虚拟场景生成系统（精选4篇）
虚拟场景生成系统 篇1
动态红外场景生成系统通过模拟真实场景在红外导引系统入瞳处的红外辐射分布,同时实时反映目标、背景和干扰的运动特性,在实验室内对红外导引头探测、跟踪、抗干扰等性能指标进行测试和评估,对客观评价系统性能、缩短研制周期、节约经费开支等都具有重要意义。
数字微镜阵列DMD具有结构紧凑、高帧频、高对比度、均匀性和稳定性好等优点,逐渐成为动态红外场景生成系统设计的首选方案。结合某型空空导弹测试和评估对红外场景仿真的客观需要,文中以DMD芯片为核心,针对红外场景的刷新频率、灰度等级和对比度等关键技术指标,完成了动态红外场景生成系统设计。动态红外场景生成系统刷新频率为100 Hz,输出红外场景灰度等级达到256级,能量对比度达到91∶1。
1 数字微镜器件
1.1 工作原理
数字微镜器件DMD是动态红外场景生成系统的核心器件,其本质是一个半导体光空间分布调制器。根据微电子机械原理,DMD采用铝溅射工艺在半导体硅片上生成13.8 μm的方形微镜面,数以百万计(1 024×768)的微镜面用铰链结构建造在由硅片衬托的CMOS存储器芯片上,通过静电驱动微反射镜转动来调制红外辐射分布。
微反射镜的±12°偏转角分别对应开态和关态,微反射镜水平放置时为平态,投影光学系统光轴与平态时微反射镜中垂线重合。微反射镜偏转+12°时,反射光线几乎全部通过投影光学系统;微反射镜偏转-12°时,反射光线偏离投影光学系统48°,被红外吸收装置吸收;微反射镜水平放置时,反射光线几乎没有通过投影光学系统。DMD驱动板根据红外图像视频信号控制微反射镜的开、关状态,完成黑体红外辐射的空间调制,生成动态红外场景。DMD工作原理如图1所示[1]。
1.2 灰度控制
DMD采用二进制或脉宽调制技术实现全数字方式精确地控制图像的灰度等级。脉宽调制技术是指在积分时间内,根据驱动电路输入的脉宽信号,DMD通过调节微镜面处于“开态”的时间所占百分比实现对相应像素亮度的数字控制[2]。例如,3位数据可以表示8级灰度,根据不同位的权重,将积分时间分为3个子场分别代表不同的持续时间。为避免光电探测器测试过程中由于积分不同步而出现虚假信号的现象[3],动态红外场景生成系统中需要采用同步脉宽调制技术。3 bit灰度图像脉宽调制时序如图2所示。
一般地说,红外场景的灰度等级取决于红外成像制导系统的积分时间和DMD芯片的性能。因为探测系统积分时间决定了场时间,而系统采用的DMD芯片读写操作及微镜面翻转时间限制了子场最短时间。但是,工程设计中可采用牺牲空间分辨率和多片DMD协同工作的方式获得更高的灰度等级。
2 系统设计
动态红外场景生成系统主要包括:1)红外图像生成软件;2)红外场景生成装置;3)红外场景投射系统。
红外图像生成软件实时生成不同环境下的红外图像序列,模拟导引头入瞳处红外辐射分布。红外场景生成装置根据红外图像视频信号完成DMD微镜面驱动控制,通过调制黑体红外辐射生成红外场景,并由物方焦平面与DMD芯片重合的光学准直系统投射为平行光,便于红外导引头性能测试和评估。
2.1 红外图像生成软件
类似可见光视景仿真软件,红外图像生成软件包括场景几何建模、数据映射和三维图形渲染。有所不同的是,场景表面映射的是红外纹理数据,图形渲染应符合红外辐射传输过程。红外图像生成软件开发流程如图3所示。
(1)基于实测数据并与数学反演模型相结合生成红外纹理。
利用红外热像仪有针对性地采集目标、背景和干扰的红外辐射数据,根据热像仪标定文件、气象条件和测试条件依次进行单帧图像数据定标、去除成像系统效应、去除大气效应等数学反演处理,获得目标、背景和干扰的真实辐射分布。结合DMD标定数据,把真实场景红外辐射数据量化为256级灰度红外纹理。
(2)采用纹理映射技术将红外材质和红外纹理映射至场景几何模型表面。
红外纹理建立了实测数据二维辐射场与灰度图像之间的映射关系,二者具有一致的坐标系统,所以确定了灰度图像与几何模型之间的映射关系也就确定了辐射数据与几何模型之间的映射关系。灰度图像与几何模型之间的映射采用MultiGen Creator集成的传统纹理映射技术完成,建立场景的红外特性模型。
(3)开发应用程序调用Vega API实现三维图形渲染。
采用大气计算软件Modtran计算特定环境条件下红外辐射的大气透过率,并结合DMD标定数据进行修正作为红外辐射传输渲染的依据。通过Lynx交互式图形界面对红外场景实例对象、观察者、环境和运动条件及显示模式进行配置,基于应用程序框架MFC调用Vega API 开发交互式视景仿真软件对红外场景进行渲染,实时生成设定条件下红外导引头视场内的红外图像序列。
2.2 红外场景生成装置
红外场景生成装置是动态红外场景生成系统的核心部分,主要包括黑体辐射源、照明光路和DMD芯片及其驱动板。照明光路保证黑体辐射均匀照射至DMD窗口表面,由DMD完成红外辐射的空间调制形成输入灰度图像相应的红外场景。DMD驱动板原理图如图4所示。
图形工作站生成的红外图像序列通过显卡DVI接口传输至DMD视频图像预处理电路,首先进行视频信号的电平转换和格式转换并送到存储器单元,然后从存储器中读出图像并进行隔行扫描到逐行扫描的变换运算,最终提取红外场景灰度图像并格式化为位平面数据,以脉宽调制的分位序列方式与积分同步信号一起输出到DMD驱动芯片[4,5]。预处理电路中数字图像处理由FPGA完成,然后FPGA根据同步信号和脉宽调制信号对DDC4000芯片组和DAD2000进行控制,DDC4000芯片组不仅可以实现高速率LVDS数据转换,还能响应FPGA控制接口输入,实现DMD和DAD2000初始化,产生DMD和DAD2000控制信号,使DMD的微镜面在红外成像制导系统积分时间内按灰度等级进行翻转和停留,完成黑体红外辐射分布的空间调制并输出相对探测系统积分时间无闪烁、无假灰度的红外场景。
2.3 红外场景投射系统
红外场景投射系统的作用是将生成的红外场景投射为平行光,并与红外成像探测系统完善耦合,使红外导引头接收到相当于无穷远处的红外场景辐射。
类似于可见光投射系统,红外场景投射系统设计采用逆向设计方法[6]。投射系统的物为DMD芯片表面,平行光入射相当于无穷远物通过物镜成像,像面应与DMD芯片表面重合。为有效利用红外辐射能量并避免杂散光进入红外导引头光学系统视场,投影系统的出瞳应与导引头入瞳衔接。同时,为保证存在一定对准误差时红外场景生成系统输出能量也能充满导引头入瞳,投射系统出瞳应稍大于导引头入瞳。为有效利用红外场景生成系统的各像元,又能使红外场景覆盖导引头视场,投射系统视场应稍大于导引头成像视场。投射系统焦距由DMD芯片有效区域对角线尺寸和投射系统视场确定,其分辨率受DMD芯片分辨率限制。此外,投射系统应考虑采用杂散光吸收腔和制冷光阑等措施,降低杂散光对红外场景特别是背景的影响。
