CN111586259A - 图像仿真方法、图像计算机以及目标模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像仿真方法、图像计算机以及目标模拟器，其方法具体包括：图像计算机接收图像渲染所需的仿真数据，以及来自目标模拟器的图像渲染信号；所述图像计算机在所述图像渲染信号控制下将所述仿真数据转化为数字图像数据；所述图像计算机将所述数字图像数据传输至所述目标模拟器；本发明首先使图像计算机与目标模拟器以同步曝光信号的频率为基准进行数字图像计算和光学图像输出，同时将图像计算机与所述目标模拟器之间以数倍于该同步曝光信号的频率进行传输，进而缩短图像仿真系统延时。

Description

图像仿真方法、图像计算机以及目标模拟器

技术领域

本发明涉及图像仿真技术领域，更具体的，涉及一种图像仿真方法、图像计算机以及目标模拟器。

背景技术

光学图像半实物仿真是验证光学探测和控制系统性能的重要手段，其主要功能是利用环境及运动特性数据生成动态场景图像，为探测装置提供虚拟场景。光学图像半实物仿真系统的数字图像计算单元为图像计算机，其与光学图像转换装置之间靠图像数据传输接口进行数据交互，一般由图像计算机按照通信协议生成像素时钟，并以此为基准进行特定速率数据传输。但光学图像转换装置的光学场景输出时序受外部探测装置曝光采集信号控制，虽然计算机传输帧频与光学图像转换的理论帧频相同，但这两个单元由两个独立时钟驱动，其间没有同步校准机制，因此两者之间将产生一个非固定的时间间隔，导致仿真系统产生2～3帧的非稳定延时现象，甚至会产生重帧和跳帧等情况，严重影响半实物仿真系统的置信度。

发明内容

为了解决上述不足的至少一个，本发明一个方面实施例提供一种图像仿真方法，包括：

图像计算机接收图像渲染所需的仿真数据，以及来自目标模拟器的图像渲染信号；

所述图像计算机在所述图像渲染信号控制下将所述仿真数据转化为数字图像数据；

所述图像计算机将所述数字图像数据传输至所述目标模拟器；其中，

所述图像计算机与所述目标模拟器以频率为f的同步曝光信号为基准各自进行数字图像计算和光学图像输出，所述图像计算机与所述目标模拟器之间以nf的频率进行数字图像传输，n为大于2的正整数。

在优选的实施例中，所述图像计算机进行图像计算的时长小于T-2T/n，T为所述同步曝光信号的周期。

在优选的实施例中，所述n大于或等于3。

在优选的实施例中，所述图像计算机在所述图像渲染信号控制下将所述仿真数据转化为数字图像数据，包括：

所述图像计算机在接收到所述图像渲染信号后，开始图像计算。

在优选的实施例中，所述图像计算机在接收到所述图像渲染信号后，响应于一场同步信号开始图像计算。

本发明另一个方面实施例提供一种图像仿真方法，包括：

目标模拟器将图像渲染信号传输至图像计算机，以使所述图像计算机在所述图像渲染信号控制下将图像渲染所需的仿真数据转化为数字图像数据；

所述目标模拟器接收所述图像计算机传输的数字图像数据；其中，

所述图像计算机与所述目标模拟器以频率为f的同步曝光信号为基准各自进行数字图像计算和光学图像输出，所述图像计算机与所述目标模拟器之间以nf的频率进行数字图像传输，n为大于2的正整数。

在优选的实施例中，所述图像计算机进行图像计算的时长小于T-2T/n，T为所述同步曝光信号的周期。

在优选的实施例中，所述n大于或等于3。

在优选的实施例中，所述目标模拟器包括两个缓存，所述目标模拟器接收所述图像计算机传输的数字图像数据，包括：

所述目标模拟器在接收到所述同步曝光信号后T-T/n时，响应于一场同步信号切换当前执行光学图像输出的缓存。

本发明又一个方面实施例提供一种图像计算机，包括：

数据接收模块，接收图像渲染所需的仿真数据，以及来自目标模拟器的图像渲染信号；

数字图像数据转化模块，在所述图像渲染信号控制下将所述仿真数据转化为数字图像数据；

数字图像数据传输模块，所述图像计算机将所述数字图像数据传输至所述目标模拟器；其中，

所述图像计算机与所述目标模拟器以频率为f的同步曝光信号为基准各自进行数字图像计算和光学图像输出，所述图像计算机与所述目标模拟器之间以nf的频率进行数字图像传输，n为大于2的正整数。

