1 視景仿真融合技術(shù)的需求特點
目前，無縫融合技術(shù)已應(yīng)用到各行各業(yè)，但市場上融合的概念混亂，大部分人動輒只看融合兩字，并沒看到各類應(yīng)用背后的專業(yè)需求，華圖科技根據(jù)其應(yīng)用大致劃分為視景仿真、指揮控制、會議展陳三大類，每種應(yīng)用需求各有特點，本文主要就視景仿真領(lǐng)域融合技術(shù)進行探討。
無縫融合技術(shù)最早來源于飛行模擬器等視景仿真應(yīng)用，其核心的視景仿真技術(shù)主要用于各種飛行模擬器、地鐵模擬器、特種車輛模擬器、船舶模擬器、研究所及院校仿真中心等。
視景仿真投影顯示系統(tǒng)的目標(biāo)是創(chuàng)造高度視覺沉浸感。圍繞高度沉浸感的總體要求，視景仿真投影顯示系統(tǒng)必須解決好三大關(guān)鍵要點：
（1） 精確復(fù)原空間方位：為保證使用者獲得準(zhǔn)確的反應(yīng)技能，視景中的目標(biāo)與使用者的空間方位關(guān)系必須與現(xiàn)實世界目標(biāo)精確一致，在飛行、射擊等高端仿真應(yīng)用中尤其重要。對于大型分布式系統(tǒng)，還必須支持由多機位渲染出的畫面融合。
（2） 畫面效果完美統(tǒng)一：色彩自然渾然一體的畫面，是帶給使用者強烈真實感的基礎(chǔ)，避免畫面區(qū)域差別破壞視覺的整體感知。
（3） 使用方便：系統(tǒng)的快速搭建、操作簡單、方便維護可提高整體使用效率，減少用戶后顧之憂。
構(gòu)建視景仿真投影顯示系統(tǒng)的核心設(shè)備是仿真融合機，而現(xiàn)有市場的普通融合技術(shù)，是以二維曲面拉伸及點對點的色彩調(diào)試方式應(yīng)對所有視景仿真、指揮控制、會議展陳的應(yīng)用需求，并未根據(jù)仿真所需進行獨立開發(fā)，不能滿足專業(yè)視景仿真的應(yīng)用需求，華圖科技針對視景仿真圖像的需求特點，基于自2003以來研發(fā)的多項關(guān)鍵技術(shù)，推出了滿足專業(yè)視景仿真應(yīng)用需求的新一代產(chǎn)品融合產(chǎn)品--華圖CG仿真融合機系列。
2 關(guān)鍵技術(shù)
面向視景仿真的專業(yè)要求，華圖CG仿真融合機具有真3D幾何校正、全域色彩統(tǒng)一、智能調(diào)試三大專利技術(shù)。
2.1 真3D幾何校正技術(shù)
圖一：仿真現(xiàn)場的可視化設(shè)計模塊軟件
專利技術(shù)之一，華圖CG仿真融合機采用真3D幾何校正技術(shù)精確還原幾何空間的位置關(guān)系。基本思路如下：以獨有的仿真現(xiàn)場的投影幾何校正方法，建立以投影機、投影屏幕及眼點的數(shù)學(xué)模型，在現(xiàn)場部署軟件中輸入相應(yīng)的空間幾何參數(shù)，包括投影機位置及鏡頭參數(shù)、屏幕參數(shù)、眼點位置等，即可精確還原視景仿真軟件中的虛擬場景空間關(guān)系，使最終畫面完全消除幾何失真。采用真3D幾何校正技術(shù)具有以下優(yōu)勢：
* 多鏡頭畫面融合
適用于集群式視景渲染系統(tǒng)，多個IG共同生成精確完整的畫面；
* 高精度
與視景仿真軟件中3D視場角精度一致性在0.5度以內(nèi)，畫面精度調(diào)節(jié)范圍高達0.1像素。
* 任意形狀屏幕
支持平面、弧形、球面、球體、二次曲面及其它不規(guī)則屏幕；
* 大視場角
支持360度視角；
普通融合機的畫面變形辦法是手動拉伸，這種簡易的技術(shù)經(jīng)常使畫面明顯扭曲，無法保證畫面的準(zhǔn)確性。不能滿足視景仿真的應(yīng)用。
2.2 全域色彩統(tǒng)一技術(shù)
圖二：國內(nèi)獨家基于攝像頭的智能調(diào)試方法一
圖三：國內(nèi)獨家基于攝像頭的智能調(diào)試方法二
