视觉深度感仿真方法研究

admin · 发表于 2023-9-30 21:45:04

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摘要虚拟场景的深度感强烈与否是评价虚拟现实系统的重要指标。在虚拟现实系统中，要完成虚拟手操作和飞行模拟训练中起飞或者着陆等虚拟环境中的动作，必须为参与者提供足够的视觉深度感来确定物体或者跑道在虚拟环境中的位置才能完成准确的虚拟操纵。因此，分析虚拟现实系统中视觉深度感的仿真方法具有重要意义。视觉深度感仿真方法种类很多，本文主要针对两种深度感仿真方法进行研究，一种是双目立体成像方法，另一种是虚像显示方法，分析双目立体成像系统和虚像显示系统，并改进这两种系统的深度感仿真方法来提高深度感知。分析双目立体成像系统中的立体图像对生成过程，在成像过程中选择合理的投影方式，重点分析相机间距与场景深度的关系，通过调节相机距离来生成立体图像对，使参与者获得强烈的深度感知。本文设计的立体图像对能够使参与者获得虚拟场景的准确深度。离轴虚像显示系统是目前较为流行的视景仿真系统。由于制造工艺的限制，球面准直镜表面不能达到完全光滑的程度，在凸起和凹陷区域系统显示虚像会发生变形，这将严重影响飞行员训练时从场景中获得的深度感知和干扰飞行员的心理感受。本文针对准直镜表面不光滑处凸起或者凹陷引发的图像畸变，通过分析并建立畸变数学模型，推导背投屏上物点在受到球面镜表面畸变影响与未受到影响之间的位移关系，并利用B样条曲面通过仿真模型模拟人眼观察到的图像。本文的仿真结果表明准直镜表面畸变范围越广、误差越大图像受到的干扰越严重，与实际离轴虚像显示系统成像效果相符，同时图像变形情况反映出球面准直镜表面畸变的类型。针对球面准直镜表面畸变本文提出了软件校正方案，仿真结果表明本方案能够补偿图像畸变区域受到的变形和扭曲，提高飞行模拟器显示系统的纵深感，使得飞行员从离轴虚像显示系统中获得准确的场景深度信息，并保证操纵的准确性，同时也提高了飞行模拟器的训练效果和降低模拟器的费用。

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