本发明又一个方面实施例提供一种目标模拟器，包括：

图像渲染信号传输模块，将图像渲染信号传输至图像计算机，以使所述图像计算机在所述图像渲染信号控制下将图像渲染所需的仿真数据转化为数字图像数据；以及

数字图像数据接收模块，接收所述图像计算机传输的数字图像数据；其中，

所述图像计算机与所述目标模拟器以频率为f的同步曝光信号为基准各自进行数字图像计算和光学图像输出，所述图像计算机与所述目标模拟器之间以nf的频率进行数字图像传输，n为大于2的正整数。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种图像仿真方法、图像计算机以及目标模拟器，首先使图像计算机与目标模拟器以同步曝光信号的频率为基准进行数字图像计算和光学图像输出，同时将图像计算机与所述目标模拟器之间以数倍于该同步曝光信号的频率进行传输，进而解决现有方法存在系统延时长等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出了本发明实施例中一种图像仿真方法的流程示意图之一。

图2示出了本发明实施例中一种图像仿真方法的流程示意图之二。

图3示出了本发明实施例中图像计算机的模块结构示意图。

图4示出了本发明实施例中目标模拟器的模块结构示意图。

图5示出了本发明实施例中图像计算机和目标模拟器及其之间的数据交互时序图之一。

图6示出了本发明实施例中图像计算机和目标模拟器及其之间的数据交互时序图之二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，光学图像半实物仿真系统的数字图像计算单元为图像计算机，其与光学图像转换装置之间靠图像数据传输接口进行数据交互，一般由图像计算机按照通信协议生成像素时钟，并以此为基准进行特定速率数据传输。

这样处理的问题在于，在半实物仿真中，光学图像转换装置的光学场景输出时序受外部探测装置曝光采集信号控制，虽然计算机传输帧频与光学图像转换的理论帧频相同，但这两个单元由两个独立时钟驱动，进而导致两者之间的延迟较大，一般在2-3帧，而当延迟大于2帧时，会对半实物仿真造成较大影响。

在半实物仿真系统中，具体包括仿真主机、图像计算机以及目标模拟器，目标模拟器即为光学图像转换装置。

仿真主机通过仿真数据输出接口将图像渲染所需的仿真数据发送至图像计算机，本发明的核心构思在于图像计算机同时接收由目标模拟器发送的图像渲染信号，并在该信号控制下将仿真数据转换为数字图像数据，通过n倍数字图像输出接口以n倍图像帧频的速率传输至目标模拟器，目标模拟器同时接收同步曝光信号，在该信号控制下将数字图像数据转换为光学图像并由光学图像输出单元输出，由于图像渲染信号是目标模拟器在同步曝光信号下输出的，因此目标模拟器的处理频率为同步曝光信号的频率，进而图像计算机以及目标模拟器以同步曝光信号为基准进行相关计算处理，两者之间的数据交互的频率为n倍频。

图1示出了本发明实施例中一种图像仿真方法，具体如下所示：

S11：图像计算机接收图像渲染所需的仿真数据，以及来自目标模拟器的图像渲染信号；

S12：所述图像计算机在所述图像渲染信号控制下将所述仿真数据转化为数字图像数据；

S13：所述图像计算机将所述数字图像数据传输至所述目标模拟器；其中，

所述图像计算机与所述目标模拟器以频率为f的同步曝光信号为基准各自进行数字图像计算和光学图像输出，所述图像计算机与所述目标模拟器之间以nf的频率进行数字图像传输，n为大于2的正整数。

本发明提供一种图像仿真方法，首先使图像计算机与目标模拟器以同步曝光信号的频率为基准进行数字图像计算和光学图像输出，同时将图像计算机与所述目标模拟器之间以数倍于该同步曝光信号的频率进行传输，进而解决现有方法存在系统延时长等问题。

举例而言，在具体实施时，图像计算机与目标模拟器在频率为f、周期为T的同步曝光信号驱动下同样以频率f进行数字图像计算和光学图像输出，而图像计算机与目标模拟器之间以n倍频(即频率为nf)进行数字图像传输，理论传输周期为T/n。

