[00148987]面向高端训练和体验服务的全景互动视觉合成技术与应用

该项目研发面向大型互动训练服务和体验服务的高端视景系统，属信息产业及现代服务业领域。航空航天、科普教育、景区旅游等领域迫切需要具有极高真实感、沉浸感、视觉震撼力和实时互动能力的高端仿真模拟训练系统（如飞行训练、机场塔台管制训练）以及高端体验系统（如大型互动式科普体验系统、景区互动旅游体验系统）。目前国外最先进的虚拟现实CAVE技术在景象逼真度和视觉震撼力方面不够，IMAX技术缺乏实时性和交互性，因而均不能满足高端训练和体验需求。该项目突破单纯虚拟现实技术的限制，在国内外首次提出并实现全景互动视觉合成(Synthetic Vision)的创新思路。该项目主要创新点有：①在国内外首次用视觉合成技术实现了能够实时互动的完整全视景空间（水平视角360°，垂直视角360°），显示面积达到300m<'2>，像素精度达到5000万点／帧，沉浸感和视觉震撼力达到IMAX电影水平，同时具备IMAX不支持的视景内容与参与者实时互动的能力，满足大型高端互动训练和体验系统要求；②发明数十路图像在任意不规则光滑曲面上形成的超大面积、多重重叠的异形投影区域的自动几何校正、边缘融合和色彩校正技术；③突破多源图像序列实时融合的自动配准和光照环境重建技术，实现了多路实拍视频和虚拟视频的实时融合，大幅提升了逼真度；④自主研发支持多路并行同步绘制的特效软件平台和GPU硬件集群，解决了全景互动视觉合成的实时实现难题。该项目开发成功了多种基于全景互动视觉合成技术的大型训练和体验应用产品，包括：①针对民航塔台管制训练的塔台视景模拟机和虚拟机场系统；②针对军航地面指挥训练和航空兵战术对抗训练的军机飞行指挥训练系统；③大型科普体验系统；④大型景区旅游体验系统。这些产品填补了国内空白，总体技术水平达到国际同类产品或系统的先进水平，部分技术达到国际领先水平。项目研究完成的“虚拟机场”系统也是国际上第一个投入实用的视觉合成系统，获得2010年四川省科技进步奖一等奖。项目研究包括基础理论研究、关键技术发明、软件平台和应用产品开发、推广应用等方面，历时九年，投入研发力量300多人年，共完成软件源代码150万行，申请发明专利16项，已授权11项，获得软件著作权5项，发表SCI、EI检索论文94篇，培养博士毕业21人。该项目成果已经在中国民航和军航获得规模应用，并在大型科普互动体验和景区互动旅游体验项目中获得初步应用，取得了重大的经济效益和社会效益。近三年推广应用直接经济效益5.3亿元，利税1.5亿元。社会效益包括提高中国军民航飞行和地面指挥管制训练水平，提高飞行员和地面指挥管制人员应对恶劣天气和复杂空中态势的能力。项目成果推动了虚拟现实技术的发展，将带动虚拟现实应用由仿真模拟训练扩展到实时监控指挥，并可以为中国率先发展“互动电影”提供技术支撑。