虚拟现实系统

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