一种基于仿真视景系统的GPU加速多通道融合方法及系
统
摘要：随着计算机图形学和虚拟现实技术的快速发展，基于仿真视景系统的多通道融合方法越来越受到关注。本文提出了一种基于图像传感器的多通道融合方法，利用GPU加速实现了高效的视景合成。该方法结合了图像处于空间和时间域上的相关性，并通过最小化多通道融合误差来提高合成质量。此外，我们设计了一种基于GPU的实时仿真视景系统，能够实时合成高质量的视景场景。
1.引言
随着虚拟现实技术的不断发展，高质量的仿真视景系统变得越来越重要。多通道融合是实现高质量视景合成必不可少的一步。然而，传统的CPU实现方法在效率和实时性方面存在一定的限制。因此，本文提出了一种基于GPU加速的多通道融合方法及系统，以实现高效的视景合成。
2.方法
首先，我们通过预处理将输入的多通道图像转换为特定的数据格式，并对图像进行分块处理。然后，我们利用存储在显存中的图像块，采用基于GPU的并行算法对图像进行融合。在融合过程中，我们优化了多通道之间的权重，并通过像素间的相关性来减小融合误差。最后，我们使用GPU 中的纹理内存将融合结果写回主存，并输出最终合成的视景图像。
3.实验结果
我们对比了基于CPU的串行实现方法和基于GPU的并行实现方法。实验结果表明，基于GPU的方法在速度和实时性方面明显优于传统的CPU方
法。此外，我们使用多组不同场景的图像进行了测试，结果显示我们的系
统在保持高质量合成的同时，实现了实时的视景合成。
4.结论
本文提出了一种基于GPU加速的多通道融合方法及系统。通过利用GPU的并行计算能力和纹理内存，我们实现了高效的视景合成。实验证明，我们的系统在实现实时合成的同时，能够保持较高的合成质量。未来的研
究中，我们将进一步优化算法，提高系统的稳定性和实时性，以满足更广
泛的应用需求。
关键词：仿真视景系统，多通道融合，GPU加速，实时合成，高质量。
目录 你应该知道的超级计算机 (2) 超级计算机的五大形态 (2) 当今主流：机群式超级计算机概况 (5) 机群的软件系统 (8) 衡量机群的计算性能的指标 (9) 试试看，构建一个低成本的小型机群系统！ (9) “天河一号”的硬件与软件系统有啥不同？ (10) 超级计算机都有哪些用武之地？ (13) 写在最后：超级计算机的未来征程 (15) 在去年10月底，长沙举办的中国高性能计算学术年会上，国防科技大学研制的千万亿次超级计算机“天河一号”成为焦点，这是我国国内计算能力最高的超级计算机，而且标志着我国超级计算机的研发能力成功实现了千万亿次计算的跨越。超级计算机不仅体现了一个国家战略性高技术的发展水平，也是与科技创新、国计民生密切相关的重要基础设施。超级计算机的各种应用，实际上会以不同的方式影响到我们每个人，这些似乎遥不可及的超级计算机实际上离我们“非常近”。
你应该知道的超级计算机 目前各种超级计算机的高速处理能力基本上都是利用并行体系结构实现的，并行计算(Parallel Computing)已成为提高处理性能的关键技术之一。简单地讲，并行计算技术就是用同时运行的多个处理机或计算机来处理同一任务，从而大幅度提高任务的处理速度、缩短了任务的处理时间。 超级计算机的五大形态 在超级计算机技术的发展历程中，先后出现过多种超级计算机并行体系结构，主要有如下5种。 ●并行向量处理(Parallel Vector Processing，PVP)系统 并行向量处理结构 采用一定数量的、并行运行的向量处理器和共享式内存(Shared Memory，SM)结构的计算机系统。PVP系统的SM结构，也就是采用高带宽的交叉开关将各个向量处理器与其共享的内存模块连接。向量处理器(Vector Processor)的一条指令能够同时对多个数据项(向
东北石油大学 灵境技术 题目：灵境技术的概述 专业：计算机科学与技术 班级：计科09-7 学号：090702140715 姓名：陈晨
灵境技术概述 一，灵境技术的概念内涵及应用领域 灵境技术又称“灵境技术”、“虚拟环境”、“赛伯空间”等，灵境技术，是支撑这个多维信息空间(cyberspace)的主要关键技术,又称虚拟现实技术，是一种全部或部分由计算机生成的视觉、听觉、触觉等多维感觉环境。通过头盔显示器、数据手套等辅助传感设备，给人提供一个观察并与虚拟环境进行交互作用的多维人机接口，使人可以进入这个虚拟环境中直接观察事物的内在变化并与事物发生交互作用，给人一种"身临其境"的真实感。灵境技术是继多媒体技术之后的新一代人－系统接口技术。灵境技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感技术、显示技术等多种科学技术的最新成果。 灵境技术正在广泛地应用于军事、建筑、工业仿真、考古、医学、文化教育、农业和计算机技术等方面，改变了传统的人机交换模式。 二，灵境的基本特征 灵境技术的基本特征可以简洁地表征为沉浸性、交互性和构想性。 沉浸性 沉浸性是指用户作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。理想的虚拟环境应该达到使用难以分辨真假的程度例如可视场景应随着视点的变化而变化甚至超越真实如生成比现实更逼真的照明和音响效果等。 交互性 交互性是指用户对虚拟环境内的物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度包括实时性。例如用户可以用手直接取虚拟环境中的物体, 这时手应该有触摸感, 并可以感觉物体的重量, 场景中被取的物体也立刻能够随着手的移动而移动。 