复杂虚拟场景构造及交互漫游实现研究

针对数字化博物馆和数字化校园中虚拟漫游的需要，根据虚拟现实中复杂虚拟场景漫游的特点，探讨了复杂虚拟场景构建及进行多通道交互漫游的若干技术问题。结合数字化博物馆及校园虚拟漫游系统的实践，给出了虚拟场景的构造过程，并通过立体显示等多通道交互技术实现了复杂场景的虚拟漫游。     

虚拟场景漫游系统的体系结构分析

虚拟场景技术是虚拟现实系统的重要组成部分，它负责解决虚拟现实中“视”的问题，是对系统沉浸感影响最大的一个模块。对虚拟场景技术的应用作了简单的介绍，阐述了其特点及与一般三维动画的区别，分析了其重要性。对虚拟场景漫游系统的一般结构进行了分析和描述，并从系统学的观点出发，解释了虚拟场景漫游系统构建过程中其组成模块之间的关系，同时，介绍了系统中地形匹配、线性交会检测、漫游控制及鼠标拾取等关键技术及其实现方法。     

基于网络的室内环境虚拟漫游系统

提出了一种新的基于客户端／服务器架的可用于室内环境虚拟漫游的实现方案，该方法首先根据面片的属性和用户提供的阈值，将场景中的面片进行剖分，建立面片之间的链接，并构造场景面片的θ-ψ面片链接表，然后对场景进行预绘制，并把绘制的结果保存在全景图中，漫游过程中利用全景图合成新视点的视图，存储全景图所需要的数据结构不大，漫游中只需要传递少量面片，适用于网上虚拟漫游系统。     

可漫游的虚拟场景建模与实现

虚拟现实是现代仿真技术的一个重要发展方向,在城市规划、环境保护、战场模拟、作战训练中可以很好地辅助决策。构造可漫游的虚拟场景是虚拟现实中最基本的、必不可少的一个环节。论文在简单介绍了构造虚拟场景的一般性步骤后,重点讨论了地形、天空体、地物地貌、自然现象等关键技术及漫游控制与漫游辅助工具的实现等。实践证明,所实现的虚拟场景在实时性与真实感方面均取得了不错的效果。     

虚拟场景展示系统研究

基于软件平台MultiGen Creator和Vega，开发出了集漫游、设计与一体的虚拟场景展示系统。文中分析了该系统实现的整体结构及开发过程，论述了仿真模型的获得、纹理的处理、模型的转换和简化等技术的实现，以及Vega中有关自由度控制、碰撞检测、输入控制、文字声音提示信息、地图提示功能、物体的拾取等编程设计。结果表明，开发的虚拟场景展示系统，可广泛用于建筑布局规划、房地产效果展示等领域，具有良好的市场前景。     

虚拟场景中自动漫游路径的多分辨率规划

在三维虚拟场景中，为了避免自动生成的漫游路径所引起的视觉抖动和场景跳变现象，增强漫游的真实感，提出了一种基于样条小波的多分辨率漫游路径生成方法，详细叙述了根据自动漫游过程中通道宽度的变化采用不同的分辨率来构造漫游路径的原理和具体实现。最后，给出了一个在船舶设计三维虚拟环境中漫游的实例，进一步说明该方法能够获得更加流畅的漫游路径，使漫游中的场景变化更加连续平滑。     

一种基于手势的虚拟场景交互方法

手势作为一种自然的交互方式,不但方便了人与计算机的交互,而且也是对传统鼠标和键盘交互方式的一种有益补充。提出一种基于手势的虚拟环境交互方法,首先对视频采集到的手势图像进行预处理,获得手势二值图像,根据二值图像计算Zernike归一化矩,以获得手势的特征信息;然后利用BP神经网络对手势进行识别;最后根据识别的结果,驱动视点运动,实现虚拟场景的漫游。实验结果表明,该方法具有识别率高和稳定性好的优点。     

基于OpenGL的机器人虚拟漫游系统开发

基于OpenGL图形库具有的强大三维渲染能力，开发了一个机器人虚拟漫游环境，提出了一种基于PC的机器人虚拟漫游框架，重点描述了建立三维场景及漫游系统中观察者与机器人的位置控制方法，实现了观察者与机器人的三种不同相对运动状态。实验结果表明，该系统取得了良好的仿真效果。     

一种三维虚拟场景自动漫游的快速路径规划算法

针对三维虚拟场景自动漫游的路径规划问题,提出了一种快速路径规划算法：橡皮筋算法。首先,介绍了基于栅格的环境信息表示,场景中的障碍物在场景投影图矩阵中以不同的颜色值表示并求得其绕障包围路线,在此基础上来求得局部避障路径,生成基本路径后用橡皮筋算法进行优化处理,求得从起始点到结束点的一条最优路径。该算法可用于复杂形体和运动物体的实时避障,且具有稳定性好、求解实际问题效率高的特点。     

