CN102542868B - 视景模拟方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视景模拟方法及装置，属于计算机图形学领域。所述方法包括：获取视点在大地坐标系中的三维坐标和俯仰角；根据所述三维坐标中的垂直坐标获取所述视点的飞行高度值；根据所述三维坐标中的横坐标和纵坐标获取所述视点与其所在透视投影矩阵的远截面之间的距离；根据所述飞行高度值和所述距离计算所述视点与模拟天地线平面之间的夹角；将所述俯仰角减去所述夹角后作为修正后的俯仰角。本发明通过对视点的俯仰角进行修正，可以消除模拟天地线与实际天地线之间存在的误差。

Description

视景模拟方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种视景模拟方法及装置。

背景技术

视景系统作为飞行模拟器的重要组成部分，能够在飞行模拟训练时为飞行员实时提供一个与飞机地理位置和姿态相对连续的座舱外景象，使飞行员产生身临其境的感觉。

视景系统通常基于透视投影模型来展示场景，透视投影模型通常包括视点E和视平面P，如图1所示。其中，视点E可以认为是观察者的位置，也是观察三维世界的角度；视平面P就是绘制三维对象透视图的二维平面，比如飞行模拟器的屏幕所在平面。对于三维世界中的任一点X，构造一条起点为视点E并经过X点的射线，该射线与视平面P的交点Xp就是X点的透视投影结果，三维世界中的任何物体都可以看做点的集合，按照该方法可以在视平面P上构建任何一个三维对象的透视投影图。但是由于受成像计算机软硬件的限制，实际的透视投影模型通常将理论上无限大的视平面P限定为一定大小的矩形，而视点E的理论上无限大的可视区间也被限定为有限大小的视锥体，该视锥体由一个较近的视平面和一个较远的视平面来限制其大小，其中较近的视平面可以称之为近截面，较远的视平面可以称之为远截面。显然，视锥体中的远截面不可能无限远，因为不可能实时绘制无限大的地景。此时，将会采用视锥体中远截面与水平面的交界线作为模拟天地线。其中，透视投影模型可以采用透视投影矩阵来实现。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：现有技术中提供的模拟天地线会与实际天地线存在误差，而且飞行高度越高，模拟天地线与实际天地线之间的误差就越大。另外需要认识到的是，飞行员习惯上通过HUD（Head Up Display，平视显示器）上显示的天地线（相当于实际天地线）与模拟天地线之间的关系来保持飞行状态，现有技术中提供的存在误差的模拟天地线会给飞行模拟训练带来很大的困扰，影响飞行模拟训练的质量。

发明内容

为了消除模拟天地线与实际天地线之间的误差，本发明实施例提供了一种视景模拟方法及装置。所述技术方案如下：

根据本发明的一个方面，本发明实施例提供一种视景模拟方法，所述方法包括：

获取视点在大地坐标系中的三维坐标和俯仰角；

根据所述三维坐标中的垂直坐标获取所述视点的飞行高度值；

根据所述三维坐标中的横坐标和纵坐标获取所述视点与所述视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离；

根据所述飞行高度值和所述距离计算所述视点与模拟天地线平面之间的夹角；

将所述俯仰角减去所述夹角后作为修正后的俯仰角；

其中，所述夹角为：设所述视点的飞行高度值为h，所述视点与所述视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离为f，根据所述飞行高度值h和所述距离f计算获得所述夹角α为：

$\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{h}{f}\right)-\arccos \left(\frac{R}{R+h}\right),$

其中R为地球半径。

进一步地，所述方法还包括：

构建一个用于形成人工天地线的水平面，所述水平面的平面坐标中的垂直坐标为0、横坐标和纵坐标与所述三维坐标的对应坐标值相同。

进一步地，所述方法还包括：

获取目标物体在大地坐标系中的坐标；

将所述目标物体的坐标利用第一变换矩阵变换为第一坐标，所述第一变换矩阵为大地坐标系到修正前的视点坐标系的坐标变换矩阵；

将所述第一坐标利用第二变换矩阵变换为第二坐标，所述第二变换矩阵为修正后的视点坐标系到大地坐标系的坐标变换矩阵；

将所述第二坐标作为所述目标物体在大地坐标系中修正后的坐标。

根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供一种视景模拟装置，所述视景模拟装置包括：

视点坐标获取模块，用于获取视点在大地坐标系中的三维坐标和俯仰角；

飞行高度获取模块，用于根据所述三维坐标中的垂直坐标获取所述视点的飞行高度值；

距离获取模块，用于根据所述三维坐标中的横坐标和纵坐标获取所述视点与所述视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离；

