[发明专利]应用于飞行场景仿真的场景生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种场景生成技术。

背景技术

随着航空航天技术在军事领域的广泛运用，精确制导武器得到迅猛发展。目标特征捕获系统是精确制导武器的关键组成部分，对其技术指标和性能起着至关重要的作用。目标特征捕获系统根据探测目标(飞机等)与背景之间的辐射特性差异，获取目标图像分布特征，进行光电转换形成目标与背景图像，通过对目标的自动搜索、识别和跟踪目标，从中提取目标位置与角速度等信息，反馈给精确制导武器。目标特征捕获系统的测试是其研制过程的重要组成部分，包括外场飞行测试与动态飞行场景仿真测试两种测试方法。由于外场实际飞行成本高、风险高、测试周期长，在外场飞行测试目标特征捕获系统之前，采用以计算机技术、信息处理技术与计算机图形学为基础的飞行场景仿真测试可以有效地缩短研发周期、降低研发成本、降低测试风险，为目标特征捕获系统的性能评价和改进提供分析依据。

动态飞行场景生成用以目标识别与特征捕获是飞行场景仿真的核心技术，具有良好的灵活性和通用性。动态场景生成系统依据目标数据(几何特性、光学特性等)及目标特征捕捉系统传感器参数(视场角等)完成光学系统和捕获系统的分析建模，实现具有场景辐射特性、目标几何特征与光学特性的场景建模仿真，从而在观测坐标系下生成场景图像。

在飞行场景仿真测试中，通常需要512×512分辨率、100FPS帧频的动态飞行场景图像，其传输速率要求不低于500Mbps。高帧频、高分辨率的动态飞行场景生成对图像显示的实时性和图像传输的高速率提出了挑战。

发明内容

本发明是为了满足飞行场景仿真对高帧频、高分辨率的场景生成的需求，以及实现基于USB 3.0超高速接口的图像传输，从而提出一种应用于飞行场景仿真的场景生成模块。

应用于飞行场景仿真的场景生成模块，它包括：

USB传输单元：用于通过调用USB 3.0驱动程序实现基于USB 3.0接口的场景图像高速传输；

场景生成单元：用于通过调用图形API生成动态场景图像；

图像的分辨率、颜色灰度以及目标移动速度通过人机界面设置；

场景显示单元：用于通过调用图形API显示场景生成单元生成的图像以及经USB传输单元接收到的场景图像。

应用于飞行场景仿真的场景生成方法，它包括：

用于通过调用USB 3.0驱动程序实现基于USB 3.0接口的场景图像高速传输的USB传输步骤；

用于通过调用图形API生成动态场景图像，图像的分辨率、颜色灰度以及目标移动速度通过人机界面设置的场景生成步骤；

用于通过调用图形API显示场景生成单元生成的图像以及经USB传输单元接收到的场景图像的场景显示步骤。

USB传输步骤中，USB传输方法为：

步骤一、通过读取驱动程序信息识别并获取USB设备数量；

步骤二、通过人机界面选择需要USB传输的端点；

步骤三、启动USB传输后进入传输流程，调用USB驱动程序传输数据；

步骤四、传输完成后退出USB传输，USB传输完成。

USB传输步骤中，对于传输的场景图像，传输长度为每帧图像的大小。

场景生成步骤中，场景生成的方法是：

步骤A、获取场景图像参数信息，包括图像分辨率、颜色灰度以及位移速度；

步骤B、根据图像分辨率、颜色灰度，调用OpenCV创建相应图像结构体；

步骤C、读取场景图像的目标与背景数据；

步骤D、根据位移速度计算目标位置，操作目标所在区域移动；

步骤E、根据目标与背景数据生成场景图像数据；

步骤F、若生成未结束，则再次根据位移计算目标位置并生成场景图像，直到生成结束。

场景生成步骤中，为了实现生成的动态场景图像帧频可配置，在计算目标位置时设置定时器，并在生成场景时根据配置帧频进行时间延迟。

步骤A中获取场景图像参数信息的步骤中，场景图像可配置的参数信息与可配置范围如下：

1)、分辨率：64×64ppi至1024×1024ppi；

2)、颜色灰度：4bit至32bit；

3)、帧频范围：50FPS至200FPS；

4)、移动速率：即每帧目标位移。

场景显示步骤中，场景显示的方法为：

步骤A1、场景显示单元启动时，利用Windows Forms的多线程类库创建并启动场景显示线程；

步骤A2、在场景显示线程中创建图像结构体与显示窗口；