Спосіб юстирування системи візуалізації тренажера

Реферат: Спосіб юстирування системи візуалізації тренажера, який полягає у тому, що на проекційний екран проектують зображення тест-об'єкта з заданої в тренажері точки спостереження, реєструють сформоване при цьому на проекційному екрані зображення тест-об'єкта. Визначають координати опорних точок цього зображення, визначають правило перетворення координат опорних точок зображення тест-об'єкта, що проектується з заданої в тренажері точки спостереження, у координати опорних точок спотвореного зображення тест-об'єкта, що проектується з точки розташування проектора системи візуалізації, а спостерігається із заданої в тренажері точки спостереження таким же, як і неспотворене зображення тест-об'єкта, що проектується з заданої в тренажері точки спостереження, за яким після юстирування спотворюють координати точок зображень, що подаються на вхід системи візуалізації. Проектують на проекційний екран зображення тест-об'єкта з точки розташування проектора системи візуалізації, реєструють сформоване при цьому на проекційному екрані зображення тест-об'єкта. Визначають координати опорних точок цього зображення, визначають правило перетворення цих координат у координати опорних точок зображення тест-об'єкта, що проектується, а за цим правилом визначають координати опорних точок спотвореного зображення тест-об'єкта, що проектується з точки розташування проектора системи візуалізації, а спостерігається із заданої в тренажері точки спостереження UA 107380 C2 (12) UA 107380 C2 таким же, як і неспотворене зображення тест-об'єкта, що проектується з заданої в тренажері точки спостереження. UA 107380 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується проекційних та проекційно-колімаційних систем візуалізації тренажерів, переважно авіаційних, і може бути використаний для коригування геометричних спотворень видимих зображень, що формуються системою візуалізації та спостерігаються у тренажері. Відомий спосіб юстирування системи візуалізації, який полягає у тому, що заздалегідь розрахунковим шляхом визначають правило спотворення координат точок зображень, які подаються на вхід системи візуалізації для отримання неспотворених при спостереженні із заданої точки зображень при номінальній конфігурації системи візуалізації, після юстирування оптичної проекційної системи на її вхід подають спотворене за цим правилом зображення тестоб'єкта, спостерігають зображення тест-об'єкта з точки спостереження, додатково спотворюють координати опорних точок зображення тест-об'єкта доти, доки із заданої точки спостереження не спостерігатиметься неспотворене зображення тест-об'єкта, по додатково спотворених координатах зображень опорних точок тест-об'єкта визначають правило перетворення початкових координат опорних точок тест-об'єкта у спотворені координати при реальній конфігурації системи візуалізації, а координати точок зображень, що подаються в систему візуалізації, попередньо спотворюють за цим правилом [див. Г.К. Потапова/ Основы теории геометрии пространства видимых изображений и ее приложения/ В kh.VI международная конференция "Прикладная оптика". Сборник трудов, т.3, Санкт-Петербург, 2004 г. - С. 81-85]. Недоліками цього відомого способу є недостатня адекватність спостережуваного оператором зображення перспективи модельованої зовнішньої візуальної обстановки, складність процесу юстирування за цим способом та високі вимоги до обчислювальної потужності моделюючої системи через необхідність спотворення координат всіх точок модельованого зображення в реальному масштабі часу. Найближчим до пропонованого способу юстирування системи візуалізації тренажера і прийнятим за прототип є спосіб юстирування системи візуалізації авіаційного тренажера, який полягає у тому, що проектують на проекційний екран зображення тест-об'єкта з заданої в тренажері точки спостереження, реєструють сформоване при цьому на проекційному екрані зображення тест-об'єкта, яке спостерігається з точки розташування проектора системи візуалізації, визначають координати опорних точок цього зображення, визначають правило перетворення координат опорних точок зображення тест-об'єкта, що проектується з заданої в тренажері точки спостереження, у ці координати, і це правило приймають за правило спотворення координат точок зображень, що подаються на вхід системи візуалізації для формування зображень, які спостерігаються неспотвореними із заданої в тренажері точки спостереження (див. патент України на корисну модель "Спосіб юстирування системи візуалізації авіаційного тренажера", № 25508, МПК (2006) G09B9/02. опубл. 