虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用和Kinect開發(fā)：基于煤層氣仿真訓(xùn)練系統(tǒng)

第1章  概述 1
1.1  虛擬現(xiàn)實(shí)概念與研究現(xiàn)狀 1
1.1.1  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念 1
1.1.2  虛擬現(xiàn)實(shí)研究領(lǐng)域的形成 2
1.1.3  國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀 5
1.1.4  國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀 7
1.1.5  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 8
1.2  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征與分類 12
1.2.1  虛擬現(xiàn)實(shí)的3I特征 12
1.2.2  虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類 14
1.3  虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件設(shè)備 16
1.3.1  立體顯示設(shè)備 16
1.3.2  人機(jī)交互設(shè)備 19
1.3.3  位置跟蹤設(shè)備 20
1.3.4  聲音輸出設(shè)備 21
1.4  虛擬現(xiàn)實(shí)的相關(guān)技術(shù) 22
1.4.1  虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù) 22
1.4.2  虛擬現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互技術(shù) 23
1.5  煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 24
1.5.1  國(guó)外煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 25
1.5.2  國(guó)內(nèi)煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 27
1.5.3  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在煤層氣產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用 28
1.6  煤層氣仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的應(yīng)用與需求分析 29
1.6.1  煤層氣仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的應(yīng)用概述 29
1.6.2  煤層氣仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的核心系統(tǒng) 29
1.6.3  煤層氣仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的特色功能 31
1.7  本章小結(jié) 33
第2章  系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái) 34
2.1  UML 34
2.1.1  UML概述 35
2.1.2  UML的應(yīng)用 35
2.2  C#編程語(yǔ)言 36
2.2.1  C#概述 36
2.2.2  Visual Studio 2010開發(fā)環(huán)境 37
2.3  Unity3D開發(fā)平臺(tái) 38
2.3.1  Unity3D概述 38
2.3.2  Unity3D在煤層氣仿真訓(xùn)練系統(tǒng)中的應(yīng)用 42
2.4  3ds Max虛擬建模工具 43
2.4.1  3ds Max概述 43
2.4.2  3ds Max的應(yīng)用 45
2.5  本章小結(jié) 48
第3章  系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 49
3.1  系統(tǒng)定位 49
3.2  系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 50
3.3  系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 50
3.3.1  任務(wù)系統(tǒng)模塊 50
3.3.2  設(shè)備操作系統(tǒng)模塊 57
3.3.3  仿真系統(tǒng)模塊 58
3.3.4  流程演示系統(tǒng)模塊 60
3.3.5  文字語(yǔ)音系統(tǒng)模塊 62
3.3.6  輸入、輸出系統(tǒng)模塊 62
3.4  本章小結(jié) 63
第4章  系統(tǒng)模型的構(gòu)建 64
4.1  三維建模基礎(chǔ)知識(shí) 64
4.1.1  幾何建模 64
4.1.2  圖像建模 66
4.1.3  物理建模 66
4.1.4  運(yùn)動(dòng)建模 67
4.1.5  行動(dòng)建模 68
4.2  實(shí)體模型的構(gòu)建 68
4.2.1  實(shí)體建模軟件 69
4.2.2  圖像與幾何相結(jié)合的建模方法 69
4.2.3  設(shè)備建模 70
4.3  場(chǎng)景模型的構(gòu)建 73
4.3.1  分場(chǎng)景與模塊設(shè)計(jì) 74
4.3.2  主場(chǎng)景 74
4.3.3  增壓站 74
4.3.4  加氣站 75
4.3.5  集氣站 76
4.3.6  電潛泵單井 76
4.3.7  磕頭機(jī)單井 77
4.4  模型真實(shí)感處理 77
4.4.1  紋理映射 77
4.4.2  細(xì)節(jié)等級(jí)技術(shù) 78
4.4.3  光照和著色 78
4.5  用戶界面 79
4.5.1  界面設(shè)計(jì)的必要性 79
4.5.2  任務(wù)提示面板 80
4.5.3  操作界面可變圖標(biāo) 80
4.5.4  操作界面固定圖標(biāo) 80
