虛擬現(xiàn)實理論與實踐

第1章虛擬現(xiàn)實概述1 1.1虛擬現(xiàn)實的基本概念1 1.2虛擬現(xiàn)實的特點2 1.3虛擬現(xiàn)實技術(shù)的意義2 1.4虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組成3 1.5虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類4 1.6虛擬現(xiàn)實設(shè)備6 1.7虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用研究6 1.7.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市規(guī)劃領(lǐng)域中的應(yīng)用7 1.7.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計中的應(yīng)用7 1.7.3虛擬現(xiàn)實技術(shù)在房產(chǎn)開發(fā)中的應(yīng)用8 1.7.4虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)仿真中的應(yīng)用9 1.7.5虛擬現(xiàn)實技術(shù)在文物古跡中的應(yīng)用9 1.7.6虛擬現(xiàn)實技術(shù)在虛擬社區(qū)中的應(yīng)用10 1.7.7虛擬現(xiàn)實技術(shù)在道路橋梁中的應(yīng)用11 1.8虛擬現(xiàn)實的技術(shù)瓶頸12 1.9增強現(xiàn)實13 1.9.1增強現(xiàn)實的概念13 1.9.2增強現(xiàn)實的形式14 1.9.3增強現(xiàn)實的實現(xiàn)方法16 1.9.4增強現(xiàn)實的實現(xiàn)方式17 1.9.5VR與AR/MR17 參考文獻20 第2章虛擬現(xiàn)實關(guān)鍵技術(shù)21 2.1計算機視覺21 2.2虛擬現(xiàn)實的基本原理23 2.3基于圖像繪制的虛擬現(xiàn)實技術(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)實系統(tǒng)37 2.5碰撞檢測技術(shù)44 2.6人機交互技術(shù)46 2.6.1Unity3D46 2.6.2VRPlatform50 2.6.3Virtools50 2.6.4Quest3D51 參考文獻52 虛擬現(xiàn)實理論與實踐目錄 第3章虛擬現(xiàn)實三維建模技術(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)實建模原則61 3.6.2導(dǎo)入模型常見問題61 3.6.3三維模型優(yōu)化方法62 參考文獻65 第4章虛擬現(xiàn)實人機交互66 4.1人機交互66 4.2人機交互研究現(xiàn)狀66 4.3虛擬現(xiàn)實技術(shù)在人機交互中的優(yōu)勢67 4.4虛擬現(xiàn)實人機交互的發(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89 4.5.9粒子系統(tǒng)92 參考文獻99 第5章虛擬交互式教學(xué)輔助系統(tǒng)100 5.1飛機引擎拆裝工程背景100 5.2飛機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飛機引擎三維拆裝虛擬交互系統(tǒng)設(shè)計104 5.3.1用戶登錄場景設(shè)計105 5.3.2選擇系統(tǒng)場景110 5.3.3異步加載場景112 5.3.4主場景的編寫——三維交互類場景系統(tǒng)112 5.3.5主場景的編寫——三維自動交互類場景系統(tǒng)121 參考文獻123 第6章交互式室內(nèi)外虛擬漫游系統(tǒng)124 6.1虛擬場景漫游的開發(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場景簡化的細(xì)節(jié)層次技術(shù)126 6.2.2碰撞檢測技術(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)計流程140 6.5交互式漫游系統(tǒng)設(shè)計141 6.5.1功能需求141 6.5.2系統(tǒng)設(shè)計142 6.5.3交互設(shè)計143 6.6交互式漫游系統(tǒng)實現(xiàn)144 6.6.1交互式界面實現(xiàn)144 6.6.2室內(nèi)漫游實現(xiàn)150 6.6.3室外漫游實現(xiàn)163 參考文獻164 第7章在線虛擬房地產(chǎn)展銷系統(tǒng)應(yīng)用165 7.1在線虛擬房地產(chǎn)展銷系統(tǒng)工程背景165 7.1.1傳統(tǒng)銷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)展銷系統(tǒng)功能需求166 7.1.3在線虛擬房地產(chǎn)展銷系統(tǒng)項目特點166 7.2在線虛擬房地產(chǎn)展銷系統(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存儲子系統(tǒng)168 