[发明专利]一种基于仿真视景系统的GPU加速多通道融合方法及系统

权利要求书

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；且

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；以及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[x_j,x_j+1]上是三次多项式，其中，

b＝x₀x₁…x_n＝c是给定节点，则称S(x)是节点x₀,x₁,...x_n上的三次样条函数，

若在节点x_j上给定函数值y_j＝f(x_j)，且S(x_j)＝y_j，其中，j＝0,1,…,n，n为自然数，则称S(x)为三次样条插值函数；

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1或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。

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Shader代码包括淡入淡出函数以用于对所述融合带进行淡入淡出处理，其中的淡入淡出处理函数如下：

其中，z的值等于alpha值，且所述仿真视景系统的GPU会根据顶点数据而对所述alpha值进行插值，继而实现该z值的平滑，a值和p值分别为融合带亮度比率和融合带扩散因子。

5.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Shader代码包括亮度计算函数和贝塞尔亮度曲线，用于计算所述融合带的亮度值并由所述贝塞尔亮度曲线利用该亮度值进而对所述融合带进行羽化处理，所述亮度计算函数如下：

float brightness＝(z0.5)？(1-(1-a)×pow(2×(1-z),p)):(a×pow(2×z,p))

其中，z的值等于alpha值，a值和p值分别为融合带亮度比率和融合带扩散因子。