基于卫星图片的雪景仿真方法、系统、电子设备及介质与流程

    技术2024-11-30  14


    本发明属于飞行模拟机的视景领域,具体涉及基于卫星图片的雪景仿真方法、系统、电子设备及介质。


    背景技术:

    1、冬季雪景会导致机场周边标志物颜色、外观及清晰度发生巨大变化,对飞行员目视飞行产生重大影响。因此,模拟机中要求逼真的模拟冬季雪景,便于飞行员进行训练,从而适应冬季天气对飞行产生的不利影响。

    2、传统冬季雪景建模,一般通过:1.与夏季场景模型类似,美术人员单独建立冬季仿真场景模型,并在训练过程中对场景进行切换,该方法能够根据需要很好的控制场景精细度,但是人工消耗非常大,飞行仿真一般都是大范围的仿真,完全由美术进行人工建模,成本是不可接受的;2.利用无人机或卫星航拍冬季雪景,直接使用带有冬季雪景信息的高清卫片。此种方法效果最真实,但是数据采集过程依赖于实际气象条件,且难以保证大范围区域同时具有相似的雪景情况,采集时时间段、能见度、大气情况等因素都可能影响雪景卫片的采集结果,难以保证采集到卫片的可用性,且雪景卫片一旦采集,其雪景覆盖度就无法修改,难以满足不同雪景覆盖程度训练时的要求;3.在夏季场景模型的基础上,通过计算机随即生成雪景信息,此种方法虽然成本最低,但是传统随机方法难以仿真出雪景对道路、屋顶、植被造成的影响,使得雪景效果与真实效果差距太大,达不到模拟机训练的要求。

    3、雪景模拟过程,根据自然环境主要可分为降雪模拟与积雪模拟。降雪模拟是雪花从空中飘落过程的环境仿真,主要是考虑雪粒子和风场、重力的相互作用,对生成技术和计算力有一定的考验,但随软件引擎技术和硬件解算能力的进步,大大提高了降雪环境的逼真度,各视景仿真研究单位的技术水平差距也不是很大;积雪模拟是雪飘落到地面或其他物体表面上形成积雪,主要需考虑地表结构、落点材质、日照角度、大气温度、海拔高度等因素对积雪的影响,目前,对积雪过程模拟,各家实现方式与技术水平参差不一,因此,亟待研究一种新的雪景仿真方法。


    技术实现思路

    1、为了克服现有技术存在的问题,本发明提供一种基于卫星图片的雪景仿真方法、系统、电子设备及介质,用于克服目前存在的缺陷。

    2、一种基于卫星图片的雪景仿真方法,所述方法包括步骤:

    3、s1.获取卫星图片中的植被区域,对其进行处理得到随机雪景;

    4、s2.获取卫星图片中的建筑顶部轮廓区域,对其进行处理得到随机雪景;

    5、s3.获取卫星图片中的道路轮廓区域,对其进行处理得到随机雪景;

    6、s4.将s1,s2及s3中得到的随机雪景进行漫反射调整,从而实现对雪景效果的仿真。

    7、如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述植被区域包括树木、草皮和/或耕地所在的区域。

    8、如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述s1包括:

    9、s11.对所述卫星图片进行预处理,锐化植被像元特征,弱化非植被像元特征;

    10、s12.提取所述植被像元特征,训练所述植被像元特征样本;

    11、s13.采用分类器来确定所述样本中的像素属于特定类别的概率;

    12、s14.对样本中的每个像素进行判别,确定植被分布区域;

    13、s15.采用校准后的植被地形高程数据把所述植被分布区域的数据转换成基于地心wgs-84坐标系的数据;

    14、s16.将所述基于地心wgs-84坐标系的数据的植被分布区域进行随机雪景覆盖;

    15、s17.在模拟器视景中输出植被区域随机积雪画面。

    16、如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述s2具体包括:

    17、s21.从所述卫星图片中获取建筑轮廓信息;

    18、s22.根据所述建筑轮廓信息进行计算,得到所述建筑的顶部结构信息;

    19、s23.根据所述建筑的顶部结构信息进行计算,得到所述建筑的顶部高度信息;

    20、s24.对经s23处理后的所述建筑区域进行随机雪景覆盖;

    21、s25.在模拟器视景中输出建筑的随机积雪画面。

    22、如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,还包括:s3具体包括:

    23、s31.从所述卫星图片中获取道路轮廓信息;

    24、s32.采用校准后的道路轮廓高程数据把所述道路轮廓的数据转换成基于地心wgs-84坐标系的数据;