基于鱼眼图像的虚拟漫游研究

根据鱼眼图像的有效区域为圆形,提出了扫描线逼近的轮廓提取算法,基于图像重叠部分亮度差最小的原理,确定了重叠区域,通过对重叠区域进行融合处理实现了鱼眼图像的缝合,最后直接从鱼眼图像上提取颜色信息,重新采样图像数据,实现了基于鱼眼图像的虚拟漫游。结果表明:能较大的提高漫游的实时性能,取得了良好的效果。     

虚拟现实训练系统中基于手势的人机交互

给出了虚拟手建模和数据手套校正的方法和步骤。通过数据手套与位置跟踪设备的结合使用,得到现实世界中手的姿势以及位置,并以此驱动虚拟世界中的虚拟手进行交互操作。运用神经网络和逻辑组合的方法分别对定义的静态手势和动态命令进行识别,形成相应的操作命令。为验证所提方法的有效性和实用性,将基于手势的人机交互技术应用于某型自行火炮的虚拟驾驶训练中,受训者可以像在真实世界中一样操纵虚拟训练环境中的虚拟物体和部件,取得了满意的训练效果。     

虚拟人行为交互方法研究

人体行为交互是人际之间除语音交互之外的一种重要交互方法。本文介绍了我们应用虚拟人合成技术实现人体行为交互的主要研究工作,以及这些研究成果在聋人手语(手势)交互、人脸表情与动画合成等方面的应用。     

虚拟操作训练系统中的人机交互技术研究

首先概要介绍了人机交互技术发展状况，接着针对某型武器系统虚拟训练系统给出了过程仿真模型，阐述了人机交互系统在过程仿真模型中的作用，在此基础上，重点介绍了依托位置跟踪器和数据手套等虚拟外设实现对虚拟实体进行直接操纵的过程和具体方法，最终实现了采用直接操纵交互技术的某型武器系统虚拟操作训练系统。     

基于X3D的虚拟场景交互架构的实现方法研究

在分析X3D(Extensible3D)与VRML异同点的基础上,对X3D的系统运行内部机制进行了讨论,并使用SAI(SceneAccessInterface)的方法对虚拟场景进行交互。对通过外部原型操作物体定性运动进行了分析,并说明了具体实现的方法。以X3D-EDIT作为原型系统的开发工具,给出了虚拟环境中实现人机交互的应用实例。     

基于VRML的可视化虚拟场景生成工具的研究

构造和生成VRML虚拟场景的流行工具和国内的研究多保持在用VRML文本编辑器直接书写程序的方式上，研究通过在场景上的图形操作，非编程地生成VRML场景的实现方法，并开发了一个实用系统。该方法不需要用户了解VRML语法，生成过程方便快捷。     

虚拟视景系统中粒子系统的接口设计与实现

介绍了粒子系统的基本原理和应用,利用面向对象技术的核心思想,针对粒子系统研究分散的现状,对多种已经实现了的粒子系统进行了集成,对粒子系统进行系统的集成和封装,使其模块化,形成了一个方便扩展易于移植容易扩展的粒子系统模块,可方便的用于视景仿真系统中。给出了粒子系统建模的接口定义及层次结构关系,统一了粒子系统模块的应用程序接口,并给出了一些具体应用。     

人机自然交互支持的3D虚拟教具设计

现有学习软件或虚拟教具存在交互方式不自然、抽象性差、不智能的缺点,应用基于自然的人机交互技术,以物理教学中的平抛运动教具作为实例,设计实现一种3D虚拟教具用以模拟教学过程中的真实教具。这种虚拟教具主要采用手势识别技术实现人和计算机的自然地交互,同时采用虚拟现实技术构建教具实体。应用人机自然交互技术支持的3D虚拟教具,具有交互方式自然、空间感强和抽象表现力强的特点,体现了和谐自然地人机交互方式在教育中的广泛应用前景。     

虚拟场景运动关系一致性研究

对虚拟环境进行研究是近年来计算机领域的一个热点，在虚拟环境中显示的图像要求清晰、连续，能尽可能真实的反映实际情况。因此，在开发汽车驾驶训练模拟器视景系统过程中，对场景运动关系一致性进行研究就显得尤其重要。文章研究了场景运动关系一致性的实现方法，并给出了一个场景运动关系一致性的实例，通过对仿真结果的分析，表明这种实现方法可以很好地解决场景运动关系一致性问题，能更进一步增强虚拟场景的“真实”效果。