本课题从研究开发高度逼真的潜艇航行训练模拟器系统的实际需要出发,提出基于高层体系结构(HLA)的潜艇航行训练模拟器系统,并对其关键技术进行了深入研究。论文的主要工作有: 首先设计了基于HLA的潜艇航行训练模拟器联邦,并研究了各个联邦成员的组成与功能。研究了基于真实海底地形数据的虚拟海洋环境联邦成员的设计与开发过程,解决了诸如水下空间效果模拟、海面效果模拟、大地形管理、与二维电子海图的交互等技术问题,达到了海洋环境仿真的逼真性和实时性要求,并建立了完善的实体模型库。 然后针对潜艇舱室的实际情况,对潜艇虚拟舱室联邦成员的三维模型采用基于图像建模技术建立。论文把基于图像建模技术的研究工作作为核心内容,根据其实现流程分为三个部分:图像特征点提取与匹配,基于EM算法的图像差分仿射变换配准和摄像机自定标及三维模型的生成。 提出基于小波变换的图像特征点检测算法,通过计算各层对应小波分解系数之和来计算特征点;指出该算法在分布广度上优于传统的方法。在基于相关系数的特征点匹配方法的基础上,考虑位置对应匹配点的影响,对该算法进行改进,利用矩阵奇异值分解,实现图像匹配。针对匹配结果中存在的误配点,采用随机采样算法进行基本矩阵的鲁棒估计,并进行非线性优化,然后利用极线约束消除错误匹配点。 通过计算差分图像的最大似然估计的EM算法来配准图像,采用局部仿射变换的方法来计算每个待校正像素的局部仿射变换参数,而且利用小波变换近似分量实现了由粗到精的策略,使配准的结果能够自动满足图像配准常用的几个约束。为了实现快速配准,提出利用已经匹配的特征点来计算初始的仿射变换参数,减少了配准迭代次数。为了减少需配准像素数目,提出对小波分解系数进行基于视觉感知的边界过滤的方法。配准实例表明该配准方法适应性比较强,对于具有较大幅度的旋转、平移、缩放的待配准图像对,都能够得到较为准确的结果。 通过对Kruppa方程的分析与推导,确定相机焦距,根据本质矩阵的性