[发明专利]视景模拟方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种视景模拟方法及装置。

背景技术

视景系统作为飞行模拟器的重要组成部分，能够在飞行模拟训练时为飞行员实时提供一个与飞机地理位置和姿态相对连续的座舱外景象，使飞行员产生身临其境的感觉。

视景系统通常基于透视投影模型来展示场景，透视投影模型通常包括视点E和视平面P，如图1所示。其中，视点E可以认为是观察者的位置，也是观察三维世界的角度；视平面P就是绘制三维对象透视图的二维平面，比如飞行模拟器的屏幕所在平面。对于三维世界中的任一点X，构造一条起点为视点E并经过X点的射线，该射线与视平面P的交点Xp就是X点的透视投影结果，三维世界中的任何物体都可以看做点的集合，按照该方法可以在视平面P上构建任何一个三维对象的透视投影图。但是由于受成像计算机软硬件的限制，实际的透视投影模型通常将理论上无限大的视平面P限定为一定大小的矩形，而视点E的理论上无限大的可视区间也被限定为有限大小的视锥体，该视锥体由一个较近的视平面和一个较远的视平面来限制其大小，其中较近的视平面可以称之为近截面，较远的视平面可以称之为远截面。显然，视锥体中的远截面不可能无限远，因为不可能实时绘制无限大的地景。此时，将会采用视锥体中远截面与水平面的交界线作为模拟天地线。其中，透视投影模型可以采用透视投影矩阵来实现。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：现有技术中提供的模拟天地线会与实际天地线存在误差，而且飞行高度越高，模拟天地线与实际天地线之间的误差就越大。另外需要认识到的是，飞行员习惯上通过HUD(Head Up Display，平视显示器)上显示的天地线(相当于实际天地线)与模拟天地线之间的关系来保持飞行状态，现有技术中提供的存在误差的模拟天地线会给飞行模拟训练带来很大的困扰，影响飞行模拟训练的质量。

发明内容

为了消除模拟天地线与实际天地线之间的误差，本发明实施例提供了一种视景模拟方法及装置。所述技术方案如下：

根据本发明的一个方面，本发明实施例提供一种视景模拟方法，所述方法包括：

获取视点在大地坐标系中的三维坐标和俯仰角；

根据所述三维坐标中的垂直坐标获取所述视点的飞行高度值；

根据所述三维坐标中的横坐标和纵坐标获取所述视点与所述视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离；

根据所述飞行高度值和所述距离计算所述视点与模拟天地线平面之间的夹角；

将所述俯仰角减去所述夹角后作为修正后的俯仰角。

进一步地，所述根据所述飞行高度值和所述距离计算所述视点与模拟天地线平面之间的夹角，具体包括：

设所述视点的飞行高度值为h，所述视点与所述视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离为f；

根据所述飞行高度值h和所述距离f计算获得所述夹角α为：

α=arctan(hf).]]>

进一步地，所述根据所述飞行高度值和所述距离计算所述视点与模拟天地线平面之间的夹角，具体包括：

设所述视点的飞行高度值为h，所述视点与所述视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离为f；

根据所述飞行高度值h和所述距离f计算获得所述夹角α为：

α=arctan(hf)-arccos(RR+h),]]>其中R为地球半径。

进一步地，所述方法还包括：