灵境（虚拟现实）技术的理论、实现及应用

内容简介

　　内容简介灵境（虚拟现实）技术是一门由应用驱动的涉及众多学科的新的实用技术，是集先进的计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术等为一体的综合集成技术。在计算机技术中，灵境（虚拟现实）技术的发展又特别依赖于人工智能、图形学、网络、面向对象、client/Server、人机交互和高性能计算机等技术。全书分17章力图全面介绍灵境（虚拟现实）技术的发展历史、理论、系统构成原理与设计方法以及典型应用系统等内容。本书适合从事灵境（虚拟现实）系统设计、研制、开发及应用的工程技术人员以及大专院校计算机科学学科各专业、信息和其它学科有关专业的师生阅读。本书可以作为相关专业研究生的教材和参考书，部分节选内容还可以作为大学生的选修课教材。

作者简介

　　汪成为，1933年生，中国工程院院士，国防科工委科技委委员，博士生导师，国家863计划智能计算机系统专家组组长，北京大学、清华大学、北京航空航天大学和国防科技大学兼职教授。自1957年起一直从事模拟计算机、数字计算机、系统仿真、决策支持和人工智能的研究工作。曾参加和主持若干种计算机和大型软件工程的研制。目前的研究领域为面向对象、灵境（虚拟现实）等技术。

