虚拟现实技术与应用 9787302506355,7302506353

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在编写本书的过程中,笔者遵循普及与应用技能掌握的原则,注意在内容上力求严密性与系统性、新颖性与先进性;在表述上注重通俗易懂、循序渐进;在虚拟现实应用开发软件选择上,既考虑上述各专业读者的编程基础,又考虑了开发软件的先进性、专业领域应用的成熟性和广泛性。
《虚拟现实技术与应用》可作为高等院校制造业工科类、电子商务类专业的计算机辅助技术的教学用书,也可作为其他专业领域的虚拟现实技术爱好者的学习参考用书。若教学计划为40~50 学时,建议学习第1 章至第7 章;若教学计划为60~70 学时,建议学习第1 章至第8 章。

目录

目 录


第1章 虚拟现实技术概述 1
1.1 虚拟现实 1
1.1.1 虚拟现实的人机交互原理 1
1.1.2 虚拟现实分类 2
1.1.3 虚拟现实特征 3
1.2 虚拟现实系统的组成与类型 3
1.2.1 虚拟现实系统的组成 3
1.2.2 虚拟现实系统的类型 4
1.3 虚拟现实技术的发展历程 8
1.3.1 探索阶段 8
1.3.2 走向实用阶段 10
1.3.3 理论的完善和应用阶段 11
1.3.4 进入产业化发展阶段 11
1.4 虚拟现实技术的应用 12
1.5 虚拟现实技术的研究方向
和现状 16
1.5.1 虚拟现实技术的研究方向 16
1.5.2 国外研究现状 16
1.5.3 国内研究现状 18
1.6 虚拟现实技术的局限性与
技术瓶颈问题 19
思考题 20
第2章 虚拟现实系统的硬件设备 21
2.1 典型虚拟现实系统的硬件
配置 21
2.2 虚拟现实系统的立体显示
设备 24
2.2.1 人眼立体视觉形成原理 24
2.2.2 视觉的感知设备 25
2.3 听觉感知设备 36
2.3.1 人类听觉模型 36
2.3.2 听觉感知设备特性与分类 37
2.4 触觉和力反馈设备 39
2.4.1 触觉感知 39
2.4.2 几种触觉反馈设备 40
2.5 位置跟踪设备 47
2.5.1 位置跟踪设备概述 47
2.5.2 几种位置跟踪设备 49
2.5.3 跟踪设备的性能比较 60
2.5.4 常见的3D位置跟踪设备 60
2.6 动作捕捉系统 64
2.6.1 动作捕捉系统的分类 64
2.6.2 不同动作捕捉系统间的特性
比较 68
2.6.3 动作捕捉系统实际应用的
技术参数 69
2.7 面部表情捕获系统 71
2.8 嗅觉和味觉感知设备 72
2.8.1 嗅觉感知设备 72
2.8.2 味觉感知设备 72
2.9 其他交互设备 73
2.9.1 脑机交互装置 73
2.9.2 体感交互设备 74
2.10 虚拟现实的计算设备 75
2.10.1 高性能个人计算机与图像
加速卡 75
2.10.2 高性能图形工作站 76
2.10.3 高度并行的计算机(超级
计算机) 77
2.10.4 分布式网络计算机 78
2.11 虚拟现实系统的系统集成
设备 78
2.11.1 主被动立体信号转换器 79
2.11.2 无线彩色触摸屏智能中央
控制系统 79
思考题 80
第3章 虚拟现实系统的关键技术 81
3.1 视觉信息的3D显示技术 81
3.1.1 彩色眼镜法(分色法) 82
3.1.2 偏振光眼镜法(分光法) 83
3.1.3 串行式立体显示法(分时法,
快门式) 83
3.1.4 分波式立体显示法 84
3.1.5 不闪式3D显示技术 85
3.1.6 裸眼立体显示实现技术 85
3.1.7 全息摄影技术 87
3.2 虚拟现实系统中的虚拟环境
建模技术 87
3.2.1 几何建模技术 88
3.2.2 物理建模技术 90
3.2.3 行为建模技术 90
3.2.4 听觉的建模技术 91
3.2.5 气味的数字化技术 92
3.2.6 味觉的体验技术 93
3.3 真实感实时绘制技术 93
3.3.1 真实感绘制技术 93
3.3.2 基于几何图形的实时绘制
技术 94
3.3.3 基于图像的实时绘制技术 97
3.4 3D虚拟声音的实现技术 98
3.4.1 3D虚拟声音的概念与作用 98
3.4.2 3D虚拟声音的特征 99
3.4.3 语音识别技术 99
3.4.4 语音合成技术 100
3.5 人机自然交互与传感技术 100
3.5.1 人机交互的经历 100
3.5.2 手势识别技术 102
3.5.3 面部表情识别技术 102
3.5.4 眼动跟踪技术 103
3.5.5 触觉(力觉)反馈传感技术 104
3.6 实时碰撞检测技术 104
3.6.1 碰撞检测的要求 105
3.6.2 碰撞检测的实现方法 105
3.7 脑机交互技术 106
3.8 唇读识别技术 107
3.9 虚拟现实系统的集成技术 107
3.9.1 图像边缘融合与无缝拼接
技术 107
3.9.2 光谱分离立体成像技术 108
3.9.3 图像数字几何矫正技术 109
思考题 110
第4章 虚拟现实系统软件 111
4.1 构建虚拟环境的三维视觉
建模软件 111
4.1.1 实物虚化的3D视觉建模
软件 111
4.1.2 虚构的虚拟环境的3D视觉
建模软件 112
4.1.3 3ds Max建模软件 114
4.1.4 Multigen Creator建模
平台 115
4.2 虚拟现实开发软件 117
4.2.1 虚拟世界工具箱WTK 117
4.2.2 虚拟现实软件平台介绍 118
4.3 基于Web的3D建模技术