夹角计算模块，用于根据所述飞行高度值和所述距离计算所述视点与模拟天地线平面之间的夹角；

俯仰角修正模块，用于将所述俯仰角减去所述夹角后作为修正后的俯仰角；

其中，所述夹角为：设所述飞行高度获取模块获取的所述视点的飞行高度值为h，所述距离获取模块获取的所述视点与所述视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离为f，所述夹角计算模块根据所述飞行高度值h和所述距离f计算获得所述夹角α为：

$\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{h}{f}\right)-\arccos \left(\frac{R}{R+h}\right),$

其中R为地球半径。

进一步地，所述装置还包括：

水平面构建模块，用于构建一个用于形成人工天地线的水平面，所述水平面的平面坐标中的垂直坐标为0、横坐标和纵坐标与所述三维坐标的对应坐标值相同。

进一步地，所述装置还包括：目标坐标获取单元、第一坐标变换单元、第二坐标变换单元和目标坐标修正单元；

目标坐标获取单元，用于获取目标物体在大地坐标系中的坐标；

第一坐标变换单元，用于将所述目标物体的坐标利用第一变换矩阵变换为第一坐标，所述第一变换矩阵为大地坐标系到修正前的视点坐标系的坐标变换矩阵；

第二坐标变换单元，用于将所述第一坐标利用第二变换矩阵变换为第二坐标，所述第二变换矩阵为修正后的视点坐标系到大地坐标系的坐标变换矩阵；

目标坐标修正单元，用于将所述第二坐标作为所述目标物体在大地坐标系中修正后的坐标。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过对视点的俯仰角进行修正，可以消除模拟天地线与实际天地线之间存在的误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的一种透视投影模型的原理示意图；

图2是本发明实施例采用的一种透视投影标准模型的原理示意图；

图3是本发明实施例一提供的视景模拟方法的方法流程图；

图4是某一时刻透视投影模型在Y-Z面上的投影示意图；

图5是本发明实施例二提供的视景模拟方法的方法流程图；

图6是本发明实施例三提供的视景模拟装置的结构方框图；

图7是本发明实施例三提供的目标物体修正模块的结构方框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了便于描述，请首先参考图2，其示出了本发明实施例采用的一种透视投影标准模型的原理示意图。该透视投影标准模型包括视点E和矩形的视平面。其中，设视点E位于空间直角坐标系的原点，视平面则垂直于纵轴z，并且视平面的矩形边分别平行于横轴x和竖轴y。视点E的可视区域为由近截面P1和远截面P2限定的视锥体，完全位于视锥体之外的物体将被剔除，位于视锥体边界的物体将被裁减。

实施例一

请参考图3，其示出了本发明实施例提供的视景模拟方法的方法流程图。该视景模拟方法包括：

步骤301，获取视点在大地坐标系中的三维坐标和俯仰角；

在飞行模拟器的视景系统中，通常采用大地坐标系来构建场景。而视点E则被认为是驾驶员观察视景系统的位置，通常由被模拟的飞机在大地坐标系中的坐标来表征。视点E的坐标可以是(x_e,y_e,z_e,ψ,θ,γ)，其中x_e,y_e,z_e为视点E的三维坐标，具体地讲，x_e为视点E在X轴方向上的坐标；y_e为视点E在y轴方向上的坐标，主要表征飞行高度；z_e为视点E在z轴方向上的坐标；ψ,θ,γ为视点E的姿态坐标，具体地讲，ψ为偏航角、θ为俯仰角、γ为滚转角。视景系统可以实时获取视点E在大地坐标系中的坐标。

步骤302，根据三维坐标中的垂直坐标获取视点的飞行高度值，根据三维坐标中的横坐标和纵坐标获取视点与视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离，根据该飞行高度值和该距离计算视点与模拟天地线平面之间的夹角；