图书目录

1  概论
     1. 1  信息技术的发展及面临的挑战
     1. 2  灵境系统的特征及基本构成
     1. 2. 1  灵境系统的特征
     1. 2. 2  灵境系统的构成
     1. 2. 3  构建灵境系统所需的部分软. 硬件设备
  2  适人化的多维信息空间
     2. 1  适人化的多维信息空间的基本概念及构成
     2. 2  简单的历史回顾
     2. 2. 1  灵境技术的发展过程
     2. 2. 2  灵境系统的几个应用实例
     2. 2. 3  VR在欧洲的研究开发
     2. 3  多维化信息空间的发展前景
  3  人的环境感知与虚拟环境
     3. 1  视觉感知生理
     3. 1. 1  眼睛
     3. 1. 2  视觉神经系统
     3. 1. 3  可视区域
     3. 1. 4  视敏度和视觉感受性
     3. 1. 5  立体与深度感知
     3. 1. 6  色彩感知
     3. 1. 7  分辨率
     3. 2  听觉感知
     3. 2. 1  耳朵
     3. 2. 2  声音知觉机理
     3. 2. 3  听觉的预处理
     3. 2. 4  听觉定位
     3. 2. 5  声音的解释
     3. 3  人类感知的极限
     3. 4  人的感知和认知信息处理模型
     3. 4. 1  短期记忆
     3. 4. 2  长期记忆
     3. 4. 3  记忆机制
     3. 4. 4  记忆组织
     3. 5  虚拟环境对人类感知的影响
     3. 6  小结
  4  人机交互系统的设计准备
     4. 1  基本设计准则
     4. 2  虚拟环境系统分类
     4. 3  虚拟环境中人机接口系统的构成
     4. 4  硬件系统
     4. 5  软件系统
     4. 6  用户界面系统
     4. 6. 1  用户界面系统的研究问题
     4. 6. 2  一般用户界面的设计原则
     4. 6. 3  虚拟环境界面设计准则
     4. 7  系统集成
     4. 7. 1  多信息流同步与集成
     4. 8  小结
  5  视景的内部表示
     5. 1  生成视景的内部条件
     5. 1. 1  视景生成过程
     5. 1. 2  对象的几何建模
     5. 2  视景的基本内部表示
     5. 2. 1  图形学表示
     5. 2. 2  图象表示
     5. 2. 3  运动图象的表示
     5. 3  视景的高层内部表达
     5. 3. 1  三维物体的几何模型
     5. 3. 2  物体的结构表示
     5. 3. 3  物体的多视特征表示
     5. 4  小结
  6  视景的生成
     6. 1  生成真实感图形的基本理论与算法
     6. 1. 1  真实感三维表面的构造生成方法
     6. 1. 2  曲面表示
     6. 1. 3  光照模型与算法
     6. 1. 4  自然景象的模拟
     6. 2  动画生成[金95]
     6. 2. 1  关键帧动画
     6. 2. 2  变形物体的动画
     6. 2. 3  人体动画
     6. 3  复杂背景图象存储与处理
     6. 3. 1  数据压缩算法
     6. 3. 2  图象变形与生成
     6. 4  复杂图象实时生成与显示：CIG对通用图形工作站
     6. 5  小结
  7  支持视景生成的程序设计语言
     7. 1  0penGL的目的与特点
     7. 1. 1  0penGL的目的
     7. 1. 2  0penGL的特点
     7. 2  二维与三维图形的生成
     7. 2. 1  0penGL基本原理
     7. 2. 2  openGL基本操作
     7. 2. 3  0penGL图形的描绘
     7. 2. 4  网栅化
     7. 2. 5  0penGL中几种特殊的函数
     7. 2. 6  有关OpenGL图形库的补充
     7. 3  利用0penGL的三维计算机动画生成
     7. 3. 1  OpenGL动画工作原理
     7. 3. 2  生成动画
     7. 3. 3  动画性能最佳化
     7. 4  图形开发环境
     7. 5  小结
  8  虚拟环境中常用的视听设备原理与系统
     8. 1  头盔式显示器
     8. 1. 1  显示技术
     8. 1. 2  CRT显示设备
     8. 1. 3  直视式显示设备
     8. 1. 4  液晶开关显示设备
     8. 1. 5  投影式设备
     8. 1. 6  微机械硅(micromechanical silicon)显示设备
     8. 1. 7  头盔式显示器HMD光学系统
     8. 1. 8  头盔式显示器系统
     8. 1. 9  基于CRT的头盔式显示器
     8. 1. 10  带有光导纤维的头盔式显示器
     8. 1. 11  其他头盔式显示设备
     8. 2  听觉环境系统
     8. 2. 1  3D声音定位系统
     8. 2. 2  C0nvo1votron
     8. 3  小结
  9  虚拟环境中操作者的检测与操作数据获取
     9. 1  电磁跟踪系统
     9. 1. 1  交流电磁跟踪系统
     9. 1. 2  直流电磁跟踪系统
     9. 2  声音定位与跟踪系统
     9. 2. 1  声波飞行时间位置跟踪器
     9. 2. 2  Linco1n Wand
     9. 2. 3  Piltdown三维罗盘
     9. 2. 4  ManelPower手套
     9. 2. 5  SpaCe Pen
     9. 2. 6  相位相干位置跟踪器
     9. 2. 7  Seitz-Pezaris的HMD位置跟踪器
     9. 2. 8  声音位置跟踪器的评价
     9. 3  视觉跟踪系统
     9. 3. 1  固定传感器
     9. 3. 2  SELSPOT
     9. 3. 3  遥现光学追踪系统
     9. 3. 4  GEC—Marconi视觉跟踪系统
     9. 3. 5  Honeywell旋转射线
     9. 3. 6  图象处理光学系统
     9. 3. 7  HoneywellLED阵列
     9. 3. 8  对光学位置跟踪器的评价
     9. 3. 9  其他空间跟踪系统
     9. 4  视点感应系统
     9. 5  数据手套
     9. 5. 1  VPL数据手套
     9. 5. 2  VPL数据手套的工作原理
     9. 5. 3  EXOS的精巧手控设备
     9. 5. 4  计算精巧手控设备输出角度
     9. 5. 5  PowerGlove
     9. 5. 6  CVberGlove
     9. 6  数据衣
     9. 7  小结
  10  触觉与力学反馈装置
     10. 1  力学反馈手套
     10. 1. 1  刘阳比遥控力学反馈手套
     10. 1. 2  力反馈手套RM II
     10. 2  压力反馈系统
     10. 2. 1  压力反馈操纵杆
     10. 2. 2  笔式力量感知装置
     10. 3  表面压力反馈装置
     10. 3. 1  点阵式表面压力反馈装置
