基于增强现实的动态红外视景生成技术

动态红外视景生成是红外成像制导半实物仿真的关键技术,将基于增强现实的虚拟场景技术应用于动态红外视景生成过程中,可以较有效地提高生成的场景的真实感,减少自然背景模拟的复杂程度。针对红外场景的特殊性,描述了增强现实技术在红外视景仿真中的运用过程,为解决虚实结合的几何和辐射一致性问题,推导了红外热像仪几何和辐射度的标定。     

虚拟航天员多层次运动仿真模型研究与实现

为解决虚拟现实训练中航天员模型实时交互控制和失重运动仿真等问题,提出了一种多层次运动仿真模型,在运动控制层实现运动跟踪,并构建标准化人体运动模型;物理控制层采用物理引擎建立人体多刚体动力学模型;规则控制层为不同的运动方式制定相应规则,显示层使用骨骼蒙皮技术提升显示效果。通过各层次组合的方式,共同实现了虚拟航天员的交互运动仿真。通过两个应用实例,证明了该层次化组合模型实现的虚拟航天员运动,可同时实现实时交互控制、失重运动仿真、交互操作仿真、太空行走仿真以及较好的显示效果,并适用于多种任务场景的航天员训练。     

航拍视频的多向条带拼接算法

无人机航拍视频中经常出现航向频繁改变的情况。基于条带的视频拼接算法尽管在处理速度上有很大优势,但是限制了相机的拍摄方式,主要处理平动相机拍摄的视频。用于采集全景图信息的纵向条带如用来扫描非平动场景会使效率降低甚至失效,所以不能直接拼接航拍视频。针对该问题,本文提出一种多向条带拼接算法,通过量化场景运动方向到预先定义的多个区间,分情况选取最佳方向的条带,控制了条带扫描方向与场景运动方向之间的最大夹角,从而避免了采集效率的降低。实验结果表明这种方法能有效拼接航向变化的仿真视频,全景图结果覆盖的场景范围大于原算法,证明了算法的有效性。     

基于增强现实的航空飞行辅助系统

采用基于增强现实的立体显示技术及与之对应的人机交互方式，可实现3D 立体虚拟场景和真实环 境融合的视觉显示效果，向飞行员提供全景战场态势沉浸感知能力和多维度显示信息虚拟再现能力，从而有效 支撑未来座舱智能感知和敏捷交互目标的实现。     

基于Creator的机场飞行区特殊视景仿真系统的关键技术分析

虚拟场景建模是虚拟现实技术中的关键技术之一。为了更真实有效地模拟飞机在机场飞行区运动过程中的特殊视景,在简化模型的基础上,使用实例技术、外部引用和LOD技术几何建模,并进一步举例说明物理建模和运动建模的过程,给出了仿真实现的详细流程。该方法能够使管制员在雷达屏幕上观察飞机的动态及一些特殊情况,并及时解决冲突。利用Creator、Vega及VisualC＋＋6．0,实现了对机场飞行区特殊视景的仿真。结果表明该系统在培训管制员方面起到了很重要的作用,从而减少了特殊事件对飞机产生的影响及在地面的碰撞事故,缓解了管制员的压力。     

基于虚拟维修的场景图研究

在传统的场景图的基础上利用虚拟物体的几何信息,建立了虚拟物体的多面体模型,并通过关联图建立了零件间的几何约束,针对虚拟维修训练系统提出了一种新的数据表达方法.采用面向对象方法建立了约束管理系统,实现了虚拟对象的约束管理.     