根据DMD芯片、红外成像制导系统相关参数,综合考虑能量、像差、测试及装调等因素,确定红外场景投射系统参数如表1所示。
3 测试结果
在低温背景下,为模拟不同弹道中弹目逼近过程,红外成像制导系统测试和评估要求红外场景具有较大动态范围和高灰度精度。红外场景动态范围取决于高温照明黑体的辐射能量,当高温黑体的温度为500 ℃时,系统输出红外场景的动态范围为91∶1。图5为中波热像仪对动态红外场景生成系统进行测试时采集的红外图像。
动态红外场景生成系统结构复杂,影响系统输出红外场景的因素多且难以定量描述,需要定期对系统进行标定和修正。为模拟真实场景红外辐射分布,红外场景建模过程中应根据场景表观温度与图像灰度等级之间关系对真实场景温度分布进行量化并保存为红外纹理数据。图6为照明黑体不同温度时,相应的场景表观温度范围关系曲线。图7为照明黑体为260 ℃时红外场景表观温度与图像灰度关系曲线。
4 结束语
红外成像制导系统内场测试平台的建立对红外成像制导武器的发展意义重大,在红外成像制导武器的研制过程中,在一定程度上可以通过内场仿真试验来缓解外场试验难以遍历各种可能条件的矛盾。研制的动态红外场景生成系统结构紧凑,具有实时性强、高帧频、高分辨率、高动态范围等特点,利用热像仪采集的红外图像帧频稳定,且具有良好的分辨率、对比度及稳定性,可广泛应用于凝视红外成像制导系统测试和评估。
摘要：动态红外场景生成系统是检测红外导引头探测、跟踪和抗干扰性能的重要手段。以某型空空导弹光电对抗平台为应用对象,基于红外场景实测数据,利用Visual C++6.0和Vega API开发了交互式红外图像生成软件,实时生成不同地域各种环境下目标和背景的红外图像,模拟真实场景在红外导引头入瞳处红外辐射分布。根据红外图像视频信号,利用数字微镜阵列(Digital Micro Mirror Device,DMD)对黑体红外辐射进行反射调制,并由光学准直系统实现红外场景生成系统与红外导引头的光学耦合,对红外导引头性能指标进行测试和评估。
关键词：红外场景,数字微镜阵列,实时
参考文献
[1]蔡建荣,严高师,刘昌松,等.基于DMD的红外动态图像生成技术[J].激光与红外,2008,38(4):338-341.
[2]陈二柱,梁平治.数字微镜器件动态红外景象投影技术[J].红外与激光工程,2003,32(4):331-334.
[3]康为民,李延彬,高伟志.数字微镜阵列红外动态景象模拟器的研制[J].红外与激光工程,2008,37(5):753-756.
[4]黄新栋,张涌.V irtex-5 GTP在红外动态场景仿真中的应用[J].红外技术,2009,31(4):224-227.
[5]常丽莎,周起勃.DMD动态红外景象仿真系统的电路设计与研究[J].红外,2007,28(4):28-31.
[6]常虹,范志刚.基于DMD的红外双波段景象投影光学系统设计[J].哈尔滨工业大学学报,2007,39(5):838-840.
六种虚拟场景解读新刑诉法 篇2
发生在今年政协会议召开前一天，关于著名刑诉法学泰斗陈光中与《纽约时报》一名女记者的对话，两会期间在媒体间广为传播。
“你确定会把‘尊重和保障人权’写进去吗？”女记者盯着陈光中问。
“我确定。”这位中国政法大学前校长回答道。
“真的能确定？”女记者又问了一遍。
陈光中笑了，说：“我真的能确定。”
“修改《刑事诉讼法》是进一步加强惩治犯罪和保护人民的需要。”全国人大常委会副委员长王兆国3月8日在向十一届全国人大五次会议作关于《刑事诉讼法修正案（草案）》的说明时说。
3月14日，答案如愿揭晓。
什么是刑诉法
对于普通公民来说，《刑事诉讼法》作为一部程序法而非实体法，似乎算不上与我们的日常生活息息相关。“尊重和保障人权”一说也略显空洞。毕竟，不是每个人都会接触到刑事诉讼程序，自然会缺乏切身感受。
纯粹的法学概念上，《刑事诉讼法》是关于刑事诉讼程序的法律规范的总和，它规定了刑事诉讼程序进行的方式、内容及其效力。这个过程的合理、合法能够直接影响最终审判结果的公正与否。
通常，《刑事诉讼法》因为将《宪法》中有关司法机构的地位和关系作为制定的直接根据，并将其细化，而被称之为“小宪法”、“宪法应用法”、“宪法体温计”等等。如果说宪法中人权的规定比较抽象，《刑事诉讼法》的人权则通过一系列具体程序将其转化为现实状态。
举个例子说，宪法规定了人的生命权，映射到《刑事诉讼法》上，就是犯罪嫌疑人具有的不受刑讯逼供、虐待等具体行为。包括侦查机关长期时间传讯犯罪嫌疑人、被告人，要保证他必要的饮食和休息时间。
《刑事诉讼法》与《刑法》的关系同样需要公民注意。后者一般直接规范人们的行为，一般人就可以通过是非或者对错，来判断自己的是否应受制裁。而《刑事诉讼法》则是违法犯罪行为出现后，规定如何查案、如何起诉、什么样的证据有效、如何审判……看似只与公检法有关。
当然，对待《刑事诉讼法》，不同的人也有不同的理解方法。譬如著名刑辩律师张青松就认为：“《刑事诉讼法》作为程序法，就是一种解决问题的方法。”“比如说律师的阅卷权问题，以前案件进行到何种阶段律师经常不知道，显得很被动。这一次修法当中，司法机关具有告知义务已经明确写进去了，这就叫诉讼法，你不要玩那些虚的。”
新刑诉法出台过程
目前，我国现行《刑事诉讼法》是1979年制定、1996年八届全国人大四次会议修正的。2003年12月，刑诉法修改再次列入十届人大的立法议程。然而在接下来的几年时间里，“调研、论证作了很多，研讨会开了不少，而且建议稿也出了几部，可是刑事诉讼法的修改仍旧没有着落。”以至于参与立法的中国人民大学教授陈卫东2007年专门写了篇文章思考“刑事诉讼法的修改难在哪里”这个命题。
事实上，这段日子相关的司法部门的日子都过得如履薄冰。2003年孙志刚事件、2004年的胥敬祥案、2005年佘祥林杀妻冤案、2006年邱兴华杀人案引发的精神病鉴定大讨论……桩桩件件都与刑事诉讼程序的不完善或者执行不到位相关。
与此同时，2008年底，中央下发了法学界俗称的十九号文件，即《中央政法委员会关于深化司法体制和工作机制改革若干问题的意见》，布置了60项改革任务，涉及优化司法职权配置、落实宽严相济刑事政策、加强政法队伍建设、加强政法经费保障等四个方面改革任务。这被视为中国司法改革进入体制化改革阶段的标志，通俗点说，就是公、检、法三家的权力怎么分配、怎么制约、内部机构怎么设置。