由于视景系统中视点E的可视区域并非无限远，而是有限大小的视锥体，所以将会采用视锥体中远截面与水平面的交界线作为模拟天地线。请结合参考图4，其示出了某一时刻透视投影模型在Y-Z面上的投影示意图。在该时刻，被模拟的飞机的飞行高度为h，且机体姿态端正，则视点E的坐标为（x_e,h,z_e,0,0,0）。由于视点E的可视区域被近截面P1和远截面P2所限定，所以视点E能够看到的模拟天地线实质上为远截面P2与水平面的交界线，该交界线在图中被投影为z轴上的一个点N。而理论上，视点E的可视区域为无限远，实际天地线的位置应该为视点E的正前方。为了消除这个误差，首先需要获取视点E与模拟天地线平面之间的夹角α，在本实施例中，模拟天地线所在平面即为水平面。首先，可以根据视点E的三维坐标中的垂直坐标获取到飞行高度值h，然后可以根据视点E的三维坐标中的横坐标和纵坐标获取到视点E与远截面P2之间的距离f。显然，根据三角形的特点可知，该夹角α为：

$\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{h}{f}\right).$

其中，h为被模拟的飞机的飞行高度，比如15km；f为系统设置的视点与透视投影矩阵的远截面之间距离，比如说135km。

步骤303，将俯仰角减去夹角后作为修正后的俯仰角；

在获得夹角α后，可以将其作为修正角来调整视点E的俯仰角。具体地讲，可以将视点E在大地坐标系中的坐标中的俯仰角θ减去夹角α作为修正后的俯仰角θ^*=θ-α。此时，可以将视点E在大地坐标系中的坐标调整为(x_e,y_e,z_e,ψ,θ^*,γ)。结合图4可知，在视点E的坐标被调正之后，模拟天地线将会显示视点E的正前方，与实际天地线的位置相吻合。

综上所述，本发明实施例一提供的视景模拟方法通过对视点的俯仰角进行修正，可以消除模拟天地线与实际天地线之间存在的误差。

实施例二

请参考图5，其示出了本发明实施例二提供的视景模拟方法的方法流程图。该视景模拟方法包括：

步骤501，获取视点在大地坐标系中的三维坐标和俯仰角；

在飞行模拟器的视景系统中，通常采用大地坐标系来构建场景。而视点E则被认为是驾驶员观察视景系统的位置，通常由被模拟的飞机在大地坐标系中的坐标来表征。视点E的坐标可以是(x_e,y_e,z_e,ψ,θ,γ)，其中x_e,y_e,z_e为视点E的三维坐标，具体地讲，x_e为视点E在X轴方向上的坐标；y_e为视点E在y轴方向上的坐标，主要表征飞行高度；z_e为视点E在z轴方向上的坐标；ψ,θ,γ为视点E的姿态坐标，具体地讲，ψ为偏航角、θ为俯仰角、γ为滚转角。视景系统可以实时获取视点E在大地坐标系中的坐标。

步骤502，根据三维坐标中的垂直坐标获取视点的飞行高度值，根据三维坐标中的横坐标和纵坐标获取视点与视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离，根据该飞行高度值和该距离计算视点与模拟天地线平面之间的夹角；

由于视景系统中视点E的可视区域并非无限远，而是有限大小的视锥体，所以将会采用视锥体中远截面与水平面的交界线作为模拟天地线。请结合参考图4，其示出了某一时刻透视投影模型在Y-Z面上的投影示意图。在该时刻，被模拟的飞机的飞行高度为h，且机体姿态端正，则视点E的坐标为（x_e,h,z_e,0,0,0）。由于视点E的可视区域被近截面P1和远截面P2所限定，所以视点E能够看到的模拟天地线实质上为远截面P2与水平面的交界线，该交界线在图中被投影为z轴上的一个点N。而理论上，视点E的可视区域为无限远，实际天地线的位置应该为视点E的正前方。为了消除这个误差，首先需要获取视点E与模拟天地线平面之间的夹角α，在本实施例中，模拟天地线所在平面即为水平面。首先，可以根据视点E的三维坐标中的垂直坐标获取到飞行高度值h，然后可以根据视点E的三维坐标中的横坐标和纵坐标获取到视点E与远截面P2之间的距离f。显然，根据三角形的特点可知，该夹角α为：

$\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{h}{f}\right).$

其中，h为被模拟的飞机的飞行高度，比如15km；f为系统设置的视点与透视投影矩阵的远截面之间距离，比如说135km。

同时，由于在一些情况下，还需要考虑地球曲率对夹角α的影响，则夹角α优选可以为：

$\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{h}{f}\right)-\arccos \left(\frac{R}{R+h}\right),$

