虚拟现实系统

内容简介

　　张茂军，1997年于国防科技大学系统工程与数学系获博士学位，长期从事虚拟现实系统与多媒体信息系统方面的研究工作。支持或参与国家自然科学基金项目、国家863项目、国防预研重点项目等10余项。先后获部委级科技进步一等奖2项、二等奖2项。有著作4本，发表论文60余篇。目前的研究方向为：基于图象渲染的算法与系统、增强现实系统、协同虚拟环境等。1997年于国防科技大学系统工程与数学系获博士学位，现为国防科技大学多媒体研究开发中心副教授、硕士生导师，IEEE会员，ACM会员。本书对虚拟现实系统的基础理论，开发环境，最新发展动向等作了较为系统的论述。书中的内容包括虚拟现实系统的外设，基于图形渲染的算法基础，基于图像渲染的理论与系统，虚拟现实引擎，虚拟现实建模方法，虚拟现实开发工具，分布式与协同虚拟现实系统，虚拟现实系统设计与评价方法以及虚拟现实发展趋势展望等。书中介绍的不少算法与验证系统凝聚了作者多年的研究成果，全书共12章，各章之后附有思考题。本书适合研究生、高年级本科生教育中对虚拟现实教学的需要，也可供对虚拟现实系统感兴趣的大学教师、研究人员及工程技术人员参考。

作者简介

　　张茂军，1997年于国防科技大学系统工程与数学系获博士学位，长期从事虚拟现实系统与多媒体信息系统方面的研究工作。支持或参与国家自然科学基金项目、国家863项目、国防预研重点项目等10余项。先后获部委级科技进步一等奖2项、二等奖2项。有著作4本，发表论文60余篇。目前的研究方向为：基于图象渲染的算法与系统、增强现实系统、协同虚拟环境等。1997年于国防科技大学系统工程与数学系获博士学位，现为国防科技大学多媒体研究开发中心副教授、硕士生导师，IEEE会员，ACM会员。

图书目录

第一章  引  言
1. 1  虚拟现实的基本概念
1. 2  虚拟现实系统的特性
1. 3  虚拟现实发展简史
1. 4  虚拟现实应用
1. 5  本书的组织

第二章  虚拟现实外设
2. 1  3-D位置跟踪器
2. 1. 1  3-D电磁跟踪器
2. 1. 2  超声波跟踪器
2. 2  传感手套
2. 2. 1  VPL数据手套
2. 2. 2  PowerGlove
2. 2. 3  CyberGlove
2. 3  立体鼠标
2. 4  数据衣
2. 5  触觉和力反馈的装置
2. 6  立体显示设备
2. 6. 1  HMD
2. 6. 2  BOOM
2. 6. 3  立体眼镜
2. 6. 4  立体投影显示
2. 6. 5  3D显示器
2. 7  3-D声音生成器

第三章  基于图形渲染的算法基础
3. 1  几何造型
3. 1. 1  多面体造型
3. 1. 2  曲面造型
3. 1. 3  曲线. 曲面表示的基础知识
3. 1. 4  二次曲面
3. 1. 5  超二次曲面
3. 1. 6  Bezier曲线与Bezier曲面
3. 1. 7  B-样条曲线和曲面
3. 1. 8  有理样条与NURBs曲面
3. 2  光照模型
3. 2. 1  Lambert漫反射模型
3. 2. 2  Phong模型
3. 3  三维观察
3, 3. 1  观察坐标
3. 3. 2  投影
3. 3. 3  观察体
3. 3. 4  Z缓存器算法
3. 4  纹理映射
3. 4. 1  二维纹理映射的基本原理
3. 4. 2  建立纹理映射
3. 4. 3  Catmull算法
3. 4. 4  Blinn方法
3. 4. 5  两步法纹理映射
3. 4. 6  环境映射
3. 4. 7  三维纹理映射技术
3. 4. 8  MIPmap技术

第四章  基于图像渲染的理论基础
4. 1  什么是基于图像渲染
4. 2  全光模型
4. 3  光图函数
4. 3. 1  四维光图函数的定义
4. 3. 2  四维参数的离散化
4. 3. 3  光图系统
4. 3. 4  关于光图函数的讨论
4. 4  同心圆拼图
4. 4. 1  概述
4. 4. 2  同心圆拼图
4. 5  同心球拼图的构造
4. 5. 1  拍摄方法
4. 5. 2  同心球拼图的构造方法
4. 5. 3  自由漫游
4. 5. 4  压缩
4. 6  基于部分几何信息的IBR技术
4. 6. 1  视图插值技术
4. 6. 2  图像变形技术
4. 6. 3  基于外极几何的方法(Epipolar Geometry)
4. 6. 4  3D折叠(3D warp)方法
4. 6. 5  层次深度图像(LDI)
4. 7  讨  论

第五章  虚拟全景空间的模型与算法
5. 1  VPS空间模型
5. 1. 1  视点空间
5. 1. 2  虚拟全景空间
5. 1. 3  空间操纵
5. 2  VPS系统的一般组成
5. 2. 1  全景图像生成器
5. 2. 2  空间编辑器
5. 2. 3  VPS浏览器
5. 3  全景图像生成的基本思想
5. 3. 1  柱面全景图像的拍摄方法
5. 3. 2  球面全景图像的拍摄方法
5. 3. 3  成像模型与象素坐标
5. 3. 4  估计象素焦距
5. 4  柱面全景图像生成技术
5. 4. 1  柱面正投影算法
5. 4. 2  柱面全景图像的拼接算法
5. 4. 3  枝面全景图像的反投影算法
5. 4. 4  柱面全景图像的漫游
5. 5  球面全景图像生成技术
5. 5. 1  球面正投影算法
5. 5. 2  鱼眼图像的校正算法
5. 5. 3  球面全景图像反投影算法
5. 6  全景视频技术
5. 6. 1  摄像机运动简化模型
5. 6. 2  摄像机运动参数估计公式
5. 6. 3  实现中的一些问题
5. 6. 4  测试与评价
5. 7  视点空间之间的操纵算法
5. 7. 1  简单的缩放实现
5. 7. 2  一种图像变形算法