10.08.2007, бюл. № 12). Недоліками цього способу є необхідність встановлення реєстратора зображення у точку розташування проектора системи візуалізації при юстируванні системи візуалізації тренажера. Задачею винаходу є забезпечення можливості юстирування системи візуалізації тренажера без встановлення реєстратора зображення у точку розташування проектора системи візуалізації. Суть винаходу полягає у тому, що за пропонованим способом юстирування системи візуалізації тренажера, як і за відомим способом юстирування системи візуалізації авіаційного тренажера, проектують на проекційний екран зображення тест-об'єкта із заданої в тренажері точки спостереження, реєструють сформоване при цьому на проекційному екрані зображення тест-об'єкта, визначають координати опорних точок цього зображення, визначають правило перетворення координат опорних точок зображення тест-об'єкта, що проектується з заданої в тренажері точки спостереження, у координати опорних точок спотвореного зображення тестоб'єкта, що проектується з точки розташування проектора системи візуалізації, а спостерігається із заданої в тренажері точки спостереження таким же, як і зображення тестоб'єкта, що проектується з заданої в тренажері точки спостереження, а координати точок зображень, що подаються на вхід системи візуалізації для формування зображень, які спостерігаються неспотвореними із заданої в тренажері точки спостереження, спотворюють за цим правилом. Новим у пропонованому способі юстирування системи візуалізації тренажера є те, що додатково проектують на проекційний екран зображення тест-об'єкта з точки розташування проектора системи візуалізації, реєструють сформоване при цьому на проекційному екрані зображення тест-об'єкта, визначають координати опорних точок цього зображення, визначають правило перетворення цих координат у координати опорних точок зображення тест-об'єкта, що проектується з точки розташування проектора системи візуалізації, визначають перетворені за цим правилом координати опорних точок зареєстрованого зображення тест-об'єкта, що 1 UA 107380 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 проектується із заданої в тренажері точки спостереження, визначають правило перетворення координат опорних точок зображення тест-об'єкта, що проектується з заданої в тренажері точки спостереження, у ці координати, і це правило приймають за правило, за яким спотворюють координати точок зображень, що подаються на вхід системи візуалізації для формування зображень, які спостерігаються неспотвореними із заданої в тренажері точки спостереження. Суть винаходу пояснюється фіг. 1-8. На фіг. 1, 2 показана схема юстирування проекційної системи візуалізації тренажера (на фіг. 1 - вигляд спереду, а на фіг. 2 - вигляд зверху). На фіг. 3 наведено початкове зображення тест-об'єкта з 15 опорними точками - вузлами ортогональної сітки розмірності 3 × 5, яке формується генератором зображення тест-об'єкта. На фіг. 4 наведено зображення тест-об'єкта, яке формується на проекційному екрані при проектуванні із заданої в тренажері точки спостереження генератором зображення тест-об'єкту наведеного на фіг. З початкового зображення тест-об'єкта та реєструється реєстратором зображень. На фіг. 5 наведено зображення тест-об'єкта, яке формується на проекційному екрані при проектуванні проектором системи візуалізації з точки його розташування наведеного на фіг. З початкового зображення тест-об'єкта та реєструється реєстратором зображень. На фіг. 6 наведено спотворене зображення тест-об'єкту з опорними точками, координати яких визначені перетворенням