其中R为地球半径，比如R可以等于6373km。

步骤503，将坐标中的俯仰角减去夹角后作为修正后的俯仰角；

在获得夹角α后，可以将其作为修正角来调整视点E的俯仰角。具体地讲，可以将视点E在大地坐标系中的坐标中的俯仰角θ减去夹角α作为修正后的俯仰角θ^*=θ-α。此时，可以将视点E在大地坐标系中的坐标调整为(x_e,y_e,z_e,ψ,θ^*,γ)。结合图4可知，在视点E的坐标被调正之后，模拟天地线将会显示视点E的正前方，与实际天地线的位置相吻合。

步骤504，构建一个用于形成人工天地线的水平面，该水平面的平面坐标中的垂直坐标为0、横坐标和纵坐标与三维坐标的对应坐标值相同；

在实际的视景系统中，水平面上的地景通常是基于全球数据库和大地形场景库的动态加载来显示的。由于受限于计算机的处理能力，场景显示的真实感与绘制的实时性始终是一对矛盾。为了实时更新当前视野里的数据，一般来说，视景系统可以采用多级LOD、限制视景范围等技术来实现场景库数据的快速加载和卸载。但是随着飞行高度的增加，视景系统需要加载的数据块越来越多，同时，受视点E的可视范围的限制，在一些情况下飞行模拟器的屏幕显示的远处场景会出现空洞，也即模拟天地线的显示出现空洞。为此，可以通过构建一个水平面来形成人工天地线，以便在本应出现空洞的场景中继续显示天地线。

具体地讲，可以根据视点E在大地坐标系中的坐标来构建一个用于形成人工天地线的水平面，该水平面的平面坐标为（x_e,0,z_e,0,0,0）。显然，该水平面的高度为0，且该水平面的平面坐标中的横坐标和纵坐标与视点E的三维坐标中的对应坐标值相同。

步骤505，根据夹角α同时修正目标物体的坐标。

在步骤501至步骤503中通过对视点E的俯仰角进行修正，可以保证在不同的飞行高度模拟天地线与实际天地线保持始终一致。但是需要意识到的是，由于视点E在大地坐标系中的俯仰角发生了改变，则视点E的可视区域中的目标物体的显示会发生变换，比如在修正前处于视点E正前方的一架飞机，在修正后会处于视点E的正上方。为此，还需要根据夹角α对各个目标物体在大地坐标系中的位置进行修正。

具体地讲，根据夹角α修正目标物体的坐标主要包括：

第一，获取目标物体在大地坐标系中的坐标；

首先，获取目标物体在大地坐标系中的坐标，比如目标物体的坐标为（x，y，z）。

第二，将目标物体的坐标利用第一变换矩阵变换为第一坐标，第一变换矩阵为大地坐标系到修正前的视点坐标系的坐标变换矩阵；

假设目标物体变换到修正前的视点坐标系后的坐标为(x_t,y_t,z_t)，有

$\left(\begin{array}{c}{x}_t\\ y_t\\ z_t\end{array}\right)=L_{\mathrm{bg}}\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right)$

第一变换矩阵L_bg为大地坐标系到修正前的视点坐标系的坐标变换矩阵。

L_bg=L_x(γ)L_y(θ)L_z(ψ)=

$\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\ψ}& \cos \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\ψ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\γ}\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\ψ}-\cos \mathrm{\γ}\sin \mathrm{\ψ}& \sin \mathrm{\γ}\sin \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\ψ}+\cos \mathrm{\γ}\cos \mathrm{\ψ}& \sin \mathrm{\γ}\cos \mathrm{\θ}\\ \cos \mathrm{\γ}\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\ψ}+\sin \mathrm{\γ}\sin \mathrm{\ψ}& \cos \mathrm{\γ}\sin \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\ψ}-\sin \mathrm{\γ}\cos \mathrm{\ψ}& \cos \mathrm{\γ}\cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]$

第三，将第一坐标利用第二变换矩阵变换为第二坐标，第二变换矩阵为修正后的视点坐标系到大地坐标系的坐标变换矩阵；

为了保证目标物体和视点E的相对位置不变，将目标物体在修正前的视点坐标系中的位置和修正后的视点坐标系中的位置视为相同，然后再利用第二变换矩阵将目标物体的第一坐标逆变回大地坐标系，假设修正后的目标物体在大地坐标系中的坐标为(x^t,y^t,z^t)，有：