    25、s33.将所述基于地心wgs-84坐标系的数据的道路区域进行随机雪景覆盖;

    26、s34.在模拟器视景中输出道路区域随机积雪画面。

    27、如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述s4具体包括将直射光源颜色、环境光源颜色及反射光源颜色、材质反射颜色和光源方向进行融合,对所述随机雪景进行漫反射处理。

    28、如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述s16采用积雪方程式对植被分布区域进行随机雪景覆盖,所述方程式表达如下:其中,表示积雪深度随时间的变化率;p表示降雪率;mp表示积雪与植物接触面融雪率;e表示积雪表面的融化与蒸发率。

    29、本发明还提供了一种基于卫星图片的雪景仿真系统,所述系统实现所述的方法,包括如下模块:

    30、第一获取模块,用于获取卫星图片中的植被区域,对其进行处理得到随机雪景;

    31、第二获取模块,用于获取卫星图片中的建筑顶部轮廓区域,对其进行处理得到随机雪景;

    32、第三获取模块,用于获取卫星图片中的道路轮廓区域,对其进行处理得到随机雪景;

    33、调整模块,用于将得到的所有随机雪景进行漫反射调整,从而实现对雪景效果的仿真。

    34、本发明还提供了一种电子设备,所述电子设备包括:

    35、存储器,存储有可执行指令;

    36、处理器,所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令,以实现所述的方法。

    37、本发明还提供了一种计算机存储介质,所述介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行实现所述的方法。

    38、本发明的有益效果

    39、与现有技术相比,本发明有如下有益效果:本发明的方法对积雪过程进行实时模拟,进而达到增强飞行模拟训练过程的环境真实感,提高模拟训练的效果。将积雪模拟分为四个部分,即对植被积雪、建筑积雪、道路两侧积雪和不同时间积雪与环境之间的关系进行研究,因此,方法所需成本低廉,不需要美术人员进行手动建模;在实际城市建筑、道路和植被数据基础上进行随机,保留了绝大部分城市自然人文信息,解决了完全随机效果与真实效果差距大的问题;且在雪景覆盖程度和范围均可根据需要进行调整,解决了雪景卫片无法修改的问题。



    技术特征:

    1.一种基于卫星图片的雪景仿真方法,其特征在于,所述方法包括步骤:

    2.根据权利要求1所述的基于卫星图片的雪景仿真方法,其特征在于,所述植被区域包括树木、草皮和/或耕地所在的区域。

    3.根据权利要求1所述的基于卫星图片的雪景仿真方法,其特征在于,所述s1包括:

    4.根据权利要求1所述的基于卫星图片的雪景仿真方法,其特征在于,所述s2具体包括:

    5.根据权利要求1所述的基于卫星图片的雪景仿真方法,其特征在于,还包括:s3具体包括:

    6.根据权利要求1所述的基于卫星图片的雪景仿真方法,其特征在于,所述s4具体包括将直射光源颜色、环境光源颜色及反射光源颜色、材质反射颜色和光源方向进行融合,对所述随机雪景进行漫反射处理。

    7.根据权利要求3所述的基于卫星图片的雪景仿真方法,其特征在于,所述s16采用积雪方程式对植被分布区域进行随机雪景覆盖,所述方程式表达如下:其中,表示积雪深度随时间的变化率;p表示降雪率;mp表示积雪与植物接触面融雪率;e表示积雪表面的融化与蒸发率。

    8.一种基于卫星图片的雪景仿真系统,其特征在于,所述系统实现权利要求1-7任一项所述的方法,包括如下模块:

    9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:

    10.一种计算机存储介质,其特征在于,所述介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行实现权利要求1-7任一项所述的方法。


    技术总结
    本发明涉及基于卫星图片的雪景仿真方法、系统、电子设备及介质,方法包括步骤:获取卫星图片中的植被区域,对其进行处理得到随机雪景;获取卫星图片中的建筑顶部轮廓区域,对其进行处理得到随机雪景;获取卫星图片中的道路轮廓区域,对其进行处理得到随机雪景;将得到的随机雪景进行漫反射调整,从而实现对冬季雪景效果的仿真。本发明方法所需成本低廉,不需要美术人员进行手动建模;在实际城市建筑、道路和植被数据基础上进行随机,保留了绝大部分城市自然人文信息,且在雪景覆盖程度和范围均可根据需要进行调整,解决了雪景卫片无法修改的问题。

    技术研发人员:温进生,蔡向群
    受保护的技术使用者:北京东方瑞丰航空技术有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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