7.3在線虛擬房地產(chǎn)展銷系統(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)模型和場景設(shè)計169 7.4.1小區(qū)CAD建模169 7.4.2搭建綜合場景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171 7.5.1程序整體架構(gòu)172 7.5.2序列幀動畫調(diào)用172 7.5.3場景中的行走攝像機172 7.5.4場景材質(zhì)與模型替換174 7.5.5銷控表設(shè)計175 7.5.6房貸計算器設(shè)計176 7.5.7自動截圖功能截圖176 7.6虛擬交互功能系統(tǒng)實現(xiàn)178 7.6.1界面設(shè)計178 7.6.2展示子系統(tǒng)實現(xiàn)183 7.6.3交互子系統(tǒng)185 7.6.4存儲子系統(tǒng)185 7.7系統(tǒng)調(diào)試與運行185 7.7.1功能測試185 7.7.2系統(tǒng)測試192 參考文獻196 第8章古建筑數(shù)字化保護系統(tǒng)197 8.1古建筑數(shù)字化保護工程背景197 8.1.1古建筑數(shù)字化保護的目的198 8.1.2古建筑數(shù)字化保護的意義198 8.1.3古建筑數(shù)字化保護的內(nèi)容199 8.2古建筑的保護研究現(xiàn)狀199 8.2.1傳統(tǒng)的古建筑保護方式以及存在的問題199 8.2.2數(shù)字化保護古建筑的方式200 8.3數(shù)字化保護的關(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)字化場景設(shè)計201 8.4.1現(xiàn)場照片采集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207 8.5.1場景檢查207 8.5.2添加相機207 8.5.3設(shè)置路徑動畫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210 8.5.7運行預(yù)覽211 8.5.8項目設(shè)置211 8.5.9編譯文件212 8.5.10系統(tǒng)運行212 參考文獻213 第9章智慧城市環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)214 9.1智慧城市環(huán)保監(jiān)測工程背景214 9.2智慧城市環(huán)保監(jiān)測的意義214 9.3智慧城市環(huán)保監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)215 9.3.1系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境215 9.3.2C#語言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)測需求分析217 9.5智慧城市環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計218 9.6智慧城市環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)218 9.6.1分屏控制模塊218 9.6.2環(huán)保監(jiān)測模塊221 9.6.3UI控制模塊230 9.7智慧城市環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)測試231 9.7.1測試說明231 9.7.2測試的結(jié)果232 9.7.3軟件測試的小結(jié)233 參考文獻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)開發(fā)背景235 10.2系統(tǒng)開發(fā)的意義235 10.3國內(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238 10.5.1系統(tǒng)總體設(shè)計目標(biāo)238 10.5.2三維景觀模型設(shè)計238 10.5.3交互界面設(shè)計240 10.5.4漫游交互功能設(shè)計241 10.6虛擬數(shù)字三維景觀系統(tǒng)實現(xiàn)241 10.6.1系統(tǒng)主界面實現(xiàn)241 10.6.2游覽選擇界面實現(xiàn)245 10.6.3景點概覽界面實現(xiàn)247 10.6.4自主游覽界面實現(xiàn)248 10.6.5景點游覽實現(xiàn)249 10.7運行程序并發(fā)布252 10.8虛擬數(shù)字三維景觀系統(tǒng)測試253 10.8.1測試目的與原則253 10.8.2測試方案253 10.8.3測試結(jié)果254 10.8.4測試總結(jié)256 參考文獻256 附錄A257 附錄A.1攝像機行走257 附錄A.2HTTP協(xié)議服務(wù)器259 附錄A.3讀取與寫入數(shù)據(jù)261 附錄A.4用戶登錄驗證265 附錄A.5IP設(shè)置267 附錄A.6序列幀動畫268 附錄A.7全景觀看271 附錄A.8相冊看圖274 附錄A.9換模型278 附錄A.10換材質(zhì)280 附錄A.11房貸計算器283