构想性 构想是指用户沉浸在多维信息空间中, 依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识, 发挥主观能动性, 寻求解答方式, 形成新的概念。 三，灵境的硬件设备与软件技术 在灵境系统中，硬件设备主要由3个部分组成：输入设备、输出设备、虚拟世界生成设备。此外系统还需要灵境的相关技术。 1，灵境的输入设备 有关灵境系统的输入设备主要分为两大类：一类是基于自然的交互设备，用于对虚拟世界信息的输入；另一类是三维定位跟踪设备，主要用于对输入设备在三维空间中的位置进行判定，并送入灵境系统中。 虚拟世界与人进行自然交互的实现形式很多，有基于语音的、基于手的等多种形式，如数据手套、数据衣、三维控制器、三维扫描仪等。 手是我们与外界进行物理接触及意识表达的最主要媒介，在人机交互设备中也是如此。基于手的自然交互形式最为常见，相应的数字化设备很多，在这类产品中最为常用的就是数据手套。 数据手套是美国VPL公司在1987年推出的一种传感手套的专有名称。现在，数据手套已成为一种被广泛使用的传感设备。数据手套戴在用户手上，作为一只虚拟的手用于与灵境系统进行交互，可以在虚拟世界中进行物体抓取、移动、装配、操纵、控制等操作，并把手指和手掌伸屈时的各种姿势转换成数字信号传送给计算机，计算机通过应
CAVE沉浸式虚拟现实显示系统，是基于投影的沉浸式虚拟现实显示系统，其特点是分辨率高，沉浸感强，交互性好，VR-Platform CAVE目前国内市场占有率最高。 沉浸式虚拟现实显示系统 CAVE是什么错误!未定义书签。 袇莀肂螇蒇节芄VR-PLATFORM CAVE系统错误!未定义书签。 VR-PLATFORM CAVE系统的构成错误!未定义书签。 VR-PLATFORM CAVE系统的应用错误!未定义书签。 CAVE是什么 CAVE沉浸式虚拟现实显示系统的原理比较复杂，它是以计算机图形学为基础，把高分辨率的立体投影显示技术、多通道视景同步技术、三维计算机图形技术、音响技术、传感器技术等完美地融合在一起，从而产生一个被三维立体投影画面包围的供多人使用的完全沉浸式的虚拟环境。 VR-PLATFORM CAVE系统 CAVE投影系统是由3个面以上（含3面）硬质背投影墙组成的高度沉浸的虚拟演示环境，配合三维跟踪器，用户可以在被投影墙包围的系统近距离接触虚拟三维物体，或者随意漫游“真实”的虚拟环境。CAVE系统一般应用于高标准的虚拟现实系统。至纽约大学94年建立第一套CAVE系统以来， CAVE 已经在全球超过600所高校、国家科技中心、各研究机构进行了广泛的应用。 中视典数字科技，专注于虚拟现实增强现实 3D互联网领域，是专业的虚拟现实硬件设备提供商与集成商。CAVE虚拟现实显示系统，作为中视典数字科技的主打虚拟现实硬件设备，自推出市场以来，收到了广大用户的普遍欢迎和好评，在业内拥有良好的信誉和口碑。 中视典数字科技VR-PLATFORM CAVE系统是一种基于多通道视景同步技术和立体显示技术的房间式投影可视协同环境，该系统可提供一个房间大小的最小三面或最大七十面（2004年）立方体投影显示空间，供多人参与，所有参与者均完全沉浸在一个被立体投影画面包围的高级虚拟仿真环境中，借助相应虚拟现实交互设备（如数据手套、位置跟踪器等），从而获得一种身临其境的高分辨率三维立体视听影像和6自由度交互感受。由于投影面几能够覆盖用户的所有视野,所以VR-PLATFORM CAVE系统能提供给使用者一种前所未有的带有震撼性的身临其境的沉浸感受。 VR-PLATFORM CAVE系统的构成 （1）VR-PLATFORM CAVE投影系统基座 （2）VR-PLATFORM CAVE投影屏幕框架 （3）VR-PLATFORM CAVE立体投影系统背投屏幕 （4）松下 PT-FD605
基于RTW和视景仿真的经纬仪跟踪控制仿真测试系统 熊帅;付承毓;刘子栋 【摘要】Testing on theodolite tracking control system is very important for the theodolite development. The function structure of the simulation test system was established. Real-time Workshop (RTW) was used to realize the tracking control algorithm fast. The virtual target motion scenes, which accord with the theodolite imaging character and effect and satisfy various simulation test demands, were rendered real-time based on the visual simulation technology. The practical applications show that this simulation test system can be used to test theodolite tracking control system and solve the limitation of traditional indoor test methods. It is not only convenient and fast, but also targeted and repeatable. The test system is quite useful to analyze and design theodolite tracking control system.% 在经纬仪研制中，对跟踪控制系统的测试具有十分重要的意义。构建了经纬仪跟踪控制仿真测试系统的总体功能结构，通过Real-time Workshop (RTW)完成了跟踪控制算法的快速实现，通过视景仿真完成了符合经纬仪成像特性和效果，满足各种仿真测试需求的虚拟目标运动场景实时渲染。实际应用表明，仿真测试系统达到了对经纬仪跟踪控制系统进行测试的目的，解决了传统室内测试方法局限性大的问题，不仅方便快速，而且具有针对性和可重复性，十分有利于实际经纬仪跟踪控制系统的分析与设计。 【期刊名称】《光电工程》 【年(卷),期】2013(000)005
