虚拟现实与娱乐仿真器

介绍使用虚拟现实技术在娱乐仿真器中的应用,提出技术难点,并给出几种已开发的产品。     

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。     

虚拟座舱系统中精确和谐的空间感研究

在以“人”的感受为核心的VR应用系统中,空间一致感是实现高度“沉浸感”的基本核心要素之一。以虚拟飞行座舱系统为例,着重讨论在基于头盔显示器(HMD)的高沉浸感VR系统中,使用者在进行场景漫游和虚拟操作时的空间一致性及和谐感受的问题。通过实验和理论分析相结合的方法,详细分析影响用户空间一致感受各环节的变换原理,分析误差影响,然后针对不同类型和不同来源的误差提出了相应的校准和补偿的方法。由于该系统的典型性,得出的结论和方法在VR系统中具有很强的普遍性。     

多联邦系统构建原则和时间延迟的探讨研究

在实际仿真应用中，有时单纯的一个基于HLA的联邦不能满足仿真任务要求，需要构建一个复杂的分布仿真系统来完成仿真任务，复杂分布仿真系统可以分为多联邦协同仿真系统，多协议复合系统，平台级和聚合级混合仿真系统。本文研究了通过使用PROXY构建的由多联邦系统组成复杂HLA系统的构建原则，并分析了多联邦系统中数据传输的时间延迟问题。     

虚拟现实中的实时特效系统

利用粒子系统、动态贴图、分形仿真等关键技术设计一个虚拟现实特效系统MagiFx。基于插件式设计思想,使用面向对象分析方法和分层结构进行设计,对场景中的对象采用树状结构、空间二叉树等可选结构进行场景的管理。该系统很好的扩展了传统的几何/渲染流程,提供与流行建模软件的模型接口,具有良好的移植性、内部资源可管理性和数据交换方式等问题,适用于军事(野战仿真)、工业和游戏中的特殊效果处理。     

声引信虚拟现实系统研究

用于被动声引信设计的虚拟现实系统(AFVRS)是基于PC和局域网(LAN)的分布式虚拟现实系统。其结构的设计基于面向对象的思想。对其基本结构对象的功能及对象之间的关系进行详细的阐述是本文的主要内容。     

虚拟现实技术在士兵系统研制中的应用

首先简要介绍了士兵系统的基本概念,然后,对研制过程中应用虚拟现实技术的必要性和可行性进行了分析,最后,对虚拟现实技术在研制中的需求作了初步分配年,为下一步将虚拟现实技术应用到士兵系统研制中奠定了基础。     

户外增强现实系统关键技术及其应用的研究

增强现实技术是虚拟现实技术发展的一个重要分支，具有虚实结合、实时交互、三维注册的新特点，户外增强现实系统是近年来增强现实技术方面的一个新的研究方向，建立一个成功的户外增强现实系统的的最大障碍是缺少在户外条件下的准确跟踪技术。本文分析了实现户外增强现实系统的关键技术及其与室内增强现实系统的区别并讨论了户外增强现实系统的进展及应用。     

分布式虚拟现实水声对抗系统的研究

通过对分布式虚拟现实(DVR)和多媒体数据库技术的研究,开发了一个以现代海战为背景的虚拟战场系统,该系统可作为水下武器的性能检验以及平时的战术模拟演练的平台。     

虚拟现实系统中的可见光成像仿真

对虚拟现实系统来说，画面的逼真程度是其能否为使用者提供良好沉浸感的关键。传统的计算机小孔成像模型因缺乏必要的深度信息，不能满足医学、军事等领域的仿真需求。结合真实透镜成像系统的光学原理，对原有计算机戍像模型进行了一定的补充和修改，提出透镜戍像系统数学模型，并具体解释了如何将透镜系统中的焦距、光圈、弥散圈、景深等概念映射到计算机戍像过程当中。随着科学技术不断发展，可编程图形硬件的出现使得大量的图形计算从CPU转移至GPU成为可能。介绍了一种对透镜成像系统数学模型的实现方法，它充分利用图形处理器（GPU）的多纹理技术和可编程性，不仅获得更真实的图像效果，且满足实时性要求，可以在虚拟现实系统中应用。     