以同步曝光信号为基准，完成的短延时图像仿真时序如图5所示，目标模拟器的同步信号接收及处理单元将同步曝光信号处理为图像渲染信号并保证模拟器图像输出与同步曝光信号一致，优选地，图像渲染信号与同步曝光信号一致，因此仿真时序可简化为在同步曝光时刻，图像计算机开始进行仿真图像计算，并将计算数据存储于图像计算机双缓存之一的后置缓存中，图像计算时间为T1。在图像计算完成之后，立刻执行图像缓存切换操作。n倍数字图像输出接口按照nf的频率将图像计算机前置缓存中的数据发送至目标模拟器双缓存之一的后置缓存中。目标模拟器按照同步曝光信号将前置缓存中的图像数据转换为稳定光学图像并输出，同时，在特定时刻进行缓存切换操作，优选地，在目标模拟器开始从前置缓存提取图像数据时完成缓存切换操作，保证图像输出为最新传输完成的数据。为了尽可能的减少仿真延时，图像计算的时间应满足T1＜T-2T/n，则可保证在完成图像计算之后完成一帧完整的图像传输，同时，由于T1＞0，则n≥3，即至少保证3倍频图像传输。按照该时序，仿真延时应为1帧。

为了彻底解决图像传输帧同步问题，图像计算机开启垂直同步，如图6所示，图像计算机在接收到图像渲染信号后，再接收到一个场同步信号后才开始图像计算。而目标模拟器在接收到同步曝光信号之后T-T/n(即下一个同步曝光信号之前T/n)，n倍数字图像输入接口开始检测传输场同步信号，在接收到场同步信号时完成帧缓存切换。该实施例可在图像端和目标模拟器端同时避免画面撕裂，保证图像传输完整性。

虽然数字图像传输时钟与同步信号曝光时钟相互独立，导致在切换缓存时出现画面撕裂现象，但由于采用n倍图像传输，在后续传输过程中传输数据完全一致，后置缓存在完成一次完整图像数据更新后，将重复写入相同数据，因此对图像数据不产生影响，即可保证图像数据完整。

基于相同的发明构思，本发明实施例进一步提供由目标模拟器执行的图像仿真方法中的步骤，如图2所示，包括：

S21：目标模拟器将图像渲染信号传输至图像计算机，以使所述图像计算机在所述图像渲染信号控制下将图像渲染所需的仿真数据转化为数字图像数据；

S22：所述目标模拟器接收所述图像计算机传输的数字图像数据；其中，

所述图像计算机与所述目标模拟器以频率为f的同步曝光信号为基准各自进行数字图像计算和光学图像输出，所述图像计算机与所述目标模拟器之间以nf的频率进行数字图像传输，n为大于2的正整数。

本发明提供一种图像仿真方法，首先使图像计算机与目标模拟器以同步曝光信号的频率为基准进行数字图像计算和光学图像输出，同时将图像计算机与所述目标模拟器之间以数倍于该同步曝光信号的频率进行传输，进而解决现有方法存在系统延时长等问题。

可以理解，在优选的实施例中，目标模拟器可以配合图像计算机的垂直同步，及所述目标模拟器包括两个缓存，步骤S22具体包括：

所述目标模拟器在接收到所述同步曝光信号后T-T/n时，响应于一场同步信号切换当前执行光学图像输出的缓存。

基于相同的发明构思，本发明实施例进一步提供一种图像计算机，如图3所示，包括：

数据接收模块11，接收图像渲染所需的仿真数据，以及来自目标模拟器的图像渲染信号；

数字图像数据转化模块12，在所述图像渲染信号控制下将所述仿真数据转化为数字图像数据；

数字图像数据传输模块13，所述图像计算机将所述数字图像数据传输至所述目标模拟器；其中，

所述图像计算机与所述目标模拟器以频率为f的同步曝光信号为基准各自进行数字图像计算和光学图像输出，所述图像计算机与所述目标模拟器之间以nf的频率进行数字图像传输，n为大于2的正整数。

可以理解，本发明提供的图像计算机，首先使图像计算机与目标模拟器以同步曝光信号的频率为基准进行数字图像计算和光学图像输出，同时将图像计算机与所述目标模拟器之间以数倍于该同步曝光信号的频率进行传输，进而解决现有方法存在系统延时长等问题。