某型飞机基本型飞行模拟器视景系统升 级 1、引言 视景系统模拟飞行时所需的座舱外真实景象,为飞行员提供飞行时所需的连续、高亮度、高对比度、大视场的视觉景象，因此需要高性能的图形计算设备和 显示设备来实现图像的高清晰度、高亮度和沉浸感,利用图形图像技术使飞行员 在训练过程中获得视觉上的参照信息，达到身临其境的效果。某型飞机基本型飞 行模拟器为了能够很好的提高训练质量、保证飞行训练安全，需要对视景系统进 行一次升级。 2、本文主要介绍某型飞机飞行模拟器视景系统升级改造 该模拟器的视景系统包括视景显示系统，图形生成系统，地形数据库三部分。 视景显示系统，根据动态飞行仿真解算得到的飞行参数结合地形数据库信息 实时渲染生成3通道视景显示图像，经图形融合矫正后，通过数字视频信号发送 至模拟器投影机进行投影显示;图形生成系统，用于加载三维地形数据库，实时 渲染三维图像，包含地形、机场、大气和气象，以及三维海洋等;地形数据库,用 于存储、组织地形高程数据、地形影像数据、人纹地理数据等，高程数据与影像 数据映射，最终形成真实的地形地貌图像。 2.1 视景显示系统升级内容包括更换投影机，改造投影机支架，增加夜航遮 挡片，调整光路，融合升级等部分。 原模拟器使用的 3DP F3+投影机已经全部报废，升级后的视景显示系统采用 三台 Panasonic 公司的 PT-FRZ67C 激光投影机，具有高亮度、高对比度、高分 辨率等特点，三通道图像拼接成视景图像，并进行交叉光路投射到球带幕进行显示。此套设备采用激光光源具有 20000 小时的长寿命，无需更换灯泡;能够实现
8000流明的高亮度，适用于各种模式的理想白平衡，逼真的还原色彩;能够实现20000:1的高对比度，增强夜场景的逼真度。 投影机支架在原有投影器支架上进行了简单改造。为保证投影机和夜航遮挡 结构相对位置一致，将两者作为一套整体机构进行调整，上平面将投影机和遮挡 结构固定在一起，下平面与原投影机安装结构相连接。 夜航遮挡机构升级，升级后的视景显示系统，夜航光学融合装置是用多层可 见光滤波器和光衍射方法消除亮带，使观看连续画面时，亮度一致，提高虚拟仿 真质量，增大沉浸感。 该模拟器结构没有进行大的改动,因此升级后的视景显示系统对三台激光投 影机进的行光路设计尽量贴近原有设计。三台投影机安装在投影机支架上，支架 与安装平台相连接，分布于座舱上方，交叉光路成像，直投于球带幕上，原显示 系统采用的是融合计算机的方式进行图像融合，计算机已经老化，图像质量无法 保证。升级后的融合方法采用了专用融合系统控制，是专门用于多通道投影系统 几何校正。边缘融合的产品，3通道投影画面需经过3个融合控制自动完成视景 图像的几何畸变校正和色彩融合处理，输出无任何形变和色彩不均匀的、连续完 整的图像。 2.2 图形生成系统整体升级 该模拟器原来使用的是 Q3D 图形工作站，画面画质，亮度明显不足。升级 后的图形生成系统采用三通道 BlueskyViewlG，此系统采用专业的视景服务器， 集成多节点的、基于高性能PC架构的图形计算机。升级后的图形工作站能够根 据飞机位置、姿态和其他参数设置， 调用视景数据库，处理视景环境数据，实时生成指定视点、指定视场范围内 的视觉图像，并传送到显示子系统。升级后图形生成系统硬件由1台RT计算机，3台 slot 计算机、1台千兆交换机，1台机柜组成，软件包括1套三维图形渲染 引擎软件、1套三维场景管理软件和1 套系统管理软件。 2.3 地形库
机载座舱视景合成系统设计 机载座舱视景合成系统设计 一、引言 机载座舱视景合成系统是飞行模拟器中不可或缺的重要组成部分，它通过为飞行员呈现高度逼真的虚拟环境，提供沉浸式的飞行体验和训练平台。本文将对机载座舱视景合成系统的设计进行详细论述，涵盖系统架构、技术原理和关键技术等方面。 二、系统架构 机载座舱视景合成系统由多个主要组件构成，包括计算机集群、场景生成服务器、项目ors等。计算机集群通常由多台高性能计算机组成，用于图形数据的处理和场景渲染。场景生成服务器负责根据地理数据生成虚拟航空场景，并与计算机集群进行数据交互。项目ors则用于导航、飞行控制和教学等功能。 三、技术原理 1. 场景建模与渲染技术：机载座舱视景合成系统需要提供逼 真的虚拟飞行环境，场景建模与渲染技术是实现这一目标的关键。通过获取地理数据、气象数据和飞机参数等信息，系统可以生成逼真的地形、天气和光照效果。使用高级渲染技术，如纹理映射、光影效果等，可以实现真实感的效果。 2. 数据集成和处理技术：机载座舱视景合成系统需要处 理来自多个数据源的数据，并实时集成和显示。为了确保数据的准确性和实时性，系统使用数据集成和处理技术对各个数据源进行有效管理和调度。这些技术包括数据融合、数据压缩和数据筛选等。 3. 多通道显示技术：机载座舱视景合成系统通常采用多 通道显示技术，以实现更真实的视觉效果。通过将多个显示器