2009年初，随着条件的逐渐成熟，全国人大常委会法工委开始着手刑诉法修改。“最初的设想是重点修改，上人大常委会通过一下就行了。”参与过立法的中国政法大学教授樊崇义说。
这一次的起草工作采取了“开门立法”的方式，立法者采取深入各有关部门和律师行业的做法。今天来看，当时诸如2007年最高法收回死刑复核权、2010年7月两高三部委联合颁布的《关于办理刑事案件排除非法证据若干问题的规定》等规则的出台，都为日后的修改埋下伏笔。
“各个修法部门在过程中表现出了大局意识，对修改的内容，无论是否与本部门的意见吻合，都能够接受。”陈卫东说。“相比于刑法，诉讼法的立法技术要求更高。刑法一个罪名有没有，不影响其他罪名。诉讼法是一整套严密的程序性规定，一个基本原则或者细节的变动，都将引起前后内容的变动。”
于是，步调逐渐变大，以致樊崇义认为“修改条款之多、内容之广泛，出乎意料。”2011年8月，刑诉法草案进行初审，条文内容已经从原来的225条增至285条，并随后面向社会征集意见。在不到一个月的时间里，78000条建议飞向人大法工委。直至，今年3月通过的《刑事诉讼法》总则中写入“尊重和保障人权”。
理解条文的四种观念
新《刑事诉讼法》尽管将“尊重和保障人权”写入第二条令所有的媒体都欢呼雀跃，但对具体条文的苛责一直不绝于耳。“我看过一个统计数据，反对新刑诉讼法的人当中有69%其实一点不了解刑诉法；只有10%的人是了解其内容的。”陈卫东说。这意味着，普法的任务也将十分艰巨。
对此，北京师范大学刑事法律科学院教授宋英辉给了一个意见：“理解要执行，不理解也要执行。”“但理解了执行会更好。”樊崇义回答。
在诸多专家学者看来，转变观念将是修正后的《刑事诉讼法》能够发挥其最大作用的关键。而樊崇义则提出了理解条文的四种观念：只要有权力就有监督制衡，只要有权利就有义务，只要有义务就会有处罚，只要有授权就有程序制约。
从条文上看，四个标准几乎无处不在。譬如在给予侦查机关技术侦查权的同时，也确立了严格的审批程序、合法性审查程序和非法证据排除规则来进行制衡，而一旦在审理中证据的合法性遭到质疑，侦查人员也有义务出庭说明情况。
3月23日，陈卫东在最高人民检察院给几乎所有业务厅室的检察官们讲了一堂关于新刑诉法的课。课后传出，全国各级检察院的业务部门的检察官，将在明年1月1日到来前全部轮训一次。据悉，最高法、公安部也将有类似举动出台。
然而，如果说有关执法、司法部门面临的一场关于执法和司法的新考验。那么对于每一名普通公民，更加需要知道的是：“我”该怎么使用它？
你可能使用新刑诉法的假想场景
场景一：侦查阶段也可以委托律师了
假如你不幸成为犯罪嫌疑人、被告人，你可以在任何地点、任何时间得到律师的帮助，而不必担心自己的隐私被律师泄露，因为第三十三条修改了，第四十六条增加了。
在传统诉讼文化中，中国人习惯了打官司就去要找“官家”，而对律师的存在感很弱。“找律师没啥大用”“律师泄露了我的隐私怎么办”是很多人法律观念上存在的误区。
然而，当一个人成为侦查机关的怀疑对象，就意味着他将以一人之力对抗来自国家机构的公权力，处于弱者的地位。而法律程序的繁琐性，必然使得不是每个人都透彻了解该如何应对。
面对讯问什么该说？什么不该说？怎么最大程度维护自己的权利？律师作为专业人士显然可以解答得更透彻。
此次《刑事诉讼法》备受瞩目的亮点之一，是犯罪嫌疑人、被告人可以委托律师的时间，从以前的案件审查起诉以后，更改为“犯罪嫌疑人在被侦查机关第一次讯问或者采取强制措施之日”，并且删除了“律师会见当事人，侦查机关可以派员在场”的规定。
这意味着，犯罪嫌疑人、被告人从第一次知道自己成为怀疑对象起，他就可以委托律师辩护，并且提出的辩护意见还可以附录卷宗。并且，当事人因一些特殊原因想要保密时，既可以跟律师沟通说明全部案情，又不必担心律师会将有关信息透露给司法机关。
事实上，律师介入刑事案件的时间提前，相当于在犯罪嫌疑人或被告人一边的天平上，增加了砝码。
场景二：不必担心被秘密拘捕
一个人去外地出差，却突然与家人朋友失去联系，他被秘密带走了吗？其实，“秘密拘捕扩大化”是很多人对第七十三条和八十三条的误解。
关于第七十三条指定住所监视居住和第八十三条规定某些特定情形下逮捕可以不通知犯罪嫌疑人家属是“秘密拘捕扩大化”的怀疑与争议，至今未息。譬如2011年凤凰网十大影响力博主蔡慎坤就在3月29日发表了博文《秘密拘捕成为常态化有多可怕》，称“此条款的通过，意味着中国进入秘密警察治国时期。”
因此一些人担心，自己会不会突然“被失踪”。
秘密拘捕其实不是法律概念。媒体报道中所用的“拘捕”，实际上是拘留和逮捕的合称。“如果说从侦查行为公开还是秘密的意义上说，要求拘留和逮捕一定程度上保密，是侦查秘密原则的题中应有之义。”中国政法大学副教授吴丹红说。
那么，为何舆论会误认为新刑诉法第七十三条、八十三条会导致“秘密拘捕扩大化”，说新刑诉是“大倒退”呢？
“很多人并没有细致对比新旧条文，无法理解立法意图。”1979年和1996年刑诉法都规定：拘留后，除有碍侦查或者无法通知的情形以外，应当把拘留的原因和羁押的处所，在二十四小时以内，通知被拘留人的家属或者他的所在单位。实际上，这已经成为不通知家属的口袋条款（意指像口袋一样可以不断装进新内容的法律条文，使得条文适用范围不断扩大。经常出现的表述就是“法律规定的其他情形”）。例如2008年，北京《网络报》以记者在山西采访中，就与家人失去联系长达十余天。事后，张家口公安局负责人就用这一条款进行了辩解。
“新法至少做了四个限定：新法的暂不通知，只限于拘留，逮捕必须通知；有碍侦查或者无法通知的情形，不再适用于任何罪名，而是只限定于特定犯罪，大大缩小了范围；有碍侦查的情形消失以后，应当立即通知被拘留人的家属，不像旧法一样随意不通知；必须通知家属，而不是家属或单位了，家属知情权得到保障。四个方面，都是限制公权，保障人权。这难道不是进步么？”吴丹红说。
其实新刑诉法第七十三条指定居所的监视居住，并非新法发明。旧法的监视居住通常只针对没有社会危险性的或者三年以下有期徒刑的犯罪嫌疑人，但现在把危害国家安全、恐怖主义犯罪和特别重大的贿赂犯罪特别规定为可以监视居住了。新法73条扩大指定居所监视居住的范围，正使一些原本要被关押的犯罪嫌疑人可以不用被关押。从逮捕变为监视居住，减少羁押，“这难道不是保障人权？”吴丹红反问。