组合杂交三角形单元的加权能量正交关系

组合变分原理可以增强杂交元方法解的稳定性。建立热传导方程基于区域分解的组合杂交有限元方法,给出单元上温度梯度插值为线性、但温度插值为协调线性插值与非协调二次插值之和的组合杂交三角形单元,并通过数值实验验证理论结果的正确性。结果表明:分片线性温度梯度插值的散度(热源)与非协调温度插值是加权能量正交的;组合杂交三角形元刚度矩阵等同于协调的三角形线性元刚度矩阵,即非协调部分无温度增强特性。     

一种计算隐身飞行器外形RCS的高精度快速算法

针对目前隐身飞行器外形雷达散射截面(RCS)难以准确计算的问题,提出了一种基于目标外形几何特征和矩量法的飞行器RCS算法.通过对矩量法阻抗矩阵元的理论分析,研究了物面感应电流随散射体表面曲率的变化规律,指出感应电流之间的耦合已成为影响隐身飞行器物面电流分布的重要因素,并且指出根据飞行器物面曲率分布可以预知强的感应电流耦合区域,利用这些强的电流耦合能够组成稀疏化的阻抗矩阵,从而实现飞行器RCS的快速求解.以金属双弧柱和典型隐身飞机外形为例,分析验证了物面曲率几何信息对计算结果精度的影响以及在提高计算效率方面的作用.数值结果表明该方法保持了与传统矩量法基本一致的计算精度,但计算时间仅为矩量法的7.2%.     

单目主动视觉无人机导引中摄像机内参数标定的线性方法

提出一种单目主动视觉无人机导引中摄像机内参数标定的线性方法,在摄像机主点位置进行预标定的条件下,摄像机只需拍摄一幅着舰平面靶标上的一组正方形图像,无须知道该组正方形的任何几何信息,通过计算圆环点,建立绝对二次曲线对摄像机内参数的约束方程即可线性求解摄像机内参数,仿真实验和真实图象实验表明:该方法在摄像机内参数(如焦距等)需要经常改变的视觉任务,如基于视觉的无人机着舰导引、运动参数估计、三维视觉重建及视觉监控中,使得摄像机内参数的标定具有简便、实时和鲁棒性强的特点。     

矩阵变量超几何函数的一种有效计算方法

计算矩阵变量超几何函数的关键在于带状多项式的计算。利用带状多项式的定义和对称函数的性质,提出一种有效计算带状多项式的递推方法,详细讨论了带状多项式中系数和单项式对称函数的递推过程,并通过实例证明了所提算法的有效性和正确性。     

基于增强现实技术的飞行视景系统

提出一种基于增强现实技术的新型飞行视景系统。该系统利用机载图像设备及飞机位姿传感器，计算飞机获得的真实空间兴趣点的三维信息，并据此实时叠加相应的可视化信息，最终形成虚实融合的图像显示在飞机的显示设备中，便于飞行员能同时感知飞机外部的真实环境和相应位置上的关键信息。这套系统具有数据量小、显示直观的特点，能为飞行员提供更加有效的信息，具有广阔的应用前景。     

飞行监控系统中基于GPU的地形渲染

利用实时遥测飞行信息生成三维虚拟地形场景,旨在飞机试飞时,增强地面指挥人员对飞机实时位置地面场景的感知能力,帮助飞行员在试飞时处理复杂多变的飞行状况。为了逼真且流畅地生成三维地形场景,首先使用固定网格映射(PGM)的方法生成地形采样网格,接着利用几何着色器为三角形面片分配连续的与视点相关的细节等级(LOD),对缓存在纹理数组中的各等级高程数据和卫星照片进行混合采样。由于细节等级是连续的,因此各级纹理和高程之间能够平滑的过渡,增加了场景的真实性。最后,考虑到显存的容量限制,引入了一种内存与显存之间的纹理调度方法。整个算法都是面向图形处理单元(GPU)实现的,能够较好地兼顾实时性和真实性,实现多分辨率大规模地形场景的实时虚拟显示。根据本文算法实现的实时监控系统在支线飞机的飞行试验中取得了较好的效果。     

用TH神经网络方法外推数据的超分辨雷达成象

研究用Ｔａｎｋ－Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神经网络（ＴＨＮＮ）求解ＡＲ模型参数作数据外推的超分辨雷达成象,并用微波暗室实测数据对ＴＨＮＮ方法和Ｂｕｒｇ方法作了验证,结果表明,两种方法均能在较低的信噪比条件下实现超分辨成象,且随着ＶＬＳＩ技术的发展,神经网络方法将是一种很有希望的超分辨成象方法。     