组合在一起，系统可以提供更大的视场范围，更高的分辨率和更精细的图像细节。多通道显示技术还可以实现飞行员的周围环境感知，提高航行安全性。 四、关键技术 1. 地理数据处理技术：机载座舱视景合成系统需要从现实世 界获取地理数据，并对其进行处理和优化，以生成逼真的虚拟飞行环境。地理数据处理技术包括地形数据获取、地理信息系统（GIS）技术和地理数据预处理技术等。 2. 图形渲染技术：机载座舱视景合成系统需要实时渲染 大量的图形数据，以提供流畅的视觉效果。图形渲染技术包括多级细节层次管理、可见面剔除、光照模型和纹理映射等。 3. 模拟飞行控制技术：机载座舱视景合成系统需要对飞 行控制进行模拟，并为飞行员提供真实的操纵体验。模拟飞行控制技术包括飞行动力学模型、飞行控制算法和飞行操纵装置等。 五、发展趋势 未来，机载座舱视景合成系统将进一步发展，实现更高的真实感和可靠性。随着人工智能技术的不断进步，系统可以更加智能地生成场景，并根据飞行员的行为做出相应的调整。同时，虚拟现实技术的应用，可以使飞行员有更加沉浸式的飞行体验。此外，随着无人机技术的不断发展，机载座舱视景合成系统也将应用于无人机训练和应用。 六、结论 机载座舱视景合成系统是飞行模拟器中必不可少的关键组件，它为飞行员提供了逼真的虚拟飞行环境，并成为飞行员训练的重要工具。本文对机载座舱视景合成系统的设计进行了详细论述，包括系统架构、技术原理和关键技术。未来的发展趋势表
大下视场飞行模拟器视景系统的设计与实现 邓晴莺;李国翬;王宝奇;姚建铨 【摘要】飞行模拟器视景系统是飞行模拟器的重要组成部分.针对飞行模拟器视景系统实时性要求高、视场角较大、场景覆盖范围较大、逼真度高等特点,基于某直升机飞行模拟器研制对下视场要求较大的特定需求,对大下视场模拟器视景系统的显示系统、多通道网络结构、视景仿真软件以及视景数据库进行了设计和实现,并对其中的关键技术如成像球幕加工技术、多通道同步和融合技术进行了深入研究.实际效果表明,该系统能够实现大下视场视景系统研制任务的需求,达到了国内领先水平. 【期刊名称】《系统仿真技术》 【年(卷),期】2016(012)002 【总页数】8页(P123-129,139) 【关键词】视景系统;飞行模拟;球幕;大下视场 【作者】邓晴莺;李国翬;王宝奇;姚建铨 【作者单位】天津大学天津开发区奥金高新技术有限公司,天津300072;北京摩诘创新科技股份有限公司,北京 100029;天津大学天津开发区奥金高新技术有限公司,天津300072;北京摩诘创新科技股份有限公司,北京 100029;天津大学天津开发区奥金高新技术有限公司,天津300072;北京摩诘创新科技股份有限公司,北京100029;天津大学天津开发区奥金高新技术有限公司,天津300072;北京摩诘创新科技股份有限公司,北京 100029
【正文语种】中文 【中图分类】T391.9 随着计算机性能大幅度提高,地景图像技术、图形绘制技术、投影等相关技术的发展,虚拟现实渐渐成为建模与仿真技术的关键[1]。 飞行模拟器作为虚拟现实应用之一,可以让飞行员的训练不受气候、地形地域和环 境的限制,可以针对飞行特情进行训练,大大提高了训练的安全性并降低了训练费用。以我军某型号的飞机为例,该机购置费2.5亿元,飞行小时训练费用为23万元左右。飞行模拟器购置费5000万元,每小时训练飞行费用为3200元。只有实际飞行小时训练费用的1/70。各国在飞行模拟器上的投入都是非常大,我国也逐步加大了对飞行模拟器的研制投入力度[2]。 飞行模拟器能够把飞行员在空中操作真实飞机时所能看到的、听到的、感觉到的飞机姿态、飞机运动、仪表指示、环境变化、周围声音以及驾驶力感等逼真地反映给飞行员,给飞行员提供视听触动的感觉[3]。视景系统是飞行模拟器的重要组成部分,给飞行员提供有效的视觉信息。它随着计算机硬件、显示技术、图形图像技术的发展而不断发展,其中如光学成像技术、非线性失真校正技术、图形加速绘制、特效 模拟、同步技术、碰撞检测等都是相关领域的研究热点[4-8]。本文针对某直升机 飞行模拟器的研制任务,结合其视景系统要求大下视场的特点,论述了大下视场飞行 模拟器视景系统的设计和实现,并对其中相关关键技术进行了介绍。实践证明该系 统能满足直升机飞行员训练的要求,显示效果逼真,该大下视场视景系统结构达到了 国内领先水平。 飞行模拟器视景系统主要用来模拟飞行仿真时座舱外的真实景象,为飞行员提供飞 行视觉环境,结合运动系统的动感、操纵负荷的触感以及音响系统的听觉,从而营造 一个逼真的虚拟飞行环境。
生物医学信号处理中的多通道数据融合技术 研究 在生物医学研究中，多通道数据融合技术是一个非常重要的技术。这项技术可 以将多种生物信号（比如心电图、脑电图等）进行融合，从而更准确地进行诊断和治疗。在本文中，我们将讨论多通道数据融合技术的相关研究内容。 1. 背景介绍 多通道数据融合技术的主要目的是将来自不同来源的信号进行融合，从而提高 信号的质量和准确性。在生物信号处理中，这类技术被广泛使用，以提高诊断和治疗的效果。 2. 融合方法 多通道数据融合技术通常分为两种方法：基于时间域的方法和基于频域的方法。基于时间域的方法主要采用滤波、加权平均和时域反演等技术，从而从多个信号中获得更准确的结果。基于频域的方法则更加注重对信号的频率分析，通过傅里叶变换、小波变换等技术来进行信号融合。 3. 应用场景 多通道数据融合技术在生物医学领域中具有广泛的应用场景。例如，在心电图、脑电图等信号的处理中，可以通过将多个通道的信号进行融合，从而更准确地进行诊断和治疗。此外，这项技术还可以应用于医学图像处理、生物特征提取等领域，为医学研究和诊断提供更加精确的工具和方法。 4. 技术研究 多通道数据融合技术是一个非常广泛和复杂的研究领域，需要研究人员在数据 预处理、特征提取、分类诊断等方面进行深入研究。目前，许多学者和研究机构都