平台 120
4.3.1 Web3D的起源 120
4.3.2 Web3D的发展 120
4.3.3 Web3D的应用 121
4.3.4 Web3D的典型开发技术 121
4.3.5 Web3D的未来 126
思考题 127
第5章 全景摄影和全息投影技术 128
5.1 全景摄影技术概述 128
5.1.1 全景摄影技术的分类 129
5.1.2 全景摄影的发展前景 129
5.2 全景摄影硬件要求 130
5.2.1 全景摄影器材的认识 130
5.2.2 相机的节点位置 132
5.2.3 有变焦数码单反相机的
配置 134
5.2.4 无变焦数码单反相机的
配置 135
5.2.5 胶片单反机的配置 135
5.3 对象全景图制作软件 135
5.4 全景图拼接算法 139
5.5 全息投影技术 144
5.5.1 基本概念 144
5.5.2 发展历史 145
5.5.3 全息投影的技术原理 146
5.6 伪全息、伪立体投影(幻影
成像) 149
5.6.1 伪全息、伪立体投影(幻影
成像)原理 150
5.6.2 全息摄影技术设备 152
5.7 其他全息技术 154
思考题 154
第6章 增强现实技术 155
6.1 概述 155
6.1.1 技术原理与特征 155
6.1.2 增强现实、混合现实、虚拟
现实三者间的关系 156
6.1.3 VR、AR、MR之间的
区别 158
6.2 增强现实系统的组成形式 159
6.2.1 基于台式显示器的增强现实
系统 160
6.2.2 光学透视式增强现实系统 161
6.2.3 视频透视式增强现实系统 161
6.2.4 基于手持显示器的增强
现实系统 161
6.2.5 基于投影显示器的增强
现实系统 162
6.3 增强现实系统的关键技术 162
6.3.1 显示技术 163
6.3.2 注册技术 164
6.3.3 交互技术 166
6.3.4 虚实融合技术 167
6.3.5 增强虚拟环境技术 167
6.3.6 视频融合技术 168
6.3.7 移动互联网上的相关技术
与应用 169
6.4 增强现实技术应用领域 170
6.5 增强现实系统的软件平台 172
6.5.1 增强现实软件 173
6.5.2 EasyAR应用 175
6.6 增强现实系统的硬件 177
6.7 增强现实应用开发案例 183
6.7.1 基于ARToolKit编写AR
应用程序 183
6.7.2 样例程序分析 184
6.7.3 应用自己设计的模板图案标
识的AR应用程序开发 188
思考题 191
第7章 Cult3D软件与应用 192
7.1 Cult3D概述 192
7.1.1 Cult3D的特点、授权与
组成 192
7.1.2 Cult3D Designer 5.3主界面
窗口简介 193
7.1.3 基于Cult3D的虚拟现实
模型的开发流程 198
7.2 基于Cult3D 的物体虚拟现
实模型的开发实例 202
7.2.1 虚拟对象的三维展示 202
7.2.2 Cult3D的综合应用 210
思考题 225
第8章 EON Studio软件与应用 226
8.1 EON Studio安装 226
8.1.1 系统基本配置需求 226
8.1.2 安装过程 227
8.2 基本概念 229
8.2.1 功能节点说明 229
8.2.2 基础功能节点及其构成 230
8.2.3 常用节点介绍 231
8.2.4 节点的使用方法 231
8.2.5 元件的使用方法 233
8.3 创建应用程序 234
8.3.1 虚拟世界的坐标系统 234
8.3.2 创建应用程序的流程 235
8.3.3 导入场景对象 235
8.3.4 物体表面的修改 235
8.3.5 为物体添加动作 235
8.3.6 3D编辑工具 236
8.3.7 运行并保存应用程序 236
8.3.8 EON Studio的文件格式 236
8.4 EON Studio运行界面 237
8.4.1 下拉式菜单 237
8.4.2 工具条 240
8.5 EON Studio视窗 240
8.5.1 基础说明 240
8.5.2 EON Studio视窗类型 240
8.5.3 模拟树状结构 243
8.5.4 逻辑关系定义视窗 245
8.5.5 蝶状结构视窗 248
8.5.6 搜寻视窗 252
8.5.7 事件记录视窗 253
8.5.8 元件视窗 253
8.5.9 标准元件编辑视窗 260
8.6 导入3D物体 263
8.6.1 EON可支持的3D文件
格式 263
8.6.2 导入场景模型数据程序 264
8.6.3 导入3D Studio文件及其他
外挂程序转换格式 266
8.6.4 更多的导入程序 267
8.6.5 缺口移除精灵 269
8.6.6 脚本编辑器 270
8.7 EON节点和元件使用实例 271
8.7.1 EON Studio的基本节点 271
8.7.2 EON Studio的代理节点 287
8.7.3 EON Studio 5.2 的GUI
控制节点 302
8.7.4 EON Studio 5.2 的传感器
节点 303
8.7.5 EON Studio 5.2 的运动模型
节点 304
8.7.6 EON Studio 5.2的组合
节点 307
8.7.7 EON Studio 5.2的元件 309
8.8 EON Studio的综合应用 311
8.8.1 互动虚拟现实场景的设计 311
8.8.2 翻盖手机的虚拟展示模型
设计 325
思考题 334
参考文献 335