场景三：让作证的人没有后顾之忧
如果有一天，你目睹了一场抢劫案。你知道出庭作证会帮助到被害人，可是，你胆子很小怕被报复，并且舍不得请假被扣工资。其实，这些都不需要担心的，还是勇敢出庭来保卫就在自己身边的正义吧。
从香港TVB剧集《一号皇庭》、到近些年热播的《波士顿法律》、《律政狂鲨》等美剧，法庭剧已经成为英美法系国家最为成功和受欢迎的电视剧种类。“最痴迷于那些激烈的庭审辩论和对证人的当场质询”，一名法学专业大学生如是说。
然而，痴迷归痴迷，你是否因种种原因，拒绝过出庭作证？
事实上，上述法庭剧的情节在内地法院开庭审理案件时，很少出现。其重要原因之一，就是证人出庭率太低，有统计数据认为不足5%，以至于庭审中的质证环节显得空洞无物。证人不出庭，使得在审理案件中的控、辩双方的对抗效果降低。所以，审判者断案大都是依赖于公安破案中获取证物照片、证人证言等。这也是，内地法庭剧不火，而破案题材关注度高的原因。
而对于公民来说，不出庭恐怕都有些难言之隐。2008年就有媒体报道，王某因出庭给一起人身侵权案件作证，被公司扣除了一天工资。以至于劳资双方，发生纠纷。网络上，还因此展开了相关讨论。
此次《刑事诉讼法》在解决这个问题上表现出了足够的诚意。一方面，通过第六十三条将解决证人出庭的费用问题和被所在单位处罚的后顾之忧，给予担心被报复的证人足够的来自官方的保护。另一方面设立了特定情形下的强制出庭制度，特别是鉴定人员和侦查人员。
场景四：亲亲相隐来了
他也许是你的父亲、丈夫或者儿子，她也许是你的母亲、妻子或者女儿，他们现在被侦查机关认为涉嫌犯罪，我们该怎么办？是站出来坚定地参与指控犯罪，被赞一句大义灭亲？还是保持沉默，以维护他们对亲情的信赖不变？
《方圆》曾以《梨都反腐轻喜剧》为题，报道过安徽砀山县房产局局长刘某被举报有“贪污受贿、嫖娼”等行为，这封举报信出自这名局长的前妻张某和17岁的儿子。母子俩为此曾住进了局长办公室，守了室内3个保险柜整整8天时间。故事的发展颇为离奇，被亲情、伦理、道德、家庭关系、第三者插足等等八卦充斥，以致人们都忽略了最终的结果。在关于这个案例的热议中，“大义灭亲”被屡屡提及。
与之相反的是，一名因藏匿犯罪儿子入狱的母亲曾在接受采访时坦言，“能藏一天算一天，尽一尽做母亲的心”。同样有一个成语可以与之对应，即“亲亲相隐”。
这代表了长期以来在我国刑事诉讼领域的一个典型争论：“大义灭亲”是否值得提倡？
“大义灭亲”这个成语出自春秋战国时代。《左传·隐公四年》说的就是卫国大夫石碏为国为民，不徇私情，杀死自己儿子的故事。
中国法律明文肯定“大义灭亲”，可以追溯至1979年修订刑法时，基本沿用了文革时期“大义灭亲”式法治理念。1997年刑法修订时，在强调打击犯罪的大环境下，关于窝藏罪和包庇罪的规定，被学者视为是对这一理念的继承。
但是随着近些年杀亲、灭门案的层出不穷。人们开始反思，“大义灭亲”所带来的负面效应——最基本的社会关系被破坏，亲情被扭曲，人们日渐冷漠。
实际上，在现代司法制度确立较早的西方，被中国人摒弃的“亲亲相隐”依然可见，证人作证豁免制度安排中依然保留了近亲属可拒绝作证的选项，后者如今也被新《刑事诉讼法》第一百八十八条所承认。
场景五：流言引发的邻里纠纷
虽说远亲不如近邻，但邻居之间难免发生摩擦，冲动之下打对方一拳。受了轻伤的邻居一气之下到派出所报案。这时你不必担心一定要坐牢，因为你可以根据第二百七十七条选择刑事和解。
这是新《刑事诉讼法》通过之后，《方圆》记者得知的一个“流言引发邻里纠纷”的真实案例。
3月2日，吉林省桦甸市某村，犯罪嫌疑人谷某在家中将被害人王某殴打致伤，王某随后到派出所报案，经法医鉴定，王某的左侧鼻骨粉碎性骨折及右侧上颌窦前臂骨骨折均构成轻伤。在外人看来，谷某与王某系邻居，多年来两家关系良好，打架这事“很有些出人意料”。
原来，王某与妻子因听村里人说，谷某妻子曾向森保大队告发他家毁林开地，遂到谷某家当面对质。没曾想，双方见面后话不投机，发生口角，互相骂起来，于是情绪过激的谷某照王某的脸上打了两拳。
桦甸市检察院承办人在提审谷某时，发现他对打人行为很后悔，愿意对被害人家属给予合理的经济赔偿。在征得谷某的亲属与被害人及家属同意后，桦甸市检察院迅速启动刑事和解程序，通过对双方反复疏导，谷某最终得到被害人家属的谅解，被害人家属做出让步，双方达成和解协议，谷的亲属向被害人家属支付3万元赔偿金。3月22日，桦甸市检察院遂依法决定对犯罪嫌疑人谷某不予批准逮捕。
新《刑事诉讼法》新增了整个第五编，来设立了四种特别程序，其中就包括当事人和解的公诉案件诉讼程序。对于一些轻微刑事案件和渎职以外的过失犯罪，且法定刑在一定限度以下的，公安、检察院和法院都可以主持刑事和解。
事实上，刑事和解制度在我国已经试行了一定时间，才最终被新刑诉法吸纳。
场景六：不让孩子一失足成千古恨
孩子因年幼无知而犯下错误通常可以被原谅，但如果这个错误严重到触犯了刑法上规定的罪名呢？不用担心他将一辈子生活在犯罪的阴影下，因为只要不满十八周岁，他的犯罪档案将被封存。
每一个人，都曾经是孩子，并且终会有自己孩子。
然而，在一些人眼中，青少年犯罪甚至已经成为继吸毒、贩毒之后的又一大社会公害。据山东省高唐县检察院公诉科受理的未成年人犯罪案件资料显示：“2000年到2003年，未成年人犯罪年龄主要为16岁至18岁，2010年至今下降到13岁至15岁开始犯罪，平均降低了3周岁。2011年4月份，刘某（1998年3月份出生）带12岁少女李某进入网吧，在观看色情网络后，模仿故事情节将李某强奸。”
2005年前后，未成年人犯罪诉讼程序的改革在司法机关开始展开。例如附条件不起诉、社会背景调查、犯罪记录封存等等。从这次修法的成果看，《刑事诉讼法》大体上吸收了这些做法的精髓部分。
如果你的孩子不慎涉嫌犯罪，你首先应当要求旁听侦查人员对他的讯问并且提出自己的意见，要求公安机关、检察机关和法院熟悉未成年人案件审判的人员来处理案件的相关事宜（事实上，很多地方都已经成立了专门的办案或审判小组），在审判阶段你还可以补充法庭的最后陈述。如果检察机关作出了不起诉决定，就配合他们做好6-12个月的考察期内的教育工作，你的孩子极有可能脱离被审判的尴尬境地。
但是如果你的孩子真的被判刑了，新《刑事诉讼法》第二百七十五条将会起到其积极作用的一面，孩子的犯罪记录将被封存。他依然可以活在阳光下，享受法律馈赠的未来。
读懂新刑诉法的七个名词解释
非法证据排除规则
