虛擬現(xiàn)實技術及其應用

第1章 虛擬現(xiàn)實技術概論
　1.1 虛擬現(xiàn)實技術的基本概念
　1.2 虛擬現(xiàn)實的3I特性
　1.3 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組成
　　1.3.1 輸入部分
　　1.3.2 輸出系統(tǒng)
　　1.3.3 虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)庫
　1.4 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類
　　1.4.1 桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
　　1.4.2 沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
　　1.4.3 分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
　　1.4.4 增強現(xiàn)實（或混合現(xiàn)實）系統(tǒng)
　1.5 虛擬現(xiàn)實技術與其他計算機相關技術的關系
　1.6 虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展概況
　1.7 虛擬現(xiàn)實的應用領域
　1.8 典型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
第2章 虛擬現(xiàn)實建模
　2.1 三維場景的計算機圖形學原理
　　2.1.1 三維圖形繪制原理
　　2.1.2 坐標系相關概念
　2.2 虛擬場景建模技術分類
　2.3 環(huán)境建模技術
　　2.3.1 基本外觀造形階段
　　2.3.2 行為屬性建模
　　2.3.3 虛擬環(huán)境對象建模
　　2.3.4 用戶對象建模
　2.4 虛擬現(xiàn)實建模語言（VRML）
　　2.4.1 VRML的基本工作原理及其基本特性
　　2.4.2 VRML文件的組成
　　2.4.3 VRML的節(jié)點和域
　　2.4.4 VRML文件格式及MIME類型
　　2.4.5 VRML中的動畫效果
　　2.4.6 VRML自身的場景交互
　　2.4.7 通過Java實現(xiàn)和VRML場景的交互
第3章 基于立體視覺的圖像建模技術
　3.1 基于立體視覺的圖像建模技術概述
　3.2 圖像獲取
　3.3 視覺圖像特征提取
　　3.3.1 點特征提取
　　3.3.2 邊緣檢測原理
　　3.3.3 幾種常見的邊緣檢測算子
　　3.3.4 幾種經典算子的檢測結果對比
　3.4 拐角檢測
　　3.4.1 基于鄰域錨點的快速圖像拐角檢測
　　3.4.2 算法實現(xiàn)
　　3.4.3 算法分析及實驗結果
　3.5 立體匹配
　　3.5.1 立體匹配中的約束條件
　　3.5.2 匹配策略的選擇
　3.6 攝像機標定與三維重建
　　3.6.1 坐標系
　　3.6.2 典型的攝像機模型
　　3.6.3 基于OpenCV的攝像機標定方法
　　3.6.4 基于對極幾何和主動視覺的攝像機標定方法
　　3.6.5 利用VRML實現(xiàn)三維模型的表示和渲染
第4章 虛擬現(xiàn)實應用系統(tǒng)開發(fā)工具
　4.1 虛擬現(xiàn)實軟件開發(fā)包WTK
　　4.1.1 WTK場景運行機制
　　4.1.2 WTK場景圖渲染方式
　　4.1.3 WTK虛擬系統(tǒng)場景圖組織結構實例
　　4.1.4 實體模型文件格式
　　4.1.5 模型初始參數(shù)設置
　　4.1.6 動態(tài)模型格式修改
　　4.1.7 對象模型的材質紋理表現(xiàn)
　　4.1.8 場景文件輸出
　　4.1.9 WTK文件格式
　　4.1.10 人機交互模式的實現(xiàn)
　4.2 虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)開發(fā)平臺Vega簡介
　　4.2.1 Vega基本類庫描述
　　4.2.2 Vega仿真程序的建立
　　4.2.3 仿真程序的主循環(huán)
　　4.2.4 基于MFC的Vega應用的程序結構
　4.3 OpenGL簡介
　　4.3.1 直觀的三維圖形開發(fā)環(huán)境
　　4.3.2 三維圖形開發(fā)標準
　　4.3.3 OpenGL的體系結構
　　4.3.4 OpenGL圖形實現(xiàn)方式
　　4.3.5 創(chuàng)建OpenGL應用程序的步驟
第5章 虛擬現(xiàn)實人機交互
　5.1 雙手操作的理論基礎
　　5.1.1 雙手操作的認知特性
　　5.1.2 雙手操作的行為學特點
　5.2 雙手非對稱交互的設備組合
　　5.2.1 三維交互設備
　　5.2.2 雙手非對稱交互設備的選取
　　5.2.3 二維鼠標的交互接口設計
　　5.2.4 三維空間球的應用設計
　5.3 雙手非對稱交互的任務設計
　　5.3.1 交互任務的層次結構
　　5.3.2 交互任務分配的相關實驗研究
　　5.3.3 雙手非對稱交互的時間特征
　　5.3.4 虛擬現(xiàn)實應用系統(tǒng)中的交互任務設計
　5.4 交互任務實現(xiàn)的關鍵技術