序言

前 言
源于科幻小说,融合光、机、电、人机工程学和信息技术(IT)及其相关技术的成果而发展起来的虚拟现实技术,如今已快速发展成新型信息技术产业。与此同时,虚拟现实技术也在各个领域得到重要的开发应用,其内涵与外延也在发展和变化着。
随着虚拟现实技术的迅速发展和广泛应用,各专业领域需要大量掌握虚拟现实技术理论知识和虚拟现实应用开发技能的人才。为此,许多专家学者编写出版了多种有关虚拟现实技术的图书,为推动我国虚拟现实技术人才的培养和促进虚拟现实技术发展做出了积极贡献。笔者在近十年来的教研实践过程中体会到制造业工科类专业(含工业设计专业)、电子商务类专业读者普遍存在软件编程基础弱等特点,有鉴于此,笔者试图面向这些专业的读者编写一本既可被用来系统学习虚拟现实概念、虚拟现实技术及其相关技术原理等理论知识,又能从中掌握几乎无须编程的开发领域虚拟现实应用技能的教学参考书。
在编写《虚拟现实技术与应用》的过程中,笔者遵循普及与应用技能掌握的原则,注意在内容上力求严密性与系统性、新颖性与先进性;在表述上注重通俗易懂、循序渐进;在虚拟现实应用开发软件选择上,既考虑上述各专业读者的编程基础,又考虑了开发软件的先进性、专业领域应用的成熟性和广泛性。
全书共8章。第1章为虚拟现实技术概述,第2章介绍了虚拟现实系统的硬件设备,第3章介绍了虚拟现实系统的关键技术,第4章介绍了虚拟现实系统软件,第5章介绍了全景摄影和全息投影技术,第6章介绍了增强现实技术,第7章介绍了Cult3D软件与应用,第8章介绍了EON Studio软件与应用。
《虚拟现实技术与应用》可作为高等院校制造业工科类、电子商务类专业的计算机辅助技术的教学用书,也可作为其他专业领域的虚拟现实技术爱好者的学习参考用书。若教学计划为40~50学时,建议学习第1章至第7章;若教学计划为60~70学时,建议学习第1章至第8章。
在编写《虚拟现实技术与应用》的过程中,借鉴了国内外许多专家、学者的观点,参考引用了许多相关教材、专著、网络资料,在此向有关作者一并表示崇高的敬意和衷心的感谢。本教材得到深圳大学教材出版基金资助,谨此表示衷心感谢。
由于编者水平有限且时间仓促,书中难免有不足之处,恳请各位专家、读者批评指正。
《虚拟现实技术与应用》学习素材下载:

王贤坤
2018年3月于鹏城
ISBN9787302506355,7302506353
出版社清华大学出版社有限公司
作者王贤坤
尺寸16