这一名词源自于英美法，为当今世界各国及国际组织所承认。它通常指执法机关及其工作人员使用非法行为取得的证据不得在刑事审判中采纳的规则。通常而言，非法取得的言词证据，应当在刑事诉讼中完全排除，非法取得的书证或物证，如果影响司法公正，也应当排除。当然，非法证据排除规则也包括一些例外，如善意取得的例外、必然发现的例外、公共安全的例外等。
指定居所监视居住
这是新《刑事诉讼法》修改过程中最被热议的名词。普通监视居住是针对符合逮捕条件，但具有患有严重疾病、怀孕或哺乳等特殊情况的犯罪嫌疑人，其通常在犯罪嫌疑人、被告人的住处执行。但此次修改增加了“对于涉嫌危害国家安全犯罪、恐怖活动犯罪、特别重大贿赂犯罪，在住处执行可能有碍侦查的，经上一级人民检察院或者公安机关批准，也可以在指定的居所执行。但是，不得在羁押场所、专门的办案场所执行”，即所谓的指定居所监视居住。
附条件不起诉
指的是检察机关对符合一定条件、应当负刑事责任（通常是轻微犯罪行为）的犯罪嫌疑人，暂时不作出起诉决定，代之以设立一定的条件（含期限性条件）进行考察。这项制度是检察机关起诉裁量主义或者起诉便宜主义的体现，虽然是首次在《刑事诉讼法》中被确立，但是我国各地司法实践中早已经有所探索，也会被称为“以善代刑”。
技术侦查措施
是指侦查机关为了侦破特定犯罪行为的需要，经过严格审批，采取的一种特定技术手段，通常包括电子侦听、电话监听、电子监控、秘密拍照、录像、进行邮件检查等秘密的专门技术手段。 事实上，这些手段在过去已经被应用很多，甚至被视为“破案的潜规则”。但这次纳入了法制的轨道。
社区矫正
广义上的社区矫正是一种不使罪犯与社会隔离并利用社区资源教育改造罪犯的方法。国外较常见的包括缓刑、假释、社区服务、暂时释放、中途之家、工作释放、学习释放等。此次刑诉法修改确定的“社区矫正”范围要狭窄一些，是指将符合社区矫正条件的罪犯置于社区内，由专门的国家机关，在相关社会团体和民间组织以及社会志愿者的协助下，在判决、裁定或决定确定的期限内，矫正其犯罪心理和行为恶习，并促进其顺利回归社会的非监禁刑罚执行活动。
强制证人出庭
长期以来，我国刑事案件审判的证人出庭率都不足1%，证人不出庭作证导致当事人无法对证人证言进行质证，法官不能在庭上接触证人，从而使当事人的质证、辩论权受到限制和削弱，最终影响司法公正。强制证人出庭制度是此次新刑诉法为解决这个问题而做出的努力。
特别程序
原本是民事诉讼法上审理某些非民事权益纠纷案件所适用的特殊程序，包括选民资格案件和非讼案件。此次《刑事诉讼法》中借鉴了这一概念，用于处理犯罪嫌疑人、被告人，具有未成年、不负刑事责任、逃匿或死亡、以及轻微刑事案件，是宽严相济刑事政策在法律上的一个典型反映。
第三十三条犯罪嫌疑人自被侦查机关第一次讯问或者采取强制措施之日起，有权委托辩护人；在侦查期间，只能委托律师作为辩护人。被告人有权随时委托辩护人。
侦查机关在第一次讯问犯罪嫌疑人或者对犯罪嫌疑人采取强制措施的时候，应当告知犯罪嫌疑人有权委托辩护人。人民检察院自收到移送审查起诉的案件材料之日起三日以内，应当告知犯罪嫌疑人有权委托辩护人。人民法院自受理案件之日起三日以内，应当告知被告人有权委托辩护人。犯罪嫌疑人、被告人在押期间要求委托辩护人的，人民法院、人民检察院和公安机关应当及时转达其要求。
犯罪嫌疑人、被告人在押的，也可以由其监护人、近亲属代为委托辩护人。
辩护人接受犯罪嫌疑人、被告人委托后，应当及时告知办理案件的机关。
第四十六条辩护律师对在执业活动中知悉的委托人的有关情况和信息，有权予以保密。但是，辩护律师在执业活动中知悉委托人或者其他人，准备或者正在实施危害国家安全、公共安全以及严重危害他人人身安全的犯罪的，应当及时告知司法机关。
第七十三条监视居住应当在犯罪嫌疑人、被告人的住处执行；无固定住处的，可以在指定的居所执行。对于涉嫌危害国家安全犯罪、恐怖活动犯罪、特别重大贿赂犯罪，在住处执行可能有碍侦查的，经上一级人民检察院或者公安机关批准，也可以在指定的居所执行。但是，不得在羁押场所、专门的办案场所执行。
指定居所监视居住的，除无法通知的以外，应当在执行监视居住后二十四小时以内，通知被监视居住人的家属。
被监视居住的犯罪嫌疑人、被告人委托辩护人，适用本法第三十三条的规定。
人民检察院对指定居所监视居住的决定和执行是否合法实行监督。
第八十三条 公安机关拘留人的时候，必须出示拘留证。
拘留后，应当立即将被拘留人送看守所羁押，至迟不得超过二十四小时。除无法通知或者涉嫌危害国家安全犯罪、恐怖活动犯罪通知可能有碍侦查的情形以外，应当在拘留后二十四小时以内，通知被拘留人的家属。有碍侦查的情形消失以后，应当立即通知被拘留人的家属。
第六十三条证人因履行作证义务而支出的交通、住宿、就餐等费用，应当给予补助。证人作证的补助列入司法机关业务经费，由同级政府财政予以保障。
有工作单位的证人作证，所在单位不得克扣或者变相克扣其工资、奖金及其他福利待遇。
第一百八十八条经人民法院通知，证人没有正当理由不出庭作证的，人民法院可以强制其到庭，但是被告人的配偶、父母、子女除外。
证人没有正当理由拒绝出庭或者出庭后拒绝作证的，予以训诫，情节严重的，经院长批准，处以十日以下的拘留。被处罚人对拘留决定不服的，可以向上一级人民法院申请复议。复议期间不停止执行。
第二百七十七条下列公诉案件，犯罪嫌疑人、被告人真诚悔罪，通过向被害人赔偿损失、赔礼道歉等方式获得被害人谅解，被害人自愿和解的，双方当事人可以和解：
（一）因民间纠纷引起，涉嫌刑法分则第四章、第五章规定的犯罪案件，可能判处三年有期徒刑以下刑罚的；
（二）除渎职犯罪以外的可能判处七年有期徒刑以下刑罚的过失犯罪案件。
犯罪嫌疑人、被告人在五年以内曾经故意犯罪的，不适用本章规定的程序。
第二百七十五条 犯罪的时候不满十八周岁，被判处五年有期徒刑以下刑罚的，应当对相关犯罪记录予以封存。
虚拟场景生成系统 篇3
1 国内外对三维变电站仿真系统的研究现状
在电力系统中, 电厂仿真培训首先对仿真培训系统进行了运用, 变电站的仿真培训也因电网调度的仿真培训而逐渐展开。计算机技术的应用与发展, 促使变电站的仿真培训系统也逐渐发展起来, 其发展进程由于变电站中自动化水平的提高而起到了推动作用。
20世纪60年代~70年代左右, 电力系统仿真培训系统兴起并在火电厂中被应用, 之后随着发展其范围扩增至变电站及电网的培训中。早期的火电培训仿真机投入使用于日本及英国与美国, 最具代表性的为日本的关西电力公司“变配电的技术培训中心”的建立。我国首套火电仿机组的研发建立时间为1982年, 变电站及电网仿真培训系统直至80年代末期才开始建立。我国首套DTS为东北电网仿真系统, 研制时间为1990年。早期应用的变电站的仿真系统由于其运行操作较为简便, 变电站的数量增大, 但容量较小, 再加上自动化的水平过低, 从而导致其应用的效率不高。
