虛擬現(xiàn)實(shí)理論與實(shí)踐

第1章虛擬現(xiàn)實(shí)概述1 1.1虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念1 1.2虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)2 1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的意義2 1.4虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成3 1.5虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類(lèi)4 1.6虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備6 1.7虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用研究6 1.7.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市規(guī)劃領(lǐng)域中的應(yīng)用7 1.7.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用7 1.7.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在房產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用8 1.7.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)仿真中的應(yīng)用9 1.7.5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在文物古跡中的應(yīng)用9 1.7.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬社區(qū)中的應(yīng)用10 1.7.7虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在道路橋梁中的應(yīng)用11 1.8虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)瓶頸12 1.9增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)13 1.9.1增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的概念13 1.9.2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的形式14 1.9.3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)方法16 1.9.4增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)方式17 1.9.5VR與AR/MR17 參考文獻(xiàn)20 第2章虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)21 2.1計(jì)算機(jī)視覺(jué)21 2.2虛擬現(xiàn)實(shí)的基本原理23 2.3基于圖像繪制的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)25 2.3.1三維建模技術(shù)25 2.3.2幾何建模技術(shù)26 2.3.3三維圖形變換27 2.3.4OpenGL技術(shù)28 2.4基于圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)29 2.4.1基于圖像的建模與繪制技術(shù)29 2.4.2全光函數(shù)30 2.4.3幾種典型的IBMR技術(shù)及其虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)37 2.5碰撞檢測(cè)技術(shù)44 2.6人機(jī)交互技術(shù)46 2.6.1Unity3D46 2.6.2VRPlatform50 2.6.3Virtools50 2.6.4Quest3D51 參考文獻(xiàn)52 虛擬現(xiàn)實(shí)理論與實(shí)踐目錄 第3章虛擬現(xiàn)實(shí)三維建模技術(shù)53 3.1精確三維建模方法53 3.1.1逆向建模技術(shù)53 3.1.2AutoCAD等其他軟件三維建模57 3.1.3基于遙感影像的三維城市建模方法57 3.1.4基于激光、雷達(dá)的建模方法57 3.1.5圖形數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換57 3.2輔助三維建模方法58 3.2.13ds Max人工建模58 3.2.23ds Max程序建模59 3.3三維建模紋理數(shù)據(jù)的獲取59 3.4材質(zhì)燈光技術(shù)60 3.5渲染與烘焙技術(shù)60 3.6三維模型優(yōu)化技術(shù)61 3.6.1虛擬現(xiàn)實(shí)建模原則61 3.6.2導(dǎo)入模型常見(jiàn)問(wèn)題61 3.6.3三維模型優(yōu)化方法62 參考文獻(xiàn)65 第4章虛擬現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互66 4.1人機(jī)交互66 4.2人機(jī)交互研究現(xiàn)狀66 4.