虚拟现实理论与实践

第1章虚拟现实概述1 1.1虚拟现实的基本概念1 1.2虚拟现实的特点2 1.3虚拟现实技术的意义2 1.4虚拟现实系统的组成3 1.5虚拟现实系统的分类4 1.6虚拟现实设备6 1.7虚拟现实技术的应用研究6 1.7.1虚拟现实技术在城市规划领域中的应用7 1.7.2虚拟现实技术在室内设计中的应用7 1.7.3虚拟现实技术在房产开发中的应用8 1.7.4虚拟现实技术在工业仿真中的应用9 1.7.5虚拟现实技术在文物古迹中的应用9 1.7.6虚拟现实技术在虚拟社区中的应用10 1.7.7虚拟现实技术在道路桥梁中的应用11 1.8虚拟现实的技术瓶颈12 1.9增强现实13 1.9.1增强现实的概念13 1.9.2增强现实的形式14 1.9.3增强现实的实现方法16 1.9.4增强现实的实现方式17 1.9.5VR与AR/MR17 参考文献20 第2章虚拟现实关键技术21 2.1计算机视觉21 2.2虚拟现实的基本原理23 2.3基于图像绘制的虚拟现实技术25 2.3.1三维建模技术25 2.3.2几何建模技术26 2.3.3三维图形变换27 2.3.4OpenGL技术28 2.4基于图像的虚拟现实技术29 2.4.1基于图像的建模与绘制技术29 2.4.2全光函数30 2.4.3几种典型的IBMR技术及其虚拟现实系统37 2.5碰撞检测技术44 2.6人机交互技术46 2.6.1Unity3D46 2.6.2VRPlatform50 2.6.3Virtools50 2.6.4Quest3D51 参考文献52 虚拟现实理论与实践目录 第3章虚拟现实三维建模技术53 3.1精确三维建模方法53 3.1.1逆向建模技术53 3.1.2AutoCAD等其他软件三维建模57 3.1.3基于遥感影像的三维城市建模方法57 3.1.4基于激光、雷达的建模方法57 3.1.5图形数据格式转换57 3.2辅助三维建模方法58 3.2.13ds Max人工建模58 3.2.23ds Max程序建模59 3.3三维建模纹理数据的获取59 3.4材质灯光技术60 3.5渲染与烘焙技术60 3.6三维模型优化技术61 3.6.1虚拟现实建模原则61 3.6.2导入模型常见问题61 3.6.3三维模型优化方法62 参考文献65 第4章虚拟现实人机交互66 4.1人机交互66 4.2人机交互研究现状66 4.3虚拟现实技术在人机交互中的优势67 4.4虚拟现实人机交互的发展前景69 4.5Unity3D虚拟交互技术69 4.5.1Unity3D资源包70 4.5.2Unity脚本71 4.5.3光照贴图 UV76 4.5.4启用DirectX图形API功能76 4.5.5UnityGUI控制78 4.5.6地形编辑器82 4.5.7物理特效84 4.5.8音频设计89 4.5.9粒子系统92 参考文献99 第5章虚拟交互式教学辅助系统100 5.1飞机引擎拆装工程背景100 5.2飞机引擎三维拆装交互系统概述100 5.2.1系统组成101 5.2.2系统功能102 5.2.3系统接口103 5.3飞机引擎三维拆装虚拟交互系统设计104 5.3.1用户登录场景设计105 5.3.2选择系统场景110 5.3.3异步加载场景112 5.3.4主场景的编写——三维交互类场景系统112 5.3.5主场景的编写——三维自动交互类场景系统121 参考文献123 第6章交互式室内外虚拟漫游系统124 6.1虚拟场景漫游的开发技术124 6.1.1基于几何图形的虚拟漫游技术125 6.1.2基于图像的虚拟漫游技术125 6.1.3基于图形与图像混合建模的虚拟漫游技术126 6.2虚拟漫游中的关键技术126 6.2.1场景简化的细节层次技术126 6.2.2碰撞检测技术127 6.2.3路径规划技术127 6.3数据准备与预处理129 6.3.1预处理129 6.3.2基本设置129 6.3.3修改视角控制键为右键133 6.3.4如何取消浏览窗口上的右键菜单134 6.3.5植物效果设置134 6.3.6水面效果的设置138 6.3.7烘焙光影贴图的处理138 6.4交互式漫游系统设计流程140 6.5交互式漫游系统设计141 6.5.1功能需求141 6.5.2系统设计142 6.5.3交互设计143 6.6交互式漫游系统实现144 6.6.1交互式界面实现144 6.6.2室内漫游实现150 6.6.3室外漫游实现163 参考文献164 第7章在线虚拟房地产展销系统应用165 7.1在线虚拟房地产展销系统工程背景165 