2 三维变电站的仿真系统研究成果
通过研究三维建模、计算机图形与仿真场景生成这三种技术, 从而使渲染和生成三维仿真场景、环境与变电站设备的建模及二维场景保存与绘制得到实现。三维场景图漫游与渲染、场景图由二维向三维的转变通过OSG技术都得以实现。通过研究应用系统子模型, 三维变电站的仿真场景实现优化, 具体研究如下。
2.1 变电站中设备建模的实现
电压互感器、变压器、隔离开关及电路器等组成了变电站设备。用三维方式将变电站设备的仿真场景进行表示。通过对三维建模技术研究, 变电站的设备建模是使用3dsMax, 3ds的模型文件是通过OSGExp的插件将其以IVE三维格式导出, 在OSG的编程中可方便调用。
2.2 绘制二维变电站的场景图
变电站周围的建筑环境与其各设备表示为二维图元, 图元的编辑操作与其绘制使利用MFC所封装各类的绘图函数来进行的。读写操作是通过二维图形文件的格式研究, 在设计中将二维场景图的文件格式与文件存储设置成自定义来实现的。
2.3 生成三维变电站的场景图
通过研究现有仿真的生成技术, 三维变电站其场景图的设计是通过OSG技术来实现的, 在这一过程中还对变电站的场景图由二维向三维转换得以实现, 由此证明, 生成三维变电站的场景图是以其二维场景图为基础的。
2.4 渲染三维变电站的仿真场景
渲染三维变电站的仿真场景实现是利用OSG技术, 在此过程中还实现了场景的碰撞检测与漫游等。通过研究粒子系统, 使其仿真场景天气模拟得以实现 (如雪与雾及雨、风等) , 使模拟效果更为逼真。
3 什么是三维仿真场景
通过对现实环境形象的三维模拟技术, 在虚拟场景中, 用户可对于其中的信息进行查询与预览, 还可对虚拟物体进行场景交互的操纵, 使用户在使用过程中仿佛身临其境, 无需处于真实环境中即可有相同效果的感受。三维的仿真场景涉及多门学科, 如人工智能、现实虚拟及计算机的图形学等, 在人机工程的工作环境、培训及教育等仿真领域中被广泛应用, 除此之外, 该技术还应用于规划领域、动画的制作领域、建筑领域、产品的展示领域及园林领域等。
4 三维仿真场景结构
仿真场景应用于虚拟现实中, 一般为是用来描述场景图。三维场景的元素存储就是场景图, 在场景中对所有物体与物体相互间的关系有保存作用。本身场景图就属于一种层次结构, 其空间的数据集所使用的是自上而下树状结构图, 以此为组织形式来达到渲染效率得到提升的目的。
诸多类型不同的节点构成了场景图, 物体是由节点表示的。根节点是全部三维的仿真场景图, 场景图位于树形结构顶端;场景图最底端为叶节点, 物体在场景中实际的几何信息包含其中, 叶节点场景中特效、光源、实体及地形等基本单元构成;组节点位于根节点下一层, 包括的控制信息为物体的外观渲染状态及其几何信息, 每个组节点与根节点都对子成员拥有零个或者多个 (注:组节点为零个子成员, 则不对其进行任何的操作) , 组节点中场景几何体的排列是通过OSG的程序进行的。在此种层次的结构中各节点可准确将其环境中的父子关系与其位置进行描述, 在场景图生成前, 各图层数据都要分别建模。如图1所示, 各节点间与场景图层次结构位置关系。
场景图中所包括的节点其功能是不同的, 比如说, 开关节点对其子节点的设置作用是可用或不可用, LOD细节的层次节点, 其不同子节点的距离调用是依据观察者对其作出的观察决定的, 变换节点可对其几何体坐标根据子节点的改变来对其状态进行更换。所有的节点类都有相同的基类, 又各具不同的功能方法, 场景图的继承机制, 可为节点提供多样性。
5 三维仿真技术
通过对计算机技术的使用, 生成一个具备触觉、听觉及视觉等包含多种感知、虚拟且逼真的环境, 用户可通过虚拟环境中虚拟对象与外设装置的相互作用来体会, 此种技术就是三维仿真技术。其技术包括粒子的系统模拟、碰撞检测及包围盒技术。
5.1 粒子系统
粒子系统在三维的计算机图形学中, 是对某些特定模糊的现象进行模拟的技术。在此系统中, 粒子模拟过程通过OSG实现了较为复杂的过程, 比如雨天特效、雪天特效及雾天特效等。粒子行为在粒子系统中的控制是通过对其空间的扭曲实现的, 对粒子流施加仿真特效的影响, 如风力、阻力及重力等, 可对天气现象在三维场景中被有效的模拟出来, 从而使视觉效果更为逼真。
5.2 碰撞检测
碰撞检测随着分布交互及虚拟现实等技术发展, 已成为该领域中的热点研究对象。在虚拟的环境中, 培训者沉浸感随碰撞检测精度越高而越强, 促进虚拟环境中真实性的提高。虚拟场景仿真场景渲染率与实时性受实时碰撞的影响很大, 所以, 在该领域中, 碰撞的检测技术也是难点之一。需要碰撞检测解决的核心问题就是虚拟场景中漫游实时性的保证、算法效率的提高及相交测试中对象数目的减少, 碰撞检测基本任务就是确定物体之间 (多个或两个) 是否有穿透或者接触。碰撞检测的算法有空间分解法与层次包围盒法。这两种算法加速碰撞检测都是通过相交测试的几何数目减少为基本思想的。
5.3 包围盒技术
包围盒技术在计算机几何领域与计算机图形学中, 在虚拟场景将几何体 (简单且规则) 对象进行包围, 简化其计算方法, 以此促进几何运算效率的提高。
5.3.1 碰撞检测
判断两个包围盒或者物体包围盒和检测线是否有相交, 无相交, 物体间则无碰撞发生;相交, 则有碰撞发生。
物体在场景中的构建是以实体为依据的, 一般几何体为不规则, 但物体包围盒的几何体一般都是规则的, 因此碰撞检测不对物体本身直接使用, 碰撞检测的检测效率提高是通过物体包围盒直接碰撞进行的。
5.3.2 光线渲染与跟踪
包线盒用于光线跟踪时, 其功能为相交检测, 用于渲染算法, 则是检测视体。如包线盒与视体或者光线无相交, 则盒内物体不相交。物体列表可通过相交检测来获得, 如果场景中物体在列表中显示, 就说明被栅格化或者渲染。
6 结语
三维变电站的仿真场景生成系统, 可使其开发周期有效缩短, 避免重复性的开发工作, 利于开发成本的降低。此外, 该仿真场景的实现, 不仅提供了高效且安全的培训平台, 也促使变电站工作人员对其各部分有了更为深刻的了解, 从而使其业务能力与操作技能得到提高。
参考文献
[1]赵晓冬, 孙大伟, 王斌, 等.330k V变电站仿真系统的设计和实现研究[J].电源技术应用, 2013 (1) :27.