在开展相关的研究工作，旨在推动这项技术的发展和应用。其中，一些重要的研究成果包括： （1）多通道数据融合技术在脑电图处理中的应用研究。 （2）基于小波变换的多通道信号融合算法及其在心电信号处理中的应用。 （3）多通道数据融合技术在医学图像处理中的应用研究。 5. 技术应用 多通道数据融合技术在生物医学领域中已经得到了广泛的应用。例如，在心血管疾病、神经系统疾病等方面的研究中，这项技术可以为医生提供更加精确和有效的工具和方法。此外，多通道数据融合技术也可以应用于生物特征提取、医学图像处理等领域，为医学研究和应用提供更加高效和精确的方法。 6. 总结 多通道数据融合技术是一项重要的生物医学技术，它可以将不同来源的信号进行融合，从而提高信号的质量和准确性。在生物医学领域中，这项技术已经得到了广泛的应用，并且取得了一些重要的研究成果。我们相信，随着这项技术的不断发展和完善，它将为医学研究和诊断提供更加高效和精确的工具和方法。
虚拟仿真系统中的高性能计算和优化技术研 究 虚拟仿真系统已经成为了现代工业领域中不可或缺的一部分，它可以帮助工程 师们设计和测试新产品，提高工程效率，降低成本和风险。而为了实现这样的目标，一个高效的虚拟仿真系统需要具备高性能计算和优化技术。本文将就虚拟仿真系统中的高性能计算和优化技术进行探讨和分析。 首先，我们需要了解虚拟仿真系统的一些基本概念。虚拟仿真系统指的是一类 用于构建、管理和维护虚拟仿真环境的软件系统。在虚拟仿真环境中，用户可以快速地设计和测试新产品，模拟不同的场景，评估系统性能和可靠性。虚拟仿真系统通常包括以下几个组件：建模软件、计算引擎、结果输出和可视化等模块。 为了使虚拟仿真系统具有高性能和高效率，我们需要引入高性能计算和优化技术。高性能计算主要包括并行计算和加速器计算两种模式。并行计算是指利用多个处理器一起协作来完成一个任务，从而加快计算速度。加速器计算则是利用GPU、FPGA等加速器来加速计算。这两种技术可以使虚拟仿真系统的计算速度快速提升，大大提高了虚拟仿真设计的效率和精度。 同时，在虚拟仿真系统中，优化技术也扮演了至关重要的角色。优化技术主要 包括嵌入式优化、拓扑优化和参数优化等。嵌入式优化是指在设计和开发阶段，将优化算法嵌入虚拟仿真系统中，从而实现自动化优化。拓扑优化可最大程度地减少材料的使用量，将材料的密度分配最佳化，从而提高系统的性能和可靠性。参数优化则是指在虚拟仿真系统中，通过调整系统的参数和使用实验数据，来找出最佳的系统设置和方案。 虚拟仿真系统中的高性能计算和优化技术可以应用于多个领域。这包括机械制造、航空航天、电子、医学、建筑和能源等领域。以机械制造领域为例，虚拟仿真系统可以帮助工程师设计和测试新产品，优化系统性能和材料使用，降低成本和风
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利说明书 (10)申请公布号CN 114565149 A (43)申请公布日2022.05.31 (21)申请号CN202210169309.8 (22)申请日2022.02.23 (71)申请人重庆邮电大学 地址400065 重庆市南岸区南山街道崇文路2号 (72)发明人雷建军邓磊秦振宇 (74)专利代理机构重庆辉腾律师事务所 代理人王海军 (51)Int.CI G06Q10/04 G06Q50/26 G06N3/04 G06N3/08 权利要求说明书说明书幅图(54)发明名称 一种基于CGA融合模型的时间序 列数据预测方法、装置及计算机设备 (57)摘要 本发明时间序列预测技术领域，具 体涉及一种基于CGA融合模型的时间序列 数据预测方法、装置及计算机设备；该方 法包括：获取历史目标数据，对历史目标
数据进行预处理，得到预处理后的历史目 标数据；将预处理后的历史目标数据输入 到构建好的CGA融合模型中，得到目标数 据的时序预测结果，根据时序预测结果对 未来的交通流量进行控制；本发明结合堆 叠式和并行式融合了多通道多尺度卷积神 经网络和门控循环单元网络，并且以残差 的方式结合多通道多尺度卷积神经网络、 门控循环单元网络和自回归模型，降低了 模型的训练难度，并且避免了卷积结构和 GRU结构导致的原始信息丢失，从而进一 步提高预测精度。 法律状态 法律状态公告日法律状态信息法律状态 2022-05-31公开发明专利申请公布 2022-06-17实质审查的生效IPC(主分 类):G06Q10/04专利申请 号:2022101693098申请 日:20220223 实质审查的生效
虚拟现实VR视景仿真虚拟仿真工作站配置方案 虚拟现实（VR）是一种利用计算机技术和对用户刺激感官的设备，以 创建与真实场景相似的仿真环境的技术。视景仿真为VR的一部分，它使 用虚拟现实技术重现视觉场景。虚拟仿真是指通过计算机模拟来模拟现实 世界或虚构的情境。 工作站是进行虚拟仿真和视景仿真的关键设备，影响着用户体验和系 统性能。下面是一个适用于虚拟现实、视景仿真和虚拟仿真工作站的配置 方案： 1. 处理器（CPU）：工作站应选择高性能的多核处理器。推荐使用Intel Core i7或更高级别的处理器。这样能够提供足够的计算能力来处 理复杂的模型和场景，并支持多任务处理和多用户协作。 2. 图形处理单元（GPU）：由于虚拟现实和视景仿真的主要任务是实 时渲染复杂的3D场景，因此需要使用强大的图形处理器。推荐使用英伟 达（NVIDIA）的高端显卡，例如GeForce RTX 3090或Quadro系列。这些 显卡具有强大的渲染能力，能够提供流畅的虚拟现实体验。 3.内存（RAM）：虚拟仿真和视景仿真需要大量的内存来存储和处理 大型模型和场景数据。推荐选择至少16GB的内存，并最好选择32GB或更 高容量的内存。这能够确保系统能够处理复杂的任务和场景。 4.存储：由于虚拟仿真和视景仿真需要加载大量的模型和纹理数据， 因此需要大容量和高速的存储设备。推荐选择固态硬盘（SSD）作为系统 盘和数据盘。SSD能够提供快速的读写速度，加快场景和模型的加载时间。