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人機(jī)交互中的優(yōu)勢(shì)67 4.4虛擬現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互的發(fā)展前景69 4.5Unity3D虛擬交互技術(shù)69 4.5.1Unity3D資源包70 4.5.2Unity腳本71 4.5.3光照貼圖 UV76 4.5.4啟用DirectX圖形API功能76 4.5.5UnityGUI控制78 4.5.6地形編輯器82 4.5.7物理特效84 4.5.8音頻設(shè)計(jì)89 4.5.9粒子系統(tǒng)92 參考文獻(xiàn)99 第5章虛擬交互式教學(xué)輔助系統(tǒng)100 5.1飛機(jī)引擎拆裝工程背景100 5.2飛機(jī)引擎三維拆裝交互系統(tǒng)概述100 5.2.1系統(tǒng)組成101 5.2.2系統(tǒng)功能102 5.2.3系統(tǒng)接口103 5.3飛機(jī)引擎三維拆裝虛擬交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)104 5.3.1用戶登錄場(chǎng)景設(shè)計(jì)105 5.3.2選擇系統(tǒng)場(chǎng)景110 5.3.3異步加載場(chǎng)景112 5.3.4主場(chǎng)景的編寫(xiě)——三維交互類(lèi)場(chǎng)景系統(tǒng)112 5.3.5主場(chǎng)景的編寫(xiě)——三維自動(dòng)交互類(lèi)場(chǎng)景系統(tǒng)121 參考文獻(xiàn)123 第6章交互式室內(nèi)外虛擬漫游系統(tǒng)124 6.1虛擬場(chǎng)景漫游的開(kāi)發(fā)技術(shù)124 6.1.1基于幾何圖形的虛擬漫游技術(shù)125 6.1.2基于圖像的虛擬漫游技術(shù)125 6.1.3基于圖形與圖像混合建模的虛擬漫游技術(shù)126 6.2虛擬漫游中的關(guān)鍵技術(shù)126 6.2.1場(chǎng)景簡(jiǎn)化的細(xì)節(jié)層次技術(shù)126 6.2.2碰撞檢測(cè)技術(shù)127 6.2.3路徑規(guī)劃技術(shù)127 6.3數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與預(yù)處理129 6.3.1預(yù)處理129 6.3.2基本設(shè)置129 6.3.3修改視角控制鍵為右鍵133 6.3.4如何取消瀏覽窗口上的右鍵菜單134 6.3.5植物效果設(shè)置134 6.3.6水面效果的設(shè)置138 6.3.7烘焙光影貼圖的處理138 6.4交互式漫游系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程140 6.5交互式漫游系統(tǒng)設(shè)計(jì)141 6.5.1功能需求141 6.5.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)142 6.5.3交互設(shè)計(jì)143 6.6交互式漫游系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)144 6.6.1交互式界面實(shí)現(xiàn)144 6.6.2室內(nèi)漫游實(shí)現(xiàn)150 6.6.3室外漫游實(shí)現(xiàn)163 參考文獻(xiàn)164 第7章在線虛擬房地產(chǎn)展銷(xiāo)系統(tǒng)應(yīng)用165 7.1在線虛擬房地產(chǎn)展銷(xiāo)系統(tǒng)工程背景165 7.1.1傳統(tǒng)銷(xiāo)售模式和虛擬展示交互模式比較166 7.1.2在線虛擬房地產(chǎn)展銷(xiāo)系統(tǒng)功能需求166 7.1.3在線虛擬房地產(chǎn)展銷(xiāo)系統(tǒng)項(xiàng)目特點(diǎn)166 7.2在線虛擬房地產(chǎn)展銷(xiāo)系統(tǒng)架構(gòu)167 7.2.1展示子系統(tǒng)167 7.2.2交互子系統(tǒng)168 7.2.3存儲(chǔ)子系統(tǒng)168 7.3在線虛擬房地產(chǎn)展銷(xiāo)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)168 7.3.1NGUI插件技術(shù)168 7.3.2node.js 技術(shù)169 7.4小區(qū)模型和場(chǎng)景設(shè)計(jì)169 7.4.1小區(qū)CAD建模169 7.4.2搭建綜合場(chǎng)景169 7.4.3模型渲染與烘焙170 7.4.4模型導(dǎo)出171 7.5在線房地產(chǎn)系統(tǒng)交互功能設(shè)計(jì)171 7.5.1程序整體架構(gòu)172 7.5.2序列幀動(dòng)畫(huà)調(diào)用172 7.5.3場(chǎng)景中的行走攝像機(jī)172 7.5.4場(chǎng)景材質(zhì)與模型替換174 7.5.5銷(xiāo)控表設(shè)計(jì)175 7.5.6房貸計(jì)算器設(shè)計(jì)176 7.5.7自動(dòng)截圖功能截圖176 7.6虛擬交互功能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)178 7.6.1界面設(shè)計(jì)178 7.6.2展示子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)183 7.6.3交互子系統(tǒng)185 7.6.4存儲(chǔ)子系統(tǒng)185 7.7系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行185 7.7.1功能測(cè)試185 7.7.2系統(tǒng)測(cè)試192 參考文獻(xiàn)196 