[2]祁永新.变电站集中监控仿真培训系统研究与实现[J].电源技术应用, 2013 (2) :73.
虚拟场景生成系统 篇4
随着信息技术的发展, 人们已经不满足于从外部观察信息处理的结果, 而是希望能通过视觉、听觉、手势等参与到信息处理的环境中, 获得身临其境的体验。全景虚拟漫游技术就提供了这样一种既能创建又能体验虚拟世界的沉浸式交互环境, 使用户可以以自然的方式与虚拟环境中的对象交互, 从而产生好像就在真实环境中的感受和体验。近几年, 全景虚拟漫游技术已广泛应用在军事、教育、科研、影视、娱乐等方面。它最大的优势在于图片资源的整合与贴近用户的增值服务, 令创意表现呈现完美。
虚拟现实技术是一项投资大、具有高难度的科技领域, 和一些发达国家相比, 我国虚拟现实行业企业普遍年轻, 新技术知识产权保护力度不够, 行业产业链不成熟, 企业缺乏竞争力。这些已引起政府有关部门和科学家们的高度重视。“九五”攻关计划、国家863计划、国家自然科学基金会等都把虚拟现实列入了资助范围, 并且支持研究开发的力度也越来越大。
虚拟全景漫游技术作为虚拟现实技术的重要分支。随着该领域技术的发展, 目前, 该技术已经逐步得到应用, 但目前还存在一些不足的地方, 如不支持智能化自动演示、不支持场景中插入动态视频、制作过程可视化程度不高、交互形式较少[1]。本文通过研究虚拟全景相关技术, 对全景图制作、虚拟漫游场景制作等提供支持, 降低虚拟漫游项目制作门槛、提高制作效率, 增强企业自主创新能力。
二﹑系统的总体设计
2.1系统设计总体目标。本文针对在制作大型场景的虚拟全景漫游项目过程时遇到的各种技术问题展开研究, 最终开发出适应于大型场景制作的虚拟全景漫游制作系统, 解决以往漫游制作软件不支持智能化自动演示、不支持场景中插入动态视频、制作过程可视化程度不高、交互形式等问题。该制作系统将从全景图制作、虚拟漫游场景中的交互设计、项目发布等漫游项目制作各阶段予以全程支持。
2.2项目主要研究内容。本文主要是对虚拟全景漫游关键技术进行研究 (包括全景模型研究、全景图合成技术、虚拟全景漫游交互技术、全景图显示技术、虚拟场景的动画贴图技术、快捷简便的全景漫游场景制作流程研究等) [2]。最终研发适应大型场景的虚拟全景漫游制作系统, 形成全景图制作工具及虚拟漫游场景制作工具, 如图1所示。
2.2.1虚拟全景漫游技术研究
(1) 全景模型研究。根据全景图投影展示方式的不同, 主要把全景模型分为3种模式:立方体模式、圆柱模式和球面模式。这三种模式就是分别把已经拼接好的全景图投影到立方体、圆柱体、球体的内表面, 在展示时, 根据视域的方向将全景图像中相应部分进行反投影, 就能够获得视域处的视图。
(2) 研究全景图合成技术。全景图技术是虚拟现实技术的一种, 是近来出现在Internet上的另一种新的交互式虚拟场景表示方式, 它基于图像绘制IBR (ImageBased Render) 的方式再现了三维场景, 可用浏览器实现虚拟场景的漫游。本项目将重点研究一下三种类型的全景图, 即立方体全景图 (图2) 、柱型全景图 (图3) 、球型全景图 (图4) 。
●适合全景图的图像拼接技术。这里的图像拼接指的是把针对同一场景的相互有部分重叠的一系列图片合成一张大的宽视角的图像。图像拼接要求两幅图像保证一定比例的重叠区域。所以, 拼接的首要问题就是找到相邻图像的重合部分, 即图像对齐问题, 它的实质是寻找两幅图像之间的内在联系, 找出两组对应数据之间的关系。不同全景图形式的拼接方法是不同的, 如球型模型所需的序列图片采用大广角拍摄或者使用超大广角的鱼眼镜头, 所以图片的畸变发生在水平和竖直两个方向上, 若采用按行扫描获得图片重合区域的办法将行不通, 如图5所示。
●适合全景图的图像融合技术。景物重合部分也可能不完全一致, 如有亮度和色彩差异, 造成拼接处有不连贯的痕迹, 图像融合技术就是使拼接处连贯一致, 如图6所示。
(3) 虚拟全景漫游交互技术。虚拟全景漫游需要构造某个特定场景的逼真的虚拟现实空间, 这个虚拟空间可以是一个真实的空间, 也可以是假象空间的实时仿真虚拟, 用户通过借助特定的装备可以自然地在这个虚拟空间中漫游, 从各个不同的角度对空间中的虚拟对象进行观察, 以及进一步地规划和操作, 从而产生身临其境般的感受[3]。在这个过程中, 用户应能够与虚拟场景进行一定形式的交互, 如场景中的热点。热点分动态热点和静态热点, 静态热点不随全景图像的移动而移动, 是一直静止不动的, 一般静态热点适合做一些操作按钮。动态热点则是随视角的改变而变动的, 它实现不同场景间的切换。在浏览大型复杂场景时, 地图导航直观简明地表达了用户的浏览位置和全局地图信息, 给人们获取更清晰的全景概念。
(4) 全景图显示技术。在进行虚拟漫游时, 需要把全景图根据视角等参数动态生成显示在屏幕上的视平面图像, 这一过程性能或效果不够好将直接影响用户体验。我们将采用全景图数据预调、视点空间缓冲预调、视图变形、视图插值、加强场景透视感、图像平滑过渡等一系列技术使得用户视点转移时场景能够平滑过渡, 保证用户视觉的一致性, 使用户产生在实景空间中行走的感觉[4]。
(5) 虚拟场景的动画贴图技术。为了使虚拟漫游时场景更加逼真, 可以在场景的某区域加载一段视频, 提供浏览者感兴趣的信息。可以把全景图作为场景的背景, 把flash动画作为贴图, 使漫游时某区域可播放动态视频[5]。
(6) 快速简便的全景漫游场景制作支持。利用制作好的全景图图片制作虚拟漫游场景, 可在各场景中添加各种热点、标识、控制条、声音、视频、LOGO等, 支持交互体验, 整合地图导航和索引图导航。最终可输出swf格式的全景漫游项目, 可控制的文件尺寸满足网络发布的需求。
2.2.2适应大型场景的虚拟全景漫游制作系统研究