координат опорних точок наведеного на фіг. 4 зображення тестоб'єкта за правилом перетворення координат опорних точок наведеного на фіг. 5 зображення тест-об'єкта в координати опорних точок наведеного на фіг. 3 початкового зображення тестоб'єкта. На фіг. 7 наведено зображення тест-об'єкту, яке формується на проекційному екрані при проектуванні проектором системи візуалізації з точки його розташування наведеного на фіг. 6 спотвореного зображення тест-об'єкта та спостерігається із точки розташування реєстратора зображень. На фіг. 8 наведено зображення тест-об'єкта, яке формується на проекційному екрані при проектуванні проектором системи візуалізації з точки його розташування наведеного на фіг. 6 спотвореного зображення тест-об'єкта та спостерігається із заданої в тренажері точки спостереження. Схема юстирування проекційної системи візуалізації тренажера містить проекційний екран 1, розташований в заданій в тренажері точці 2 спостереження генератор 3 зображення тестоб'єкта, реєстратор 4 зображень і проектор 5 системи візуалізації. Власне проекційна система візуалізації тренажера містить проекційний екран 1 і проектор 5, який юстирується. Нижче наведено приклад реалізації пропонованого способу юстирування системи візуалізації тренажера. На початку юстирування у показаній на фіг. І -2 заданій в тренажері точці 2 спостереження розташовують генератор 3 зображення тест-об'єкта. Реєстратор 4 зображень розташовують в місці та в положенні, що забезпечують можливість реєстрації зображення тест-об'єкту, що проектується як генератором 3 зображення тест-об'єкта, так і проектором 5 системи візуалізації тренажера, який юстирується. Далі генератором 3 зображення тест-об'єкта із заданої в тренажері точки 2 спостереження проектують на проекційний екран 1 початкове зображення тест-об'єкта (див. фіг. 3) та реєстратором 4 зображень реєструють сформоване при цьому на проекційному екрані 1 зображення (див. фіг. 4). Потім визначають координати енергетичних центрів опорних точок зареєстрованого реєстратором 4 зображень наведеного на фіг. 4 зображення тест-об'єкта. Координати енергетичного центру кожної опорної точки зображення визначають як координати (ХC, YC) енергетичного центру відповідної світлової плями в координатній площині XY, в пікселях, за формулами: XC  55 i (i   j  ij ) i jij , YC   j ( j   j  ij ) i jij , (1) де i, j - адреса елемента зображення світлової плями (номери рядка i та стовпця j відповідного пікселя);  ij - зареєстрована експозиція елемента зображення світлової плями з адресою i, j . 2 UA 107380 C2 5 10 Далі проектором 5 системи візуалізації, який юстирується, з точки його розташування в системі візуалізації тренажера проектують на проекційний екран 1 наведене на фіг. 3 початкове зображення тест-об'єкта і реєстратором 4 зображень реєструють сформоване при цьому на проекційному екрані 1 зображення (див. фіг. 5). Після цього визначають координати енергетичних центрів опорних точок наведеного на фіг. 5 зображення тест-об'єкта, зареєстрованого реєстратором 4 зображень. Координати енергетичних центрів опорних точок зображення визначають за формулами (1). Далі визначають правило перетворення координат енергетичних центрів опорних точок наведеного на фіг. 5 зареєстрованого реєстратором 4 зображень зображення тест-об'єкта в координати центрів опорних точок наведеного на фіг. 3 початкового зображення тест-об'єкта. Визначають це правило перетворення координат, наприклад, у вигляді двох поліномів PX ( x, y ) та PY ( x, y) , коефіцієнти яких знаходять як рішення системи рівнянь, кількість яких відповідає кількості опорних точок зображення тест-об'єкта. Ці рівняння пов'язують перетворену координату 15 ' ' Xij або Yij кожної опорної точки одного зображення з перетворюваними координатами Xij і Yij відповідної опорної точки іншого зображення: X ' ij 20   Yij'  PY Xij; Yij  ,  PX Xij; Yij , (2) де i, j - індекси точки в масиві опорних точок зображення тест-об'єкта (у розглянутому прикладі i  1...3, j  1...5 ), Вирішуючи чисельними методами системи рівнянь (2), визначають шукані коефіцієнти Aymn , Axmn поліномів