第8章古建筑數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)197 8.1古建筑數(shù)字化保護(hù)工程背景197 8.1.1古建筑數(shù)字化保護(hù)的目的198 8.1.2古建筑數(shù)字化保護(hù)的意義198 8.1.3古建筑數(shù)字化保護(hù)的內(nèi)容199 8.2古建筑的保護(hù)研究現(xiàn)狀199 8.2.1傳統(tǒng)的古建筑保護(hù)方式以及存在的問(wèn)題199 8.2.2數(shù)字化保護(hù)古建筑的方式200 8.3數(shù)字化保護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)200 8.3.1CAD技術(shù)200 8.3.2三維建模技術(shù)200 8.3.3VRP虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)201 8.3.4虛擬交互技術(shù)201 8.4春秋樓三維模型和數(shù)字化場(chǎng)景設(shè)計(jì)201 8.4.1現(xiàn)場(chǎng)照片采集201 8.4.2平面模型處理201 8.4.3處理貼圖203 8.4.4三維模型制作203 8.4.5場(chǎng)景搭建205 8.4.6燈光205 8.4.7模型渲染與烘焙206 8.4.8模型導(dǎo)出207 8.5虛擬系統(tǒng)交互設(shè)計(jì)207 8.5.1場(chǎng)景檢查207 8.5.2添加相機(jī)207 8.5.3設(shè)置路徑動(dòng)畫(huà)208 8.5.4添加按鈕208 8.5.5添加導(dǎo)航圖210 8.5.6添加背景音樂(lè)210 8.5.7運(yùn)行預(yù)覽211 8.5.8項(xiàng)目設(shè)置211 8.5.9編譯文件212 8.5.10系統(tǒng)運(yùn)行212 參考文獻(xiàn)213 第9章智慧城市環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)214 9.1智慧城市環(huán)保監(jiān)測(cè)工程背景214 9.2智慧城市環(huán)保監(jiān)測(cè)的意義214 9.3智慧城市環(huán)保監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)215 9.3.1系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境215 9.3.2C#語(yǔ)言215 9.3.3NGUI插件216 9.3.4控制、顯示分屏操作217 9.4智慧城市環(huán)保監(jiān)測(cè)需求分析217 9.5智慧城市環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)218 9.6智慧城市環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)218 9.6.1分屏控制模塊218 9.6.2環(huán)保監(jiān)測(cè)模塊221 9.6.3UI控制模塊230 9.7智慧城市環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試231 9.7.1測(cè)試說(shuō)明231 9.7.2測(cè)試的結(jié)果232 9.7.3軟件測(cè)試的小結(jié)233 參考文獻(xiàn)233 第10章虛擬三維城市數(shù)字景觀系統(tǒng)235 10.1虛擬數(shù)字景觀系統(tǒng)開(kāi)發(fā)背景235 10.2系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的意義235 10.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀236 10.4虛擬數(shù)字三維景觀系統(tǒng)功能需求237 10.5虛擬數(shù)字三維景觀系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)238 10.5.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)238 10.5.2三維景觀模型設(shè)計(jì)238 10.5.3交互界面設(shè)計(jì)240 10.5.4漫游交互功能設(shè)計(jì)241 10.6虛擬數(shù)字三維景觀系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)241 10.6.1系統(tǒng)主界面實(shí)現(xiàn)241 10.6.2游覽選擇界面實(shí)現(xiàn)245 10.6.3景點(diǎn)概覽界面實(shí)現(xiàn)247 10.6.4自主游覽界面實(shí)現(xiàn)248 10.6.5景點(diǎn)游覽實(shí)現(xiàn)249 10.7運(yùn)行程序并發(fā)布252 10.8虛擬數(shù)字三維景觀系統(tǒng)測(cè)試253 10.8.1測(cè)試目的與原則253 10.8.2測(cè)試方案253 10.8.3測(cè)試結(jié)果254 10.8.4測(cè)試總結(jié)256 參考文獻(xiàn)256 附錄A257 附錄A.1攝像機(jī)行走257 附錄A.2HTTP協(xié)議服務(wù)器259 附錄A.3讀取與寫(xiě)入數(shù)據(jù)261 附錄A.4用戶登錄驗(yàn)證265 附錄A.5IP設(shè)置267 附錄A.6序列幀動(dòng)畫(huà)268 附錄A.7全景觀看271 附錄A.8相冊(cè)看圖274 附錄A.9換模型278 附錄A.10換材質(zhì)280 附錄A.11房貸計(jì)算器283