(1) 研制全景图制作工具。基于本项目研究的全景图合成技术研制全景图制作工具。通过实拍或者三维软件得到某视点周围空间的图像, 然后使用该全景图制作工具将我们得到的图像快速合成360度的全景图, 最终把合成的全景图用于后期的虚拟现实软件的应用。
●功能模块。全景图制作工具主要功能模块包括:平面或鱼眼图片输入功能、获取图片参数功能、设置全景图参数功能、合成效果预览功能、图片格式转换功能、全景图的矩形化保存功能等, 如图7所示。
●制作流程。全景图制作流程包括全景模型选择、图像采集、图像拼接与融合以及全景图像投影四个步骤, 如图8所示。
(2) 虚拟漫游场景制作工具。虚拟全景漫游场景制作工具可以将立方体全景、球型全景、柱型全景、平面照片、地图或户型图、场景音乐和解说、文字信息等各种多媒体元素, 通过添加场景间热点、包含雷达扫描效果的交互地图、设置虚拟漫游路线以及定制皮肤等方式, 创建出专业的交互式虚拟漫游效果场景。
●功能模块。虚拟全景漫游场景制作功能模块包括:定制功能 (漫游路线、分块下载、组件外观、显示/隐藏热点、场景切换效果) 、资源管理功能[皮肤面板、库面板 (图片、声音及组件) ]、交互功能 (通过使用热点、雷达及导航组件, 可以使制作的虚拟漫游更具有交互性) 、多媒体功能 (该工具将支持多种多媒体音视频格式的虚拟漫游场景动态插入功能) , 如图9所示。
●制作流程。虚拟全景漫游场景制作流程包括虚拟漫游界面编辑、场景设置、交互热点设置、漫游路线设置、添加地图、以及发布虚拟漫游六个步骤:如图10所示。
三﹑系统平台实现的关键技术
3.1多种形式的全景图生成问题。全景图制作是虚拟全景漫游场景制作的关键内容之一, 全景图包含了比人眼视野更宽广的信息, 要采用特殊的制作方式生成。根据不同的全景模型, 全景图有对应的形式, 一般先采集视点四周的景物图像, 再用适当的算法拼接成全景图。
3.2提供更丰富的用户体验交互方式, 解决与虚拟全景漫游场景交互的问题。虚拟场景是利用电脑绘制图像产生的一个三维空间的虚拟世界, 提供使用者关于视觉、听觉等感官的模拟。如何形成具有交互效能多维化的信息环境是虚拟全景漫游需要解决的问题, 它使用户可按自己的意愿, 真实自然地与虚拟场景交互, 从多方面获取感兴趣的信息[6]。
3.3解决全景图实时显示的问题, 使画面失真小, 过渡自然, 流畅, 提高用户漫游虚拟场景的真实感。用户在进行虚拟漫游时, 显示画面是实时绘制的, 给用户最直接最直观的视觉感受, 如果在绘制时实时性太差就会使用户无法接受, 而绘制得越流畅, 画面越精细, 则吸引用户进一步体验。
3.4动态视频数据与静态虚拟漫游场景无缝融合的问题。全景图是静态的, 经漫游子系统的处理可还原部分的三维信息, 实现前后、左右、上下方向的漫游, 如何在这样的场景的某指定区域中播放一段视频画面, 无疑增加了场景的表达能力, 更加真实地模拟现实情景。
3.5快速简便的全景漫游场景制作工具支持。围绕全景漫游大型场景制作中各个环节遇到的问题展开研究, 分析制作者制作流程, 开发工具给予从全景图制作、漫游场景制作、全景发布等各阶段以全面支持。
四﹑技术路线
本研究的技术路线如图11所示, 共包括项目预研、系统设计与构建和市场推广与销售三个阶段。其中, 项目预研包括需求调研、技术调研以及全景模型研究、全景图合成技术、全景漫游交互技术、全景图显示技术、虚拟场景制作支持和虚拟场景的动画贴图技术等技术预研工作;系统构建包括全景图合成、虚拟漫游场景制作和全景展示等三部分内容;最后是对系统进行测试、包装, 以做好系统推向市场前的技术准备工作。
五﹑结束语
本项目设计的适应于大型场景制作的虚拟全景漫游技术及制作平台可应用于:高清晰度虚拟展示景区的优美环境;远程虚拟浏览宾馆的外形、大厅、客房、会议厅等各项服务场所;房屋开发销售公司利用虚拟现实技术, 展示楼盘的外观、房屋的结构、布局、室内设计;在线虚拟公司产品陈列厅、专卖店、旗舰店等相关空间的展示;美容会所、健身会所、咖啡、酒吧、餐饮等环境的展示;汽车内景、外部的虚拟展示, 实现汽车的网上完美展现;博物馆的宣传展示, 观众只需轻轻点击鼠标就可以全方位参观浏览[7];在学校的宣传介绍中, 可以实现随时随地的参观优美的校园环境, 展示学校的实力, 吸引更多的生源;政府开发区投资环境, 做成虚拟导览展示, 向客商介绍变得一目了然, 说服力强, 可信度高, 因此设计实现的本系统有现实的应用价值。H
摘要：针对在制作大型场景的虚拟全景漫游项目过程时遇到的不支持智能化自动演示、不支持场景中插入动态视频、制作过程可视化程度不高、交互形式等各种技术问题, 本文设计并实现适应于大型场景制作的虚拟全景漫游制作系统, 该制作系统平台将从全景图制作、虚拟漫游场景中的交互设计、项目发布等漫游项目制作各阶段予以全程支持, 可以为应用制作者提供丰富的交互设计方式、可视化的场景制作过程和先进的场景视频支持模式, 使制作的虚拟全景漫游场景更逼真, 拥有更好的交互性, 让用户拥有良好的个性化体验。
关键词：虚拟现实,全景漫游,插值技术,全景图
参考文献
[1]王健美, 张旭, 王勇, 等.美国虚拟现实技术发展现状、政策及对我国的启示[J].科技管理研究, 2010 (14) .
[2]邬厚民.利用鱼眼技术构建全景漫游系统的方法探索[J].电脑知识与技术, 2009, 5 (18) .
[3]杨琳, 赵建民, 朱信忠, 等.虚拟校园三维全景漫游技术研究[J].计算机工程与科学, 2007, 29 (10) .
[4]陈家新, 王伟静.基于小波分析的图像插值技术研究[J].系统仿真学报, 2007, 19 (1) .
[5]刘畅.虚拟现实技术的关键技术研究[J].数字技术与应用, 2011 (1) .
[6]张萌, 肖小祥, 唐斌, 等.基于虚拟现实技术的校园场景构建[J].计算机与信息技术, 2010.