XNA中的一种无限大地形生成方法

三维真实感地形是虚拟场景中的基础部分,其绘制的速度与质量是构建三维虚拟场景成败的关键。利用Visual Studio 2008和c#语言,以XNA为工具,用中点偏移算法（Midpoint Displace-ment）生成的值与高程数据之间建立相应的映射关系,建立标准的地形高程数据组快速生成了三维网格地形。在渲染过程中利用本方法可以模拟随海拔高度而各异的生态现象。实践证明,用该方法能在普通的PC机上生成有真实感的无限大地形,并能方便的应用到虚拟现实系统中。     

一种用变焦镜测距的新方法

本文提出了一种使用变焦镜测量距离的新方法。用一种特别设计的非线性振动的变焦镜首先把三维物空间离散成一系列的球面层，然后把这些离散的球面层图像记录在视频摄像机上。本文引入了一种用于滤除图像中模糊成份的去模糊算法。通过控制变焦镜驱动波的振幅和直流成份，可获得不同的深度范围。调整变焦镜振动的周期，能得到不同深度的精确度。而且通过增加视频摄像机的帧频，有可能把这种测距技术用作一种实时测距的方法。     

Vega Prime实时视景仿真中实体姿态角研究与应用

实时视景仿真中准确描述实体的姿态十分重要,欧拉角就是一种描述实体姿态的有效方法,它广泛应用于各种系统,出于对各自问题解决的需要,不同系统对于欧拉角的描述不尽相同.实时视景仿真Vega Prime软件即采用欧拉角HPR来描述仿真实体的姿态,从欧拉角HPR的含义、如何将实体的姿态调整为给定姿态(h,p,r)和欧拉角HPR的求取等三个方面进行了深入研究,最后以实例的形式分析了欧拉角的求取过程和求取方法.     

基于运动形态学的掠地飞行器视频检测方法

 结合数学形态学、视频图像运动分析以及数学统计分析方法，提出了一种用于空中预警控制系统(AWACS)的小型掠地飞行器运动形态学视频检测方法。该方法首先应用形态学tophat滤波提取出视频图像中的可疑目标(SO)，并求取SO的运动参数，利用真实目标和类目标干扰的不同运动特性，应用数学统计的方法对各运动参数进行分析以剔除部分类目标干扰，从而获得潜在目标(PT)的灰度分布和运动参数。在应用形态学tophat滤波器进行可疑目标提取中，一种新的金字塔型结构元的引入有效减少了虚警数量。外场试验表明，该检测方法能够有效抑制航拍掠地飞行器视频图像中的地物干扰，降低虚警目标的数量。     

无人机虚拟视景显示技术研究

基于无人机模拟飞行的虚拟视景显示技术是三维可视化显示研究的一个重点,虚拟视景实时同步显 示是三维可视化实现中必须解决的一个难题。本文分析了实现无人机模拟飞行三维虚拟视景系统的基本结构、 实现过程以及显示方式,提出了无人机模拟飞行三维虚拟视景可视化空间信息动态同步、多方位、多视角的显 示方式及显示的关键技术。     

虚拟现实技术在飞行器级间分离仿真中的应用

主要讨论应用虚拟现实技术进行飞行器级间分离仿真分析的方法。给出了飞行器级间分离仿真时用于控制飞行器模型运动的虚拟世界结构，并且据此建立了一个包括飞行器模型和场景模型的虚拟世界。基于Matlab和Simulink，还给出了将虚拟世界与其它的计算程序结合起来的方法，实现计算、仿真、显示一体化。基于此框架，通过流体力学、飞行力学计算以及级间相对姿态和位置的计算和分析．研究讨论了飞行器级间分离碰撞干扰问题，为级间分离方案和分离机构设计提供了依据。