     10. 3. 2  触觉接口SPICE
     10. 4  小结
  11  人脸图象的认知
     11. 1  面部图象的合成
     11. 1. 1  分析与合成
     11. 1. 2  一般二维模型的建立
     11. 1. 3  从普通模型到特定模型的映射与参数修正
     11. 1. 4  基于特定图象合成时图象特征点的提取
     11. 2  面部动作(表情)的合成
     11. 2. 1  唇动合成
     11. 3  面部图象的检测. 跟踪与识别
     11. 3. 1  面部图象检测
     11. 3. 2  人脸跟踪
     11. 4  面部表情及唇动的识别
     11. 4. 1  面部表情的识别
     11. 4. 2  面部表情的分析与分类
     11. 4. 3  面部表情的功能模型
     11. 4. 4  面部表情的特点与特征
     11. 4. 5特征提取
     11. 4. 6  面部表情的分析与识别
     11. 4. 7  表情识别实验结果
     11. 4. 8  口型识别
     11. 5  小结
  12  手势的合成与识别
     12. 1  手势合成
     12. 1. 1  CAD手势模型
     12. 2  手势的检测与识别
     12. 2. 1  手势识别的特点
     12. 2. 2  手势识别方法的发展
     12. 2. 3  手势识别的技术难点
     12. 3  手势识别方法
     12. 3. 1  静态复杂背景中手势目标的捕获与特征提取
     12. 3. 2  目标识别
     12. 3. 3  动态复杂背景的手势识别
  13  自然语言认知接口
     13. 1  语音识别与合成
     13. 1. 1  语音识别的回顾
     13. 1. 2  动态时间规整DTW
     13. 1. 3  隐Markov模型HMM
     13. 1. 4  连续语音识别
     13. 1. 5  电话语音识别
     13. 1. 6  语音合成技术
     13. 2  汉字与字符识别
     13. 2. 1  汉字与字符识别的一般过程
     13. 2. 2  印刷体汉字识别
     13. 2. 3  联机手写体汉字识别
     13. 2. 4  笔式计算机和PDA
     13. 2. 5  脱机手写体汉字识别
     13. 3  自然语言理解与机器翻译
     13. 3. 1  自然语言理解的过程和目标
     13. 3. 2  自然语言理解的发展
     13. 3. 3  自然语言理解的主要技术
     13. 3. 4  汉语的计算机理解
     13. 3. 5  机器翻译
  14  虚拟环境的系统设计方法论
     14. 1  面象对象技术
     14. 1. 1  面向对象技术是灵境系统设计基本方法学
     14. 1. 2  面向对象软件技术的基本特点
     14. 1. 3  面向对象方法所提供的统一的表示范式
     14. 2  面向智能体技术是面向对象技术的改进
     14. 2. 1  从多维信息表示的需求出发所提出的改进
     14. 2. 2  从实时处理需求出发所提出的改进
     14. 2. 3  从并发处理需求出发所提出的改进
     14. 2. 4  从人工智能技术出发所提出的改进
     14. 2. 5  从软件开发模式出发所提出的改进
     14. 3  面向智能体程序设计方法学
     14. 3. 1  AOP的构成
     14. 3. 2  Agent合作关系表示与应用
     14. 4  虚拟环境管理器的概念模型设计方法
     14. 5  小结
  15  虚拟环境的开发环境与平台
     15. 1  桌面虚拟环境系统VRT
     15. 2  分布式虚拟环境系统dVS
     15. 3  VPL的RB2系统
     15. 3. 1  RB2硬件结构
     15. 3. 2  三维造型软件Swivel3—D Professional
     15. 3. 3  BodvElectric
     15. 4  虚拟环境操作外壳VEOS
     15. 4. 1  VEOS环境
     15. 4. 2  VEOS内核
     15. 4. 3  从USP使用VEOS
     15. 5  虚拟环境应用工具MR
     15. 5. 1  概要
     15. 5. 2  MR原理
     15. 5. 3  MR工具包
     15. 5. 4  MR程序包
     15. 6  世界工具包WTK
     15. 6. 1  虚拟环境的合成
     15. 6. 2  仿真管理程序
     15. 6. 3  宇宙中的对象
     15. 7  MultiGen
     15. 7. 1  数字地形海拔数据(DTED)选项
     15. 7. 2  数字特征分析数据(DFAD)转换选项
     15. 7. 3  纹理选项
     15. 8  通用可视化系统GVS
     15. 9  SGI的灵境开发平台
     15. 9. 1  SkyWriter
     15. 9. 2  现实引擎
     15. 9. 3  现实引擎结构概述
     15. 9. 4  系统性能概述
     15. 9. 5  现实引擎纹理
     15. 9. 6  构件
     15. 9. 7  纹理存储器结构
     15. 9. 8  纹理类型和方法
     15. 9. 9  SGI实时操作系统REACT
     15. 9. 10  确定的系统响应
     15. 10  Division ProVision
     15. 10. 1  SuperVision
     15. 10. 2  系统简介
     15. 10. 3  独特的立体视觉系统结构
     15. 10. 4  PAZ着色器
     15. 11  小结
  16  高级虚拟环境中的几种计算模型
     16. 1  视觉计算
     16. 1. 1  立体视觉
     16. 1. 2  光流计算
     16. 2  神经元计算
     16. 2. 1  BP算法
     16. 2. 2  Hopfield网
     16. 2. 3  自组织神经网
     16. 3  演化计算
     16. 3. 1  发展与建立
     16. 3. 2  遗传算法
     16. 3. 3  遗传规划
     16. 3. 4  进化策略
     16. 3. 5  演化计算在虚拟环境中的应用
     16. 3. 6  未来的发展
  17  应用系统
     17. 1  人在回路中的仿真(Man-In—the—Loop  Simulation)
     17. 2  飞行模拟器(Flight simulator)
     17. 2. 1  视景系统
     17. 2. 2  运动系统
     17. 2. 3  操纵负荷系统
     17. 2. 4  音响系统
     17. 3  虚拟战场(作战仿真系统)
     17. 3. 1  分布交互仿真
     17. 3. 2  DIS的网络结构
     17. 3. 3  仿真实体的表现形式和数据传输
     17. 3. 4  网络接口NIU(Network Interface Unit)
     17. 3. 5  计算机生成兵力
   参考文献与相关文献
   附录1：VR技术词汇表