4.5.5  實(shí)體模型指示物 81
4.5.6  文字描述框 81
4.6  本章小結(jié) 81
第5章  系統(tǒng)的演示模式 82
5.1  演示模式簡(jiǎn)介 82
5.2  演示模式的設(shè)計(jì)思路 83
5.3  全景演示模式 86
5.3.1  系統(tǒng)核心模塊代碼 86
5.3.2  點(diǎn)擊操作與按鈕操作示例 89
5.4  第一人稱視角演示模式 90
5.4.1  系統(tǒng)核心模塊代碼 90
5.4.2  第一人稱視角演示模式操作示例 101
5.5  演示模式在Unity3D中的實(shí)現(xiàn) 102
5.5.1  全景演示模式的配置 102
5.5.2  第一人稱視角演示模式的配置 104
5.6  本章小結(jié) 107
第6章  系統(tǒng)的向?qū)Ｊ?108
6.1  向?qū)Ｊ胶?jiǎn)介 108
6.2  向?qū)Ｊ降娜蝿?wù)設(shè)計(jì) 108
6.2.1  任務(wù)系統(tǒng)核心模塊代碼 108
6.2.2  老工人NPC的控制代碼 117
6.2.3  路徑代碼 126
6.2.4  avatar跟隨NPC代碼實(shí)現(xiàn) 127
6.3  向?qū)Ｊ降脑O(shè)備操作 129
6.3.1  InteractiveObject 129
6.3.2  avatar的控制腳本 134
6.3.3  可交互物體的控制腳本 141
6.4  向?qū)Ｊ降奈淖终Z(yǔ)音 151
6.4.1  背景音樂控制 151
6.4.2  語(yǔ)音系統(tǒng) 152
6.4.3  文字系統(tǒng) 153
6.5  向?qū)Ｊ降拿姘逶O(shè)計(jì) 155
6.5.1  MsUi 156
6.5.2  UIButtonMessage 161
6.6  本章小結(jié) 164
第7章  煤層氣仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的人機(jī)交互 165
7.1  人機(jī)交互簡(jiǎn)介 165
7.2  人機(jī)交互的任務(wù)設(shè)計(jì) 166
7.3  人機(jī)交互的設(shè)備操作 172
7.3.1  抽油機(jī)單井場(chǎng)景中可交互物體的控制腳本 173
7.3.2  電潛泵單井基站場(chǎng)景中可交互物體的控制腳本 176
7.3.3  加壓站場(chǎng)景中可交互物體的控制腳本 185
7.4  人機(jī)交互的仿真系統(tǒng) 198
7.5  本章小結(jié) 202
第8章  數(shù)據(jù)手套相關(guān)技術(shù)的研究與應(yīng)用 203
8.1  數(shù)據(jù)手套簡(jiǎn)介 203
8.2  數(shù)據(jù)手套的工作原理和功能 204
8.2.1  數(shù)據(jù)手套的原理概述 204
8.2.2  5DT數(shù)據(jù)手套的原理和功能介紹 204
8.3  數(shù)據(jù)手套在系統(tǒng)中的應(yīng)用 206
8.3.1  DataGloveContent 206
8.3.2  DataGloveSupport 215
8.4  數(shù)據(jù)手套碰撞檢測(cè) 221
8.4.1  層次包圍盒 222
8.4.2  基于虛擬手的運(yùn)動(dòng)方向的動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)算法 225
8.5  本章小結(jié) 230
第9章  Kinect初探 231
9.1  Kinect硬件設(shè)備 232
9.1.1  核心芯片 234
9.1.2  攝像頭 234
9.1.3  麥克風(fēng)陣列 236
9.1.4  傳動(dòng)馬達(dá) 236
9.1.5  其他部件 237
9.2  Kinect工作原理 239
9.2.1  深度圖像成像原理 239
9.2.2  骨骼追蹤原理 240
9.3  Kinect底層開發(fā)接口 242
9.3.1  Kinect SDK系統(tǒng)架構(gòu) 243
9.3.2  數(shù)據(jù)流處理 244
9.3.3  骨骼追蹤 248
9.3.4  坐標(biāo)變換 252
9.4  本章小結(jié) 254
第10章  Kinect開發(fā)與應(yīng)用 255
10.1  結(jié)合Kinect和Adaboost算法的動(dòng)作識(shí)別開發(fā) 255
10.1.1  人體動(dòng)作識(shí)別的系統(tǒng)構(gòu)架 255
10.1.2  動(dòng)作特征曲線的獲取 257
10.1.3  動(dòng)作特征集與強(qiáng)分類器的獲取 260
10.1.4  動(dòng)作識(shí)別與結(jié)果分析 262
10.2  基于Kinect骨骼空間幾何角度的動(dòng)作識(shí)別開發(fā) 264
10.2.1  基于Kinect獲取骨骼數(shù)據(jù)及骨骼拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 264
10.2.2  提取感興趣骨骼關(guān)節(jié)點(diǎn)及定義骨骼向量 265
10.2.3  提取骨骼向量的方向余弦特征 266
10.2.4  采用支持向量機(jī)（SVM）訓(xùn)練 267
10.2.5  動(dòng)作識(shí)別結(jié)果分析 268
10.3  基于Kinect骨骼關(guān)節(jié)點(diǎn)空間位置的動(dòng)作識(shí)別開發(fā) 271
10.3.1  動(dòng)作的分類 271
10.3.2  單個(gè)動(dòng)作識(shí)別算法 272
10.3.3  動(dòng)作識(shí)別的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 277
10.4  Kinect在煤層氣仿真訓(xùn)練系統(tǒng)中的應(yīng)用開發(fā) 284
10.4.1  Kinect插件使用說(shuō)明 284
10.4.2  Kinect輸入系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 285
10.4.3  Kinect輸入系統(tǒng)具體設(shè)計(jì) 286
10.4.4  Kinect用戶操作說(shuō)明 302
10.5  本章小結(jié) 303
展望 304
參考文獻(xiàn) 306