　　5.4.1 三維拾取
　　5.4.2 設備模型對象的操作
　　5.4.3 視點變換與控制
　5.5 可用性評估
　　5.5.1 評估方法和技術
　　5.5.2 評估實驗的實施方法
　5.6 虛擬漫游模式設計
　　5.6.1 鍵盤自主漫游模式
　　5.6.2 自動漫游模式
　5.7 碰撞檢測技術（Collision Detection）
　　5.7.1 虛擬環(huán)境中碰撞檢測的基本原理
　　5.7.2 虛擬漫游中基于視線的碰撞檢測原理
　　5.7.3 虛擬漫游中基于視線的智能碰撞檢測實現(xiàn)方法
　5.8 三維虛擬界面中導航圖創(chuàng)建方法
　　5.8.1 導航圖人機交互設計的空間認知
　　5.8.2 導航圖開發(fā)目標
　　5.8.3 常見平面導航圖的創(chuàng)建方法
第6章 基于VR的消防參謀系統(tǒng)設計
　6.1 引言
　6.2 消防參謀系統(tǒng)設計框架
　6.3 通過二維組態(tài)軟件實現(xiàn)虛擬建筑物的三維建模
　6.4 消防參謀系統(tǒng)二維圖形組態(tài)軟件設計
　　6.4.1 主界面設計
　　6.4.2 基本元素模塊設計
　　6.4.3 數(shù)據(jù)IO模塊設計
　　6.4.4 其他模塊設計
　6.5 基于VRML的三維引擎基本構架
　6.6 消防參謀系統(tǒng)三維監(jiān)控軟件構架
　6.7 消防參謀系統(tǒng)三維監(jiān)控軟件功能實現(xiàn)
　　6.7.1 建立三維虛擬建筑
　　6.7.2 與智能傳感器通信估測火災信息
　　6.7.3 智能傳感器的數(shù)據(jù)記錄
　　6.7.4 三維虛擬建筑的遠程訪問
第7章 工控組態(tài)軟件三維監(jiān)控界面的原型系統(tǒng)開發(fā)
　7.1 引言
　7.2 傳統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)軟件結構分析
　7.3 新型組態(tài)軟件整體方案論證
　　7.3.1 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)方案
　　7.3.2 虛擬監(jiān)控界面開發(fā)運行系統(tǒng)定位
　　7.3.3 基于用戶的系統(tǒng)功能分析
　　7.3.4 基于人機交互接口的系統(tǒng)分析
　　7.3.5 虛擬場景構造分析
　　7.3.6 基于虛擬場景構造的功能分析
　　7.3.7 基于工藝流程仿真的系統(tǒng)分析
　　7.3.8 本系統(tǒng)軟件框架圖
　7.4 虛擬監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)目標
　7.5 系統(tǒng)功能模塊概述
　7.6 系統(tǒng)開發(fā)的軟硬件環(huán)境
　　7.6.1 系統(tǒng)的硬件組成
　　7.6.2 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)引擎
　7.7 基于MFC和WTK驅動內核的平臺框架
　7.8 組態(tài)平臺設計
　　7.8.1 設備模型庫功能模塊
　　7.8.2 模型預覽功能模塊
　　7.8.3 鼠標交互操作功能模塊
　　7.8.4 三維鼠標交互接口
　　7.8.5 場景模型管理模塊
　　7.8.6 屬性配置功能模塊
　　7.8.7 場景文件及相關配置文件保存功能模塊
　7.9 監(jiān)控運行平臺設計
　　7.9.1 組態(tài)文件解析功能模塊
　　7.9.2 其他功能模塊
　7.10 組態(tài)軟件三維監(jiān)控界面在實際工程上的仿真應用
　　7.10.1 評價系統(tǒng)介紹
　　7.10.2 系統(tǒng)設計
　7.11 評價系統(tǒng)監(jiān)控界面的實現(xiàn)
第8章 基于VR技術的GPS仿真系統(tǒng)開發(fā)
　8.1 引言
　8.2 GPS系統(tǒng)組成
　　8.2.1 空間部分
　　8.2.2 地面控制部分
　　8.2.3 用戶部分
　8.3 GPS仿真系統(tǒng)設計背景
　　8.3.1 仿真運行系統(tǒng)開發(fā)定位
　　8.3.2 基于用戶的系統(tǒng)功能分析
　　8.3.3 基于人機交互接口的系統(tǒng)分析
　　8.3.4 虛擬場景構造及功能設計
　　8.3.5 虛擬場景實體對象建模分析
　　8.3.6 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)方案論證
　8.4 最終目標
　8.5 系統(tǒng)開發(fā)的軟硬件環(huán)境
　8.6 整體設計思路
　8.7 軟件功能設計
　8.8 軟件設計
　8.9 關鍵技術實現(xiàn)
　　8.9.1 虛擬場景實體對象建模
　　8.9.2 星歷文件讀/寫
　　8.9.3 星歷數(shù)據(jù)處理及其Matlab仿真
　　8.9.4 利用WTK構建運行場景
　　8.9.5 場景構建中的坐標系轉換
　　8.9.6 停靠式樹形控件的生成
　　8.9.7 可見衛(wèi)星個數(shù)
　　8.9.8 星下點軌跡繪制模塊
　　8.9.9 切比雪夫多項式擬合
　　8.9.10 數(shù)據(jù)庫
參考文獻
主要參考網站