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申请/专利权人：昆宇蓝程(北京)科技有限责任公司

摘要：本发明属于虚拟现实技术领域，具体是公开了一种基于材质抽象的真实比例数字月球可视交互系统，系统包括：月球数据获取模块、三维建模与渲染模块和用户交互模块。本发明通过稀疏注意神经方法重构无数据间隙，修复和完善月球表面的数据覆盖，补充月球的无数据缺口，提高月球数据的完整性和可用性；通过圆拟合算法捕获用户的虹膜位置，并对眼部图像的高亮反射点进行抑制，消除高亮反射点对眼部图像的识别干扰，有助于对用户进行更精确、更可靠的虹膜识别，打造更沉浸式的用户体验。

主权项：1.一种基于材质抽象的真实比例数字月球可视交互系统，其特征在于，包括月球数据获取模块、三维建模与渲染模块和用户交互模块；所述月球数据获取模块通过卫星遥感和月球探测器获取月球表面的高分辨率图像、地形地貌数据、地质数据；所述三维建模与渲染模块对月球表面的高分辨率图像、地形地貌数据、地质数据进行加工处理，提取关键的地形特征和材质信息，并通过稀疏注意神经方法重构无数据间隙，补充月球的无数据缺口，构建数字月球模型并进行渲染；所述用户交互模块包括普通交互模块和VR交互模块，普通交互模块通过屏幕对月球表面进行多样化展示，包括地形地貌、资源分布和地质结构，用户可通过导航、旋转和缩放探索不同的地点和特征，VR交互模块通过VR眼镜为用户提供更沉浸和清晰逼真的月球表面图像；所述三维建模与渲染模块通过稀疏注意神经方法重构无数据间隙，补充月球的无数据缺口，所述稀疏注意神经方法，具体包括以下步骤：步骤A1：采集所有的月球表面数据集，月球表面数据集中包含月球表面的位置信息和高程信息，将无数据间隙重构近似为概率推理问题，所用公式如下： ； ；式中，是近似的概率分布，是作用于和的概率，是无数据缺口的位置信息，是无数据缺口的高程信息，是第个月球表面数据集的位置信息，是第个月球表面数据集的高程信息，是非阴影区域，是经纬度对，和是窗口大小，和是位置坐标；步骤A2：用神经网络构建3个编码器网络，分别为位置编码器、高程编码器和隐编码器，位置编码器和高程编码器将月球表面数据集的位置信息和高程信息线性变化为维数为K的隐空间，得到隐空间位置和隐空间高程；步骤A3：隐编码器将隐空间位置和隐空间高程聚合到维数为K的隐向量中，使用双头子关注层计算聚合隐向量；步骤A4：解码器由一个双头交叉注意层和一个神经网络组成，双头交叉注意层以为键，是无数据缺口的数量，以为值，是聚合隐向量，以隐空间位置为查询，估计无数据缺口的隐向量，神经网络将隐向量解码为高程信息；步骤A5：建立并初始化稀疏神经模型，对稀疏神经模型进行迭代训练，对于每次迭代训练，从维数为K的隐空间中随机选择B个数据点，对每个数据点，我们采集窗口内的DEM数据，按照概率分布为每个窗口随机抽取上下文点；步骤A6：训练稀疏神经模型对上下文点的高程信息进行优化，选取概率最高的候选高程信息为无数据缺口的高程信息；所述VR交互模块使用一种眼部追踪方法实现月球表面图像的切换，所述眼部追踪方法，具体包括以下步骤：步骤B1：VR眼镜中固定有前置摄像头和VR屏幕，在VR屏幕边缘显示亮白色边框，屏幕中央显示一个20×20像素的方形，用户注视方形，使用前置摄像头捕获眼部图像；步骤B2：使用Hough梯度法，通过计算眼部图像中的Sobel导数利用边缘斜率信息进行圆拟合，预设最大和最小距离，沿由斜率表示的虚线的每个点作为候选中心递增，得到候选虹膜区域；步骤B3：从候选虹膜区域中选择实际虹膜区域，计算每个候选虹膜区域的置信度；步骤B4：设定选择阈值，选取置信度最大的候选虹膜区域作为预选虹膜，如果预选虹膜的置信度大于选择阈值，则标记为实际虹膜，并计算实际虹膜的中心坐标，否则，重新捕获眼部图像；步骤B5：计算实际虹膜的长度和宽度，将实际虹膜从眼部图像中裁剪出来，得到虹膜图像；步骤B6：将虹膜图像转化为灰度图像并计算直方图，在每个虹膜图像中实时估计一个强度阈值，将直方图中高于强度阈值的像素标记为反射点，将反射点用周围较低强度的相邻像素平均值进行替换，使用对比度有限自适应方法均衡化直方图；步骤B7：定义实际虹膜的中心坐标到VR屏幕的映射函数，采用线性映射函数将VR屏幕划分为单元网格，通过线性插值根据单元网格连接的坐标推断凝视点，计算眼球注视VR屏幕时实际虹膜的中心坐标映射到VR屏幕上的像素位置，根据凝视点的变换切换VR屏幕上的月球表面图像。

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