5. 操作系统：虚拟仿真和视景仿真常用的操作系统是Windows。推 荐选择最新版本的Windows操作系统，例如Windows 10 Professional。 这样能够确保系统能够兼容各种VR设备和软件。 6.显示器：工作站的显示器应选择高分辨率和色彩准确度的显示器。 推荐选择4K或更高分辨率的显示器，并且具备广色域和准确的色彩校准。这能够提供更清晰、逼真的图像质量。 7.输入设备：工作站的输入设备需要支持虚拟现实交互和操作。推荐 选择支持6自由度追踪的VR控制器和头戴式显示器。这样能够提供更自然、沉浸式的用户体验。 8.网络连接：由于虚拟仿真和视景仿真常常需要联网进行数据交互和 协作，因此需要稳定、高速的网络连接。推荐选择有线以太网连接，并保 证网络带宽和稳定性。 总结起来，一个适用于虚拟现实、视景仿真和虚拟仿真工作站的配置 方案应包括高性能的CPU和GPU、大容量的内存和存储设备、高分辨率的 显示器、支持虚拟现实交互的输入设备，以及稳定、高速的网络连接。这 样能够确保用户能够获得流畅、逼真的虚拟现实体验，并提高工作效率和 协作效果。
飞行训练模拟器视景仿真系统方案 一、系统组成 飞行训练模拟器视景仿真系统由投影机、投影屏、反射镜、上罩、下罩、底座、遮光板和安装架组成，如图1、图示2所示。 二、主要技术指标 〔一〕总体技术指标 1、水平视场角 180° 2、垂直视场角 40° 3、亮度＞6英尺朗伯〔采用PACTVIEW X10投影仪〕 4、系统分辨率＜4′〔三通道配置，每通道1024×768象素〕 5、几何畸变＜ 2 % 6、图象连续性＜0.5° 7、成像距离＞15000mm 8、系统质量＜4500kg 〔二〕投影屏技术指标
投影屏为一个旋转球面，球面半径1338mm，旋转轴偏心距为：X=-483mm，Y=108mm。投影屏由有机玻璃和框架组成，如图3所示。 1、几何尺寸 大边3522 mm×1104mm 小边 2968mm×1104mm 2、几何面形公差＜1mm 3、透光率＞60% 4、解像力＞100线/mm 5、可视角＞±30° 6、使用寿命＞10年 〔三〕投影机和融合器技术指标 1、TMatrix 3500是一个按要求制作的 3芯片 1.8" LCD UXGA 高性能、高亮度模拟投影机。 Matrix 3500是系列产品中亮度最高的产品，可以在白天的模拟环境中和充足的环境光条件下，投影出明亮、清晰的图像。图像特别清晰、细节毕现。 Super CR 1000:1 全视域比照度可以确保夜晚模式复制的逼真度。 所有3种颜色可以同样地被可选的CSF进展偏振。 2个叠加的Matrix 3500单元可以与线型或圆形偏振组件一同使用，用于被动立体应用。
＊3500 ANSI 流明 ＊SuperCR? 1000:1 开/关比照度 ＊数字色彩管理 (DCM?)，用于多块屏幕之间的 RGB色彩匹配 ＊真正的 UXGA分辨率 (1600x1200) ＊客户自定义的 Gamma调节 (CGA?) ＊最小处理时间 (MPL)小于1个帧 ＊通过RS232进展远程诊断和监控 ＊ChristieNET联网 ＊4个 100W UHPT 灯泡， 8,000小时的额定灯泡使用寿命(双灯泡模式下运行 16,000小时) ＊灯泡电源管理 (LPM)系统 ＊色彩选择滤镜 (CSF) 可以确保RGB色彩在一样的偏振平面 ＊专为叠加式线型或圆形被动立体应用而设计 ＊多种可选的固定和缩放镜头、输入模块和附件 ＊通用 90到 260 V AC，适用于世界割各地 ＊3个轴上的3G运行震动规格 2、宏控HK-6000软边融合拼接处理器 软边融合& 数字几何校正
虚拟现实技术调研报告 1.概述 1.1 虚拟现实技术简介 虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，可借助传感头盔、数据手套等专业设备，让用户进入虚拟空间，实时感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而通过视觉、触觉和听觉等获得身临其境的真实感受。虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种技术的融合，是一门富有挑战性的交叉技术。 1.2 国内外发展状况 虚拟现实技术在美国的研究现状。美国是虚拟现实技术的发源地，对于虚拟现实技术的研究最早是在20 世纪40 年代。到了现在，已经建立了空间站、航空、卫星维护的VR 训练系统，也建立了可供全国使用的VR 教育系统；乔治梅森大学研制出了一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统；波音公司利用了虚拟现实技术在真实的环境上叠加了虚拟环境，让工件的加工过程得到有效的简化。传感器技术和图形图像处理技术是上述虚拟现实项目的主要技术，从目前来看，时间的实时性和空间的动态性是虚拟现实技术的主要焦点。 我国对于虚拟现实技术的研究和国外一些发达国家还存在相当大的一段距离，但随着计算机系统工程以及计算机图形学等技术的发展速度越来越快，国内许多高校和研究机构也都在积极的进行虚拟现实技术的研究以及应用，并取得了不错的成果：北京航空航天大学建立了一种分布式虚拟环境，可以提供虚拟现实演示环境、实施三维动态数据库、用于飞行员训练的虚拟现实系统以及虚拟现实应用系统的开发平台等等，并对虚拟环境中物体物理特性的表示和处理着重进行了研究，并在虚拟显示的视觉接口硬件方面进行开发，并提出了相关的算法和实现方法。清华大学国家光盘程研究中心采用了QuickTime 技术实现了大全景VR 制布达拉宫；哈尔品工业大学计算机系成功解决了表情和唇动合成的技术问题等。