7.1.1传统销售模式和虚拟展示交互模式比较166 7.1.2在线虚拟房地产展销系统功能需求166 7.1.3在线虚拟房地产展销系统项目特点166 7.2在线虚拟房地产展销系统架构167 7.2.1展示子系统167 7.2.2交互子系统168 7.2.3存储子系统168 7.3在线虚拟房地产展销系统关键技术168 7.3.1NGUI插件技术168 7.3.2node.js 技术169 7.4小区模型和场景设计169 7.4.1小区CAD建模169 7.4.2搭建综合场景169 7.4.3模型渲染与烘焙170 7.4.4模型导出171 7.5在线房地产系统交互功能设计171 7.5.1程序整体架构172 7.5.2序列帧动画调用172 7.5.3场景中的行走摄像机172 7.5.4场景材质与模型替换174 7.5.5销控表设计175 7.5.6房贷计算器设计176 7.5.7自动截图功能截图176 7.6虚拟交互功能系统实现178 7.6.1界面设计178 7.6.2展示子系统实现183 7.6.3交互子系统185 7.6.4存储子系统185 7.7系统调试与运行185 7.7.1功能测试185 7.7.2系统测试192 参考文献196 第8章古建筑数字化保护系统197 8.1古建筑数字化保护工程背景197 8.1.1古建筑数字化保护的目的198 8.1.2古建筑数字化保护的意义198 8.1.3古建筑数字化保护的内容199 8.2古建筑的保护研究现状199 8.2.1传统的古建筑保护方式以及存在的问题199 8.2.2数字化保护古建筑的方式200 8.3数字化保护的关键技术200 8.3.1CAD技术200 8.3.2三维建模技术200 8.3.3VRP虚拟现实技术201 8.3.4虚拟交互技术201 8.4春秋楼三维模型和数字化场景设计201 8.4.1现场照片采集201 8.4.2平面模型处理201 8.4.3处理贴图203 8.4.4三维模型制作203 8.4.5场景搭建205 8.4.6灯光205 8.4.7模型渲染与烘焙206 8.4.8模型导出207 8.5虚拟系统交互设计207 8.5.1场景检查207 8.5.2添加相机207 8.5.3设置路径动画208 8.5.4添加按钮208 8.5.5添加导航图210 8.5.6添加背景音乐210 8.5.7运行预览211 8.5.8项目设置211 8.5.9编译文件212 8.5.10系统运行212 参考文献213 第9章智慧城市环保监测系统214 9.1智慧城市环保监测工程背景214 9.2智慧城市环保监测的意义214 9.3智慧城市环保监测关键技术215 9.3.1系统开发环境215 9.3.2C#语言215 9.3.3NGUI插件216 9.3.4控制、显示分屏操作217 9.4智慧城市环保监测需求分析217 9.5智慧城市环保监测系统总体设计218 9.6智慧城市环保监测系统详细设计与实现218 9.6.1分屏控制模块218 9.6.2环保监测模块221 9.6.3UI控制模块230 9.7智慧城市环保监测系统测试231 9.7.1测试说明231 9.7.2测试的结果232 9.7.3软件测试的小结233 参考文献233 第10章虚拟三维城市数字景观系统235 10.1虚拟数字景观系统开发背景235 10.2系统开发的意义235 10.3国内外研究现状236 10.4虚拟数字三维景观系统功能需求237 10.5虚拟数字三维景观系统系统设计238 10.5.1系统总体设计目标238 10.5.2三维景观模型设计238 10.5.3交互界面设计240 10.5.4漫游交互功能设计241 10.6虚拟数字三维景观系统实现241 10.6.1系统主界面实现241 10.6.2游览选择界面实现245 10.6.3景点概览界面实现247 10.6.4自主游览界面实现248 10.6.5景点游览实现249 10.7运行程序并发布252 10.8虚拟数字三维景观系统测试253 10.8.1测试目的与原则253 10.8.2测试方案253 10.8.3测试结果254 10.8.4测试总结256 参考文献256 附录A257 附录A.1摄像机行走257 附录A.2HTTP协议服务器259 附录A.3读取与写入数据261 附录A.4用户登录验证265 附录A.5IP设置267 附录A.6序列帧动画268 附录A.7全景观看271 附录A.8相册看图274 附录A.9换模型278 附录A.10换材质280 附录A.11房贷计算器283