PX ( x, y ) та PY ( x, y) :   Ay  , PX ( x; y )  mn Axmn  xm1  yn1 , PY ( x; y )  m n 25 30 35 40 45 50 mn  x m1 (3)  yn1 де m. n - показники ступеня поліномів (в розглянутому прикладі m  1...3 , n  1...5 ). Далі по знайденому правилу перетворення координат (2) перетворюють координати енергетичних центрів опорних точок наведеного на фіг. 4 зареєстрованого зображення тестоб'єкта і визначають координати опорних точок перетвореного зображення тест-об'єкта (див. фіг. 6). Потім таким же методом, яким визначали попереднє правило перетворення координат, визначають правило перетворення координат опорних точок наведеного на фіг. 3 початкового зображення тест-об'єкта в координати опорних точок наведеного на фіг. 6 перетвореного зображення тест-об'єкта. Це правило і приймають за правило перетворення координат опорних точок початкового зображення тест-об'єкта в координати опорних точок спотвореного зображення тест-об'єкта, яке проектується проектором 5 системи візуалізації, що юстирується. Після виконання юстирування для формування зображень, які спостерігаються неспотвореними із заданої в тренажері точки спостереження, зображення, що проектується системою візуалізації тренажера, формують по точках, координати яких визначають перетворенням за цим правилом координат точок зображень, що формуються моделюючою системою тренажера. Для перевірки ефективності та точності юстирування системи візуалізації тренажера за пропонованим способом проектують проектором 5 системи візуалізації, який юстирується, наведене на фіг. 6 спотворене зображення тест-об'єкта і реєструють це зображення реєстратором 4 зображень. При цьому реєструється зображення, що наведене на фіг. 7. Добре видно, що це зображення співпадає з наведеним на фіг. 4 зареєстрованим реєстратором 4 зображень початковим зображенням тест-об'єкта, що формується на проекційному екрані 1 генератором 3 зображення тест-об'єкта. Наведене на фіг. 7 зображення при спостереженні його із заданої в тренажері точки 2 спостереження (див. фіг. 8) співпадає з проектованим генератором 3 зображення тест-об'єкту початковим зображенням тест-об'єкта (див. фіг. 3). Таким чином, пропоноване технічне рішення дозволяє здійснювати юстирування системи візуалізації тренажера без встановлення реєстратора зображень в місце розташування проектора системи візуалізації тренажера. 3 UA 107380 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 Спосіб юстирування системи візуалізації тренажера, який полягає у тому, що на проекційний екран проектують зображення тест-об'єкта з заданої в тренажері точки спостереження, реєструють сформоване при цьому на проекційному екрані зображення тест-об'єкта, визначають координати опорних точок цього зображення, визначають правило перетворення координат опорних точок зображення тест-об'єкта, що проектується з заданої в тренажері точки спостереження, у координати опорних точок спотвореного зображення тест-об'єкта, що проектується з точки розташування проектора системи візуалізації, а спостерігається із заданої в тренажері точки спостереження таким же, як і неспотворене зображення тестоб'єкта, що проектується з заданої в тренажері точки спостереження, за яким після юстирування спотворюють координати точок зображень, що подаються на вхід системи візуалізації, який відрізняється тим, що додатково проектують на проекційний екран зображення тест-об'єкта з точки розташування проектора системи візуалізації, реєструють сформоване при цьому на проекційному екрані зображення тест-об'єкта, визначають координати опорних точок цього зображення, визначають правило перетворення цих координат у координати опорних точок зображення тест-об'єкта, що проектується, а за цим правилом визначають координати опорних точок спотвореного зображення тест-об'єкта, що проектується з точки розташування проектора системи візуалізації, а спостерігається із заданої в тренажері точки спостереження таким же, як і неспотворене зображення тестоб'єкта, що проектується з заданої в тренажері точки спостереження. 4 UA 107380 C2 5 UA 107380 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6