基于FPGA的USB测控系统中PM调制的研究与实现 张庆顺;范泽铭;张锁良 【摘要】航天统一S波段(united S-band,USB)测控系统中相位调制(phase modulation,PM)是对遥控信息进行发送端调制的重要单元,针对航天测控PM调制载波频率高、采样速率大的需求,提出了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的USB测控系统中PM调制的研究方案及实现方法.设计将测距音信号与副载波信号联合调制到主载波,创新性地采用将高频分量与低频分量分解开、多路并行处理高速数字信号的方式实现相位调制.应用Modelsim仿真验证了设计的可行性,应用频谱仪分析频谱验证了设计的正确性,为地面遥控端提供了测试平台,在高速调制领域具有很强的可移植性. 【期刊名称】《河北大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2019(039)003 【总页数】7页(P330-336) 【关键词】USB测控;PM调制;高低频分解;多路并行处理;高速调制 【作者】张庆顺;范泽铭;张锁良 【作者单位】河北大学电子信息工程学院,河北保定 071002;河北大学电子信息工程学院,河北保定 071002;河北大学电子信息工程学院,河北保定 071002 【正文语种】中文 【中图分类】TN927
航天测控(TT＆C，telemetry、track and command)是航天领域的重要学科，是航天器正常工作、地面站正常操控的技术保障，为了确保航空天基与地基网络的正常通信，中国研制了集跟踪、遥控、遥测、测距、测速、数传［1］等多功能于一体的地基综合基带控制系统．近年来航天测控体制呈现多种并存、发展迅速的趋势，中国正在经历由分散体制到统一载波体制阶段的转化，S、Ka、C波段都是航天领域的可用范围［2］，以统一S波段最受航天关注，因此，对USB测控体系的研 究及高速数字信号的处理是航天发展的必然趋势． 本文以某卫星研制项目为背景，展开对高速率、高精度、星地大数据对接的研究，采用集跟踪、遥控、遥测共用同一载波的航天测控系统［3］，提出一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)，采用PM主载波调制方式的全数字化处理方案，通过将低频分量与高频分量分离，多路并行处理，实现对遥控数据、测距侧音的调制，为地面站控制航天飞行器以及卫星测距提供了研究方案，并且在不改变硬件平台的基础上，通过软件编程对FPGA重配置调节PM参 数［4］．经过仿真与实测，可实现PM主载波频率高达500 MHz，采样频率为 2 GHz的高速数字信号处理，为多领域的高速调制器提供了研发经验，同时也为 卫星领域的军民融合提供技术基础． 1 统一载波调制的数字化实现过程 USB测控体系是应用在航天领域将多个测控副载波和测距信号联合调制到统一S 波段的载波上对飞行器进行遥测、遥控、测距等功能的系统［5］．统一载波体制打破了分散体制的繁杂，利用频分复用的原则，提高了频带利用率，实现了更高效率的数字化、集成化、综合化［6］．USB测控系统是专门针对星载应答机与地面指挥站的遥控、遥测对接的设备，主要分为前向(地星)链路和返向(星地)链路［7］，如图1所示．
计算机图形学 课程设计 题目名称：计算机图形学在医学图像中的应用班级： 学号： 姓名：
计算机图形学在医学图像中的应用 摘要 该文通过医学应用和研究领域几个有代表性的例子引入了计算机图形图像相关技术在医学中的应用,同时简单介绍了这些相关技术的概念、意义和发展。对医学虚拟现实系统进行了技术内涵的分解与应用外延的划分, 医学虚拟现实按表现形式可以分为参数化虚拟现实和增强现实, 按设施的使用方式又可以分为交互式视景虚拟系统和交互式沉浸虚拟系统。对系统的构成诸要素、要件及过程做了简要描述和分析。对国外虚拟医学的研究进行了分析和评价, 涵盖了该领域的基本概念、基本理论和进展。虚拟医学系统的产生和相关理论的兴起形成了虚拟医学, 并使虚拟医学系统化—理论系统化和软硬件系列化。 关键词：虚拟医学系统；计算机图形图像技术；VTK；可视化；三维重建；虚拟内窥镜技术
一医学应用背景简介 1．1 诊断 1．1．1 基于医学影像信息的三维视图 1895年, 伦琴发现了X射线, 医学影像技术从此得到发展。利用仪器设备获得人体有关部位的断层影像, 这一方法给医生对病情诊断带来了革命性的飞跃。 随着相应技术和研究的发展, 先后有了计算机断层扫描成像技术(CT)、螺旋CT 技术、磁共振成像技术(MRI)、正电子放射断层成像技术(PET)等。医生可以通过对医学影像设备获得的照片分析病因。然而, 因为照片都是二维的,分析起来对医生的想象力和经验要求都很高,而且对病灶的判断也不很直观。另一方面, 这些照片通常是通过胶片的形式储存, 对影像数据的管理和充分利用都十分不方便。为了弥补这些不足,引入了信息处理技术, 主要包括从这些二维图像信息中重构出三维模型直接在计算机显示设备中显示出来, 让医生通过三维的角度来观察感兴趣的部位。若需要, 还可将数据按一定的数据库模式存储起来建立相应的图像资料库供建立医疗档案使用。