基于相同的发明构思，本发明实施例进一步提供一种目标模拟器，如图4所示，，包括：

图像渲染信号传输模块21，将图像渲染信号传输至图像计算机，以使所述图像计算机在所述图像渲染信号控制下将图像渲染所需的仿真数据转化为数字图像数据；以及

数字图像数据接收模块22，接收所述图像计算机传输的数字图像数据；其中，

所述图像计算机与所述目标模拟器以频率为f的同步曝光信号为基准各自进行数字图像计算和光学图像输出，所述图像计算机与所述目标模拟器之间以nf的频率进行数字图像传输，n为大于2的正整数。

可以理解，本发明提供的目标模拟器，首先使图像计算机与目标模拟器以同步曝光信号的频率为基准进行数字图像计算和光学图像输出，同时将图像计算机与所述目标模拟器之间以数倍于该同步曝光信号的频率进行传输，进而解决现有方法存在系统延时长等问题。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种图像仿真方法，其特征在于，包括：

图像计算机接收图像渲染所需的仿真数据，以及来自目标模拟器的图像渲染信号；

所述图像计算机在所述图像渲染信号控制下将所述仿真数据转化为数字图像数据；

所述图像计算机将所述数字图像数据传输至所述目标模拟器；其中，

所述图像计算机与所述目标模拟器以频率为f的同步曝光信号为基准各自进行数字图像计算和光学图像输出，所述图像计算机与所述目标模拟器之间以nf的频率进行数字图像传输，n为大于2的正整数。

2.根据权利要求1所述的图像仿真方法，其特征在于，所述图像计算机进行图像计算的时长小于T-2T/n，T为所述同步曝光信号的周期。

3.根据权利要求1所述的图像仿真方法，其特征在于，所述图像计算机在所述图像渲染信号控制下将所述仿真数据转化为数字图像数据，包括：

所述图像计算机在接收到所述图像渲染信号后，响应于一场同步信号开始图像计算。

4.一种图像仿真方法，其特征在于，包括：

目标模拟器将图像渲染信号传输至图像计算机，以使所述图像计算机在所述图像渲染信号控制下将图像渲染所需的仿真数据转化为数字图像数据；

所述目标模拟器接收所述图像计算机传输的数字图像数据；其中，

所述图像计算机与所述目标模拟器以频率为f的同步曝光信号为基准各自进行数字图像计算和光学图像输出，所述图像计算机与所述目标模拟器之间以nf的频率进行数字图像传输，n为大于2的正整数。

5.根据权利要求4所述的图像仿真方法，其特征在于，所述图像计算机进行图像计算的时长小于T-2T/n，T为所述同步曝光信号的周期。

6.根据权利要求4所述的图像仿真方法，其特征在于，所述目标模拟器包括两个缓存，所述目标模拟器接收所述图像计算机传输的数字图像数据，包括：

所述目标模拟器在接收到所述同步曝光信号后T-T/n时，响应于一场同步信号切换光学图像输出的帧缓存。

7.一种图像计算机，其特征在于，包括：

数据接收模块，接收图像渲染所需的仿真数据，以及来自目标模拟器的图像渲染信号；

数字图像数据转化模块，在所述图像渲染信号控制下将所述仿真数据转化为数字图像数据；

数字图像数据传输模块，将所述数字图像数据传输至所述目标模拟器；其中，

所述图像计算机与所述目标模拟器以频率为f的同步曝光信号为基准各自进行数字图像计算和光学图像输出，所述图像计算机与所述目标模拟器之间以nf的频率进行数字图像传输，n为大于2的正整数。

8.一种目标模拟器，其特征在于，包括：

图像渲染信号传输模块，将图像渲染信号传输至图像计算机，以使所述图像计算机在所述图像渲染信号控制下将图像渲染所需的仿真数据转化为数字图像数据；以及

数字图像数据接收模块，接收所述图像计算机传输的数字图像数据；其中，

所述图像计算机与所述目标模拟器以频率为f的同步曝光信号为基准各自进行数字图像计算和光学图像输出，所述图像计算机与所述目标模拟器之间以nf的频率进行数字图像传输，n为大于2的正整数。

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