$\left(\begin{array}{c}{x}^t\\ y^t\\ z^t\end{array}\right)=L_{\mathrm{gb}}\left(\begin{array}{c}{x}_t\\ y_t\\ z_t\end{array}\right)$

第二变换矩阵L_gb为修正后的视点坐标系到大地坐标系的坐标变换矩阵。

$L_{\mathrm{gb}}=\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\θ}}^{*}\cos \mathrm{\ψ}& \cos \mathrm{\γ}\sin {\mathrm{\θ}}^{*}\cos \mathrm{\ψ}+\cos \mathrm{\γ}\sin \mathrm{\ψ}& \sin \mathrm{\γ}\sin \mathrm{\ψ}+\cos \mathrm{\γ}\sin {\mathrm{\θ}}^{*}\cos \mathrm{\ψ}\\ \cos {\mathrm{\θ}}^{*}\sin \mathrm{\ψ}& \sin \mathrm{\γ}\sin {\mathrm{\θ}}^{*}\sin \mathrm{\ψ}+\cos \mathrm{\γ}\cos \mathrm{\ψ}& \cos \mathrm{\γ}\sin {\mathrm{\θ}}^{*}\sin \mathrm{\ψ}-\sin \mathrm{\γ}\cos \mathrm{\ψ}\\ -\sin \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\γ}\cos {\mathrm{\θ}}^{*}& \cos \mathrm{\γ}\cos {\mathrm{\θ}}^{*}\end{array}\right]$

其中，θ^*=θ-α。

第四，将第二坐标作为目标物体在大地坐标系中修正后的坐标。

经过上述修正，目标物体将会在大地坐标系中显示在正确的位置。

综上所述，本发明实施例二提供的视景模拟方法不仅通过对视点的俯仰角进行修正，消除了模拟天地线与实际天地线之间存在的误差。还具有以下优点：一方面，实施例二提供的视景模拟方法还通过考虑地球曲率的影响，使得对视点的俯仰角修正更为准确。另一方面，实施例二提供的视景模拟方法通过构造水平面产生人工天地线，解决了实际使用过程中高空远处天地线出现空洞的问题。再一方面，实施例二提供的视景模拟方法还对目标物体的显示也进行了修正，消除了因为视点的俯仰角修正而引起的目标物体的显示误差。

实施例三

请参考图6，其示出了本发明实施例三提供的视景模拟装置。该视景模拟装置包括视点坐标获取模块610、飞行高度获取模块620、距离获取模块630、夹角计算模块640、俯仰角修正模块650、水平面构建模块660和目标物体修正模块670。

视点坐标获取模块610用于获取视点在大地坐标系中的三维坐标和俯仰角。

飞行高度获取模块620用于根据视点坐标获取模块610获取的三维坐标中的垂直坐标获取视点的飞行高度值。

距离获取模块630用于根据视点坐标获取模块610获取的三维坐标中的横坐标和纵坐标获取视点与视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离。

夹角计算模块640根据飞行高度获取模块620获取的飞行高度值和距离获取模块630获取的距离计算视点与模拟天地线平面之间的夹角。具体地讲，设飞行高度获取模块620获取的视点的飞行高度值为h，距离获取模块630获取的视点与视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离为f，则夹角计算模块640根据飞行高度值h和距离f计算获得夹角α可以为：

$\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{h}{f}\right).$

如果考虑地球曲率对夹角α的影响，则夹角α优选可以为：

$\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{h}{f}\right)-\arccos \left(\frac{R}{R+h}\right),$

其中R为地球半径。

俯仰角修正模块650用于将视点坐标获取模块610获取的俯仰角减去夹角计算模块640计算获得的夹角α后作为修正后的俯仰角。

水平面构建模块660用于构建一个用于形成人工天地线的水平面，该水平面的平面坐标中的垂直坐标为0、横坐标和纵坐标与视点坐标获取模块610获取的三维坐标的对应坐标值相同。

目标物体修正模块670用于根据夹角计算模块640获取的夹角对目标物体的坐标进行修正。目标物体修正模块670可以包括目标坐标获取单元672、第一坐标变换单元674、第二坐标变换单元676和目标坐标修正单元678，如图7所示。其中，目标坐标获取单元672用于获取目标物体在大地坐标系中的坐标；第一坐标变换单元674用于将目标物体的坐标利用第一变换矩阵变换为第一坐标，第一变换矩阵为大地坐标系到修正前的视点坐标系的坐标变换矩阵；第二坐标变换单元676用于将第一坐标利用第二变换矩阵变换为第二坐标，第二变换矩阵为修正后的视点坐标系到大地坐标系的坐标变换矩阵；目标坐标修正单元678用于将第二坐标作为目标物体在大地坐标系中修正后的坐标。