这样不仅可以让医生看到生动而且具体的三维图形, 直观地查找病灶,同时也对影像信息进行了充分利用[1]。 1.1.2 虚拟内窥镜技术 内窥镜技术也是医学诊断中的一种重要手段。诊断时,通过向病人体内插入内窥探头,利用光纤的导光性,将探头所及部位的情形传导并显示出来。虽然这一技术给疾病的诊疗带来了方便,但在实施过程中对病人造成很大的痛苦,也不便于医生的操作。引入计算机图形图像技术以后,通过对病人有关部位影像信息的提取和三维重建,构建出虚拟的人体器官图形,并能像真正的内窥镜一样在其中漫游, 甚至有更强的操控性。这样不仅没有给病人带来插入探头的痛苦, 同时还可以置身于探头不能到达的人体部位。这种通过三维重构图形来得到内窥镜效果的方法便叫做虚拟内窥镜技术(Virtual Endoscope , VE)[2]。虚拟内窥镜技术是随着计算机技术、计算机图形学、计算机图像处理尤其是虚拟现实等学科的发展而逐步形成的一种独特的医学图像处理技术。 1.2 数字人研究 1.2.1 简介 数字人研究是基于人体真实切片图像数据,通过计算机技术, 进行人体组成
大屏显示系统方案 一、设计方案 （一）设计概述本方案提供的大屏幕拼接显示系统是依据用户需求而设计，推荐采用行业内著名品牌——清投视讯DID液晶大屏幕拼接显示系统。清投视讯DID液晶大屏幕拼接显示系统以系统工程、信息工程、自动化控制等理论为指导，将国际最卓越的超窄边液晶显示技术、电视墙拼接技术、多屏图像处理技术、网络技术等融合为一体，使整套系统成为一个高亮度、高分辨率、高清晰度、高智能化控制、操作先进的大屏幕显示系统。能够很好地与用户监控系统、指挥调度系统、网络信息系统等连接集成，形成一套功能完善、技术先进的交互式信息显示及管理平台。 建设完成后的DID液晶大屏幕拼接显示系统满足以下要求：支持Windows、UNIX、Linux操作系统。支持TCP/IP等标准网络协议。能够与用户各种应用平台，如监控系统、指挥调度系统，CCTV视频监控系统、SCADA（数据采集与监视控制）系统、ATS调度系统、EMCS 环控系统、GPS系统、GIS系统等各类子系统进行连接集成。可根据用户需要在大屏幕上任意显示各种动态、静态视频和计算机/工作站图文信息。系统支持单屏、跨屏以及整屏显示模式，可实现多路动/静态信号窗口的缩放、移动、漫游等功能。 整套系统的硬件、软件设计上已充分考虑到系统的安全性、可靠性、可维护性和可扩展性，存储和处理能力可满足后期扩展的要求。 （二）技术规范和标准
本设计方案设备选型、系统设计、设备运输及安装、售后服务等严格遵循国际及国家相关标准，遵循下列标准： IEC——国际电工委员会标准 ISO——国际标准化组织 CCC——中国产品强制认证标准 RoHS——电子信息产品污染控制管理办法 《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92） 《低压电气设计规范》（GB50054—95） 《工业企业通讯设计规范》（GBJ42-81） 《电气装置安装工程接地装置、施工及验收规范》（GB／ T50169） 以太网规范 《安全防范工程程序与要求》（GA/T75） 《信息技术设备（包括电气事务设备）安全规范》 （GB4943-1995） 《电子计算机机房设计规范》（GB50174-93） 《电工电子产品基本环境试验规程试验方法》（2/3-89） 《电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验》（GB/） 《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》（GB/T17618-1998） 《电子测量仪器振动试验》（） （三）系统的先进性 DID大屏幕显示系统作为大型显示终端，必须确保系统的技术先
南通机场 机场全景增强监视系统 设 计 方 案 上海子牙信息科技有限公司 二〇一八年七月
目录 第1章系统概述 (3) 1.1项目背景 (3) 1.2系统简述 (3) 第2章设计依据 (3) 第3章系统架构 (4) 3.1系统总体框架 (4) 3.2系统硬件架构 (5) 3.3系统软件流程 (6) 第4章系统功能 (7) 4.1系统总体功能 (7) 4.2系统详细功能 (8) 第5章南通机场系统配置 (14) 5.1 前端设备配置 (14) 5.2 显示设备配置 (16) 5.3 后台设备配置 (17) 5.4 网络与供电 (17) 5.5 软件功能定义 (17) 5.6 软硬件清单 (20) 第6章我公司同民航二所战略合作协议 (22) 第7章ZPMS系统应用案例 (23)
第1章系统概述 1.1项目背景 随着南通机场运行环境日趋复杂，新建航站楼运行，机场场面航空器吞吐量不断增长，迫切需要引入新的机场场面监视系统，提高航空器的运行安全，实现对机场跑道、滑行道及停机坪等重点盲区的飞行器进行直观、可靠的全景掌握和局部显示。 1.2系统简述 南通机场建设机场全景增强监视系统。在全天候全景监视的基础上，结合机场场面低能见度下实时视频增强、航空器自动跟踪、全景显示与局部联动、全景视频与多点定位等监视数据融合的挂标牌、全景视频远程推送等技术，同时引入现有机场场面监视数据，实现场面全景视频覆盖，即对机场跑道、滑行道及停机坪等重要监视区域的实时全景与局部可视化信息的动态监视。 第2章设计依据 1.《智能建筑设计标准》 EBD-03095 2.《安全防范工程工序与要求》GA/T75-94 3.《民用建筑电气设计技术规范》JGJ/T16－92 4.《电气装置安装工程施工及验收规范》BGJ232.90,92 5.《电视系统视频指标》 CCTR RECOMMENDATION 472-3