过E键可在大黑点和小黑点件进行切换;

④通过WASD三個字母键控制小黑点的运动，使其运动到需要重合的位置。

3.3 弧面约束

①选取徐勉约束模式;

②选取需要作为基准的线段或线;

③直接圈选要移动的点（小黑点）作为弧面约束的移动点;

④通过WASD三个字母键控制小黑点的运动，使其运动到需要重合的位置。

3.4 融合带亮度调节

如果融合带亮度出现不理想的状态这需要对融合带亮度进行调节。选取进行亮度调节的通道;选择面模式对Gm条进行上下拖动，当融合带亮度达合适时，停止拖动Gm条;再将L条拖动到最上最后拖动到最下方保证其值为1.00;然后保存校正数据，发送校正数据。

3.5 校正数据保存和备份

对该次校正数据进行保存备份，打开IOS桌面校正融合文件夹，打开data文件夹，将文件夹中的三个文件复制拷贝出来，放入以设备编号和修改日期命名的文件夹中保存备份。如更换IOS并需要再次对该套设备进行融合校正处理的时候，则需要将该复制的三个文件放入data中覆盖原文件即可获得修复时保存的网格状态。如图12所示。

4  结论

图像融合技术在多尺度分析时，根据图形被分割的矩形块的尺寸的不同，图像融合的实际效果会有很大区别，会导致显著块效应。因此也会对模拟机使用者的观察造成一定程度的影响。所以在后续的工作中在对融合后矩形块区域的交界处进行滤波处理从而更好的消除块效应对视觉产生的不良影响。

参考文献：

[1]燕攀登，基于跑道边界跟踪与图像融合的视景增强研究[D].西北工业大学硕士学位论文，2016.

[2]杨树财，于松，苏帅，王天娇.六通道球幕投影图像畸变校正及融合板设计[J].仪器仪表学报，2019，40（09）：170-179.

[3]黄欢.模拟机A320视景投影子系统的结构分析[J].科技展望，2015，25（18）：182.

[4]张杨林，杨红雨，唐荣，邓昌胜.分布式曲面投影系统几何校正算法的研究[J].微计算机信息，2009，25（36）：174-176.