vega视景仿真中场景实时图像处理方法

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1、Vega视景仿真中场景实时图像处理方法摘要：在Vega视景仿真的许多应用场合，为渲染出来的场景实时添加各种图像效果(如模糊、锐化、边缘检测等)成为一种需要。针对Vega没有提供相关图像处理模块，且通过将场景保存下来用传统方法进行处理无法保证视景仿真实时性的问题，文中研究了Vega的程序结构、通道回调机制，给出了对Vega场景进行实时图像处理的途径；通过OpenGL图像处理子集卷积功能和着色器这两种方法，在对场景的纹理映射过程中完成了对场景的图像处理。实际仿真表明，着色器方法充分利用了现代GPU的强大图形能力，在对2560x1024大小的场景进行锐化时，整个场景的绘制

2、时间仅仅在3毫秒左右，完全满足实时性要求并具有很大的灵活性。关键词：Vega；视景仿真；实时性；图像处理；卷积；着色器中图分类号：TP391.9文献标识码：AReal-timeImageProcessingforScenesinVegaSimulationApplicationABSTRACT：InVegascenesimulationapplications,addingreal-timegraphicseffects(blur,sharpen,edgedetectionandsoon)tothescenesisnecessary.Inordertosolveth

3、eproblemthatVegadoesn’tprovidecorrelativeimageprocessingmoduleandtraditionmethodscannotsatisfythereal-timerequirement,theprogramarchitectureandchannelcallbackfunctionofVegaareresearched,thewayofreal-timeimageprocessingforVegasceneisobtained.Twomethods,OpenGLImagingSubsetconvolutionfunc

4、tionandShader,areusedtoperformtheImageprocessingwhenapplyingscenetexturemapping.ThesimulationexperimentresultsshowthattheOpenGLShadermethodtakesfulluseofthegraphicabilityofmodernGPU;whenscenewiththesize2560x1024issharpened,thedrawtimeisabout3millisecondperframe;itsatisfiesthereal-timer

5、equirementcompletelyandisflexible.KEYWORDS：Vega;scenesimulation;real-time;imageprocessing;convolution;shader1引言在虚拟现实及其相关领域，Vega是被广泛应用的三维视景仿真软件系统。它最基本的功能是驱动、控制、管理虚拟场景并支持快速复杂的视觉仿真系统，快速创建各种实时交互的三维环境和虚拟现实系统。目前，Vega已经应用于城市规划仿真、建筑设计漫游、飞行仿真、海洋仿真、地面战争模拟、车辆驾驶仿真、三维游戏开发等方面并不断向新的领域扩展[1]。近年来，国内出现了许

6、多基于Vega的视景仿真和应用。如唐凯利用Vega自带的粒子系统在Vega仿真中实现对云的模拟[2]。吴晓君利用Creator制作模型并用Vega进行场景驱动进行了战场飞行视景仿真[3]。潘雪萍在其红外飞行视景仿真中，利用Vega仿真开发天空、地面背景和飞机效果，利用Vega提供的SensorVision模块模拟了红外视景[4]。以上都是直接利用Vega的API（应用程序接口）或者功能模块实现了场景的仿真。但是随着仿真复杂度的提高，有些仿真需求无法由这些API或模块完成。如在笔者的基于Vega的光电经纬仪系统实时虚拟仿真课题中，为了模拟出CCD成像的离焦场景，需为场

7、景实时添加模糊效果；为了模拟经纬仪对场景中目标的捕获跟踪，需要对场景图实时进行诸如锐化、边缘检测等图像处理操作。对广泛应用的Vega视景仿真的场景进行实时图像处理越来越成为一种需要。以上的对Vega仿真场景进行图像处理的难点有两点：一是Vega的API和功能模块无法直接实现对场景的图像处理，需要对Vega仿真程序进行二次开发；二是如果使用传统方法，需要将场景保存为图像然后进行图像处理，再将处理后的结果写回帧缓存，这样做耗费的时间较多，实时性无法得到保证。针对难点一，本文从Vega的底层OpenGL出发，结合Vega程序的结构及其通道回调机制进行了二次开发，得到对