專利技術(shù)之二，華圖CG仿真融合機最有特色的是采用全域色彩自動統(tǒng)一技術(shù)實現(xiàn)整體畫面色彩的一致性。以獨有的專業(yè)技術(shù)《用于多通道投影顯示系統(tǒng)的色彩校正方法》，采用集成高清攝像頭的智能調(diào)試設(shè)備對對包括投影儀、屏幕在內(nèi)的投影系統(tǒng)各通道色彩空間，進行自動采集、分析、調(diào)校，形成一個最優(yōu)色彩空間，使各通道色彩統(tǒng)一到系統(tǒng)最優(yōu)色彩空間內(nèi)。全域色彩自動統(tǒng)一技術(shù)具有以下優(yōu)勢：
* 色彩差異小
對整個色彩空間進行校正，各通道色彩高度統(tǒng)一到最優(yōu)色彩空間，色彩統(tǒng)一效果不因畫面在不同色階下而改變；
* 不擇投影機
廣泛適用于各種品牌、型號的投影機；
* 自動智能調(diào)試
調(diào)試簡便快捷，幾分鐘內(nèi)，調(diào)試過程自動完成，不需人工干預(yù)。
而普通的肉眼手動色彩調(diào)試技術(shù)是對就某個測試畫面進行調(diào)試，不能解決全色域畫面色彩的整體一致性，不能滿足視景仿真色彩高度統(tǒng)一的應(yīng)用需求。
[Page]
2.3 智能化技術(shù)
圖四：智能屏幕技術(shù)一
圖五：智能屏幕技術(shù)二
專利技術(shù)之三，華圖CG仿真融合機采用智能化技術(shù)滿足系統(tǒng)的快速搭建及維護性。采用華圖智能屏幕技術(shù)，通過現(xiàn)場部署軟件自動對投影畫面進行真3D幾何校正，從而大大節(jié)約調(diào)試時間，且任意畫面發(fā)生位移后系統(tǒng)可自適應(yīng)恢復(fù)原狀。設(shè)備本身采用全硬件的設(shè)計方式，所有運算由硬件完成，不影響系統(tǒng)性能。華圖CG仿真融合機的智能性體現(xiàn)在以下方面：
* 簡便
幾何校正、色彩校正、邊緣融合全部自動完成；
* 快速
單通道秒級時耗，徹底解決長時間調(diào)試的困擾；
* 方便
投影機位移之后，系統(tǒng)畫面自適應(yīng)恢復(fù)；
* 穩(wěn)定
所有運算由硬件完成，不占系統(tǒng)CPU。
目前國內(nèi)其他產(chǎn)品還沒有智能化技術(shù)，而部分國外產(chǎn)品有智能化屏幕技術(shù)，但其價格相當(dāng)昂貴。
3 產(chǎn)品對比
目前市場上的一般融合機與專業(yè)仿真融合機相比主要有兩個基本概念上的誤導(dǎo)：
1) 一般融合機宣傳號稱支持各種視景仿真系統(tǒng)。由于其幾何校正本質(zhì)上是拖拉二維網(wǎng)格使圖像變形來強行校正，會丟失空間信息，無法保證還原視景仿真軟件中的虛擬場景空間關(guān)系，因此是不能用于專業(yè)視景模擬器的。而專業(yè)仿真融合機可以依靠填寫現(xiàn)場參數(shù)完成幾何校正大部分工作，保證空間關(guān)系準(zhǔn)確。典型判斷依據(jù)可以看其產(chǎn)品有無3D光路設(shè)計軟件，以及攝像機、屏幕及眼點等現(xiàn)場關(guān)鍵參數(shù)的輸入界面。
2) 一般融合機宣傳不少都號稱支持自動色彩校正。由于其設(shè)計上根本就有沒使用攝像頭或色度儀等屏幕圖像信號采集設(shè)備，系統(tǒng)沒有閉環(huán)，因此是無法自動調(diào)試投影系統(tǒng)色彩的，只可能依靠人眼手動調(diào)節(jié)，所以都是虛假宣傳。典型判斷依據(jù)可以看其產(chǎn)品調(diào)試工具有無攝像頭或色度儀等屏幕圖像采集設(shè)備。
華圖CG仿真融合機與其他普通融合機的區(qū)別如下表所示。
4 結(jié)論
華圖CG系列仿真融合機是四川華控圖形科技有限公司推出的國內(nèi)領(lǐng)先并具有多項專利的專業(yè)仿真融合機，其上一代產(chǎn)品從2003年起就已成功應(yīng)用于軍方飛行模擬器，是國內(nèi)唯一被專業(yè)軍用模擬器用戶接受的國產(chǎn)專業(yè)仿真融合產(chǎn)品。目前已有上百套產(chǎn)品成功應(yīng)用到各種飛行、地鐵（機車）、特種車輛、船舶等大型模擬器，以及研究所及院校的仿真中心。