第六章  虚拟现实引擎
6. 1  帧速率与计算负载
6. 1. 1  图形性能与阴影模式
6. 1. 2  图形性能与场景复杂度
6. 2  基于PC机的VR引擎
6. 3  基于SGI工作站的VR引擎
6. 3. 1  InfiniteReality2概述
6. 3. 2  分辨率与显示模式
6. 3. 3  颜色
6. 3. 4  纹理映射
6. 4  高度并行的VR引擎
6. 5  分布化VR引擎
6. 5. 1  基于超级服务器的系统
6. 5. 2  IBM分布系统

第七章  虚拟现实建模
7. 1  几何建模
7. 1. 1  造型工具
7. 1. 2  环境外观
7. 2  运动建模
7. 2. 1  对象位置
7. 2. 2  碰撞检测
7. 2. 3  交互映射
7. 2. 4  对象层次
7. 3  物理建模
7. 3. 1  表面变形
7. 3. 2  表面光滑程度
7. 4  对象行为
7. 5  模型分割
7. 5. 1  模型分割
7. 5. 2  LoD分割
7. 6  虚拟现实建模语言VRML
7. 6. 1  VRML简介
7. 6. 2  VRML的特性
7. 6. 3  节点
7. 6. 4  场景图
7. 6. 5  漫游与用户交互
7. 6. 6  VRML创作实例

第八章  虚拟现实开发工具
8. 1  虚拟世界工具箱WTK
8. 1. 1  WTK概述
8. 1. 2  WTK的结构和对象机制
8. 1. 3  WTK的仿真流程管理
8. 1. 4  WTK的窗口和视区
8. 1. 5  WTK的视点
8. 1. 6  WTK的场景结构
8. 1. 7  WTK的几何场景构造
8. 1. 8  WTK的光照处理
8. 1. 9  WTK的材质
8. 1. 10  WTK的纹理
8. 1. 11  传感器
8. 1. 12  三维立体声
8. 2  Vega
8. 2. 1  什么是Vega
8. 2. 2  场景图管理
8. 3  MR：VR应用工具箱

第九章  分布式虚拟现实系统
9. 1  概念与特性
9. 1. 1  什么是DVR
9. 1. 2  DVR的特性
9. 1. 3  几个典型DVR系统与工具
9. 2  DVR的系统结构
9. 2. 1  集中式／复制式结构
9. 2. 2  统一的局部数据库／不同的局部数据库
9. 3  DVR模型
9. 3. 1  DS模型
9. 3. 2  MPSC模型
9. 4  DVR中的优先调度算法
9. 4. 1  概述
9. 4. 2  PRR算法
9. 4. 3  结合可见性信息
9. 5  分布交互仿真DIS
9. 5. 1  概述
9. 5. 2  仿真实体
9. 5. 3  网络接口NIU(network interface unit)
9. 5. 4  计算机生成兵力
9. 6  高层体系结构HLA
9. 6. 1  HLA概述
9. 6. 2  HLA框架
9. 6. 3  对象模型OM对互操作和可重用的支持
9. 6. 4  基于HLA／RTI的分布交互仿真体系结构

第十章  协同虚拟现实系统
10. 1  CVR的概念与特性
10. 2  CVR涉及的关键技术
10. 3  虚拟空间会议系统
10. 3. 1  引言
10. 3. 2  VST的概念
10. 3. 3  VST需研究解决的问题
10. 3. 4  虚拟会议空间的结构与构造
10. 3. 5  虚拟空间会议合成计算模型
10. 4  VST-1原型系统介绍
10. 4. 1  系统运行环境
10. 4. 2  系统体系结构
10. 4. 3  MCS设计与实现
10. 4. 4  会议管理子系统
10. 4. 5  虚拟对象管理子系统
10. 4. 6  数据分发管理子系统
10. 4. 7  基于DirectPlay的网络通信接口
lo. 4. 8  虚拟会议环境构造
lo. 4. 9  视音频采集与处理子系统
10. 4. 10  交互代理子系统
10. 4. 11  虚拟会场显示子系统
10. 4. 12  虚拟会场合成

第十一章  虚拟现实系统设计和评价方法
11. 1  引  言
11. 2  两种开发领域
11. 3  我们的方法
11. 4  有效迭代
11. 5  一个实例：Dragon战场可视化虚拟环境
11. 6  Dragon VE的设计与评价方法
11. 7  总  结

第十二章  虚拟现实发展趋势展望
12. 1  虚拟现实发展面临的三大障碍
12. 2  "虚实结合"是虚拟现实技术发展的必然
12. 2. 1  概述
12. 2. 2  什么是"虚实结合"
12. 2. 3  为什么需要"虚实结合"
12. 3  增强现实简介
12. 3. 1  基本概念
12. 3. 2  增强现实的应用
12. 3. 3  增强现实的特征
12. 4  一个典型的AR系统：虚拟演播室
12. 4. 1  概述
12. 4. 2  数字视频技术
12. 4. 3  蓝室设计和光照
12. 4. 4  摄像机跟踪
12. 4. 5  绘制
12. 4. 6  合成
参考文献