综上所述，本发明实施例三提供的视景模拟装置不仅通过对视点的俯仰角进行修正，消除了模拟天地线与实际天地线之间存在的误差。还通过构造水平面产生人工天地线，解决了实际使用过程中高空远处天地线出现空洞的问题。同时，还对目标物体的显示也进行了修正，消除了因为视点的俯仰角修正而引起的目标物体的显示误差。

需要说明的是：上述实施例提供的视景模拟装置在实施例三中描述时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的视景模拟装置与视景模拟方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种视景模拟方法，其特征在于，所述方法包括：

获取视点在大地坐标系中的三维坐标和俯仰角；

根据所述三维坐标中的垂直坐标获取所述视点的飞行高度值；

根据所述三维坐标中的横坐标和纵坐标获取所述视点与所述视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离；

根据所述飞行高度值和所述距离计算所述视点与模拟天地线平面之间的夹角；

将所述俯仰角减去所述夹角后作为修正后的俯仰角；

其中，所述夹角为：设所述视点的飞行高度值为h，所述视点与所述视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离为f，根据所述飞行高度值h和所述距离f计算获得所述夹角α为：

$\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{h}{f}\right)-\arccos \left(\frac{R}{R+h}\right),$

其中R为地球半径。

2.根据权利要求1所述的视景模拟方法，其特征在于，所述方法还包括：

构建一个用于形成人工天地线的水平面，所述水平面的平面坐标中的垂直坐标为0、横坐标和纵坐标与所述三维坐标的对应坐标值相同。

3.根据权利要求1所述的视景模拟方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取目标物体在大地坐标系中的坐标；

将所述目标物体的坐标利用第一变换矩阵变换为第一坐标，所述第一变换矩阵为大地坐标系到修正前的视点坐标系的坐标变换矩阵；

将所述第一坐标利用第二变换矩阵变换为第二坐标，所述第二变换矩阵为修正后的视点坐标系到大地坐标系的坐标变换矩阵；

将所述第二坐标作为所述目标物体在大地坐标系中修正后的坐标。

4.一种视景模拟装置，其特征在于，其包括：

视点坐标获取模块，用于获取视点在大地坐标系中的三维坐标和俯仰角；

飞行高度获取模块，用于根据所述三维坐标中的垂直坐标获取所述视点的飞行高度值；

距离获取模块，用于根据所述三维坐标中的横坐标和纵坐标获取所述视点与所述视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离；

夹角计算模块，用于根据所述飞行高度值和所述距离计算所述视点与模拟天地线平面之间的夹角；

俯仰角修正模块，用于将所述俯仰角减去所述夹角后作为修正后的俯仰角；

其中，所述夹角为：设所述飞行高度获取模块获取的所述视点的飞行高度值为h，所述距离获取模块获取的所述视点与所述视点所在透视投影矩阵中的远截面之间的距离为f，所述夹角计算模块根据所述飞行高度值h和所述距离f计算获得所述夹角α为：

$\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{h}{f}\right)-\arccos \left(\frac{R}{R+h}\right),$

其中R为地球半径。

5.根据权利要求4所述的视景模拟装置，其特征在于，所述装置还包括：

水平面构建模块，用于构建一个用于形成人工天地线的水平面，所述水平面的平面坐标中的垂直坐标为0、横坐标和纵坐标与所述三维坐标的对应坐标值相同。

6.根据权利要求4所述的视景模拟装置，其特征在于，所述装置还包括：目标坐标获取单元、第一坐标变换单元、第二坐标变换单元和目标坐标修正单元；

目标坐标获取单元，用于获取目标物体在大地坐标系中的坐标；

第一坐标变换单元，用于将所述目标物体的坐标利用第一变换矩阵变换为第一坐标，所述第一变换矩阵为大地坐标系到修正前的视点坐标系的坐标变换矩阵；

第二坐标变换单元，用于将所述第一坐标利用第二变换矩阵变换为第二坐标，所述第二变换矩阵为修正后的视点坐标系到大地坐标系的坐标变换矩阵；

目标坐标修正单元，用于将所述第二坐标作为所述目标物体在大地坐标系中修正后的坐标。

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