VR技术在力觉临场感遥控作业系统中的应用研究

目前虚拟现实（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ简称ＶＲ）技术应用到力觉临场感遥控作业系统,可以有效地解决系统的时延问题。本文首先研究了遥控作业虚拟现实系统的构成和实现原理,然后针对力觉临场感遥控作业系统时延问题,建立了力觉临场感遥控作业虚拟现实系统,阐述了虚拟力的产生以及虚拟接触的检测,最后提出了一种力觉虚拟现实实现算法,并构造实验系统验证了该算法克服系统时延影响的有效性。     

基于增强现实的机器人遥操作系统研究

在遥操作系统中,预测仿真中存在的建模误差和运动累计误差严重影响遥操作的安全性、精度和效率。采用增强现实技术可以有效地解决该问题。采用视频融合和物体定位技术,操作者可以方便地对比仿真规划结果和实际机器人执行结果之间的差异,并可以通过修正和更新仿真模型来补偿建模误差和运动累积误差。实验结果表明该系统不但可以有效地消除通讯时延的影响,还可以提高遥操作的精度和效率。     

基于虚拟现实的临场感遥控作业系统研究

虚拟现实技术是目前解决临场感遥控作业系统中时延问题的有力手段。本文将虚拟现实技术应用于遥控作业系统,首先建立了遥控作业虚拟现实系统,然后着重阐述了视觉和力觉虚拟现实以及虚拟环境和虚拟手的建模与修正,最后对基于虚拟现实的临场感遥控作业系统研究工作进行了展望。     

用ANN模型扩展COMGIS系统的地震灾害模拟仿真功能

利用组件式GIS(COMGIS)技术来开发结合了专业震害分析模型的城市地震灾害模拟仿真系统,在VB下调用Matlab的神经网络工具箱来扩展GIS的地震灾害模拟仿真功能。研究表明:设定地震可随机输入,在系统菜单下直接调用水平成层土地震反应分析程序SHAKE91来计算出与设定震级相对应的场地土层地震动参数;实现了基于BP神经网络的震害模拟仿真模型在COMGIS系统中的模块化;系统的GIS空间分析功能可使模拟仿真结果与空间信息相匹配,实现了随机假定地震下城市潜在地震灾害的快速评估。     

地震救援虚拟仿真系统中虚拟手的操作

对虚拟手操作进行了分类,用Creator软件建立了虚拟手几何模型。分析并总结了地震现场救援虚拟仿真系统中虚拟手对救援装备的三种操作方式,即对杆状物的掌抓取、对按钮的指尖推动和对开关(旋钮)的指侧面抓取。在Vega环境下,提出了适合每种基本操作的通用碰撞检测方式和通用的相交矢量放置模式,保证了虚拟手操作的逼真度和实时性,并实现了虚拟手对三种类型救援装备的抓取、移动和释放。虚拟手对三种装备的操作同样适用于其它装备。     

基于虚拟现实技术的船艇航行训练仿真系统的研究

介绍了虚拟现实技术在船艇航行训练仿真系统中的应用,叙述了船艇运动方程的建模、海洋虚拟环境建模以及人机交互界面的构建,对三维鼠标与数据手套的应用、视点与虚拟手的控制、海底地形建模与碰撞检测技术等进行探讨,解决了船艇航行的运动仿真、环境仿真以及实物仿真等问题。     

虚拟现实技术在选煤中的应用研究

在充分研究选煤生产过程及其特点的基础上,探讨通过建立选煤工艺过程逻辑框架结构,并分层填充设备单元和接口部件来构造选煤企业的虚拟选煤的主体工艺流程;在总结煤炭颗粒在介质中的运动规律的基础上,建立智能化的粒子运动模型,来研究粒子在典型的工艺设备(如:跳汰机)中的运动和分层机理,为选煤技术的研究和选煤企业选工艺参数的选择和设备控制参数调节提供一种新的方法和途径。     

基于虚拟现实技术的居家火灾逃生系统的研究

火灾逃生教育具有重要的现实意义,但在现实生活中,面向公众的火灾逃生演练通常花费很大。虚拟现实技术也能模拟火灾场景,可以增强逃生教育的效果,同时能大大降低训练的费用。建立了面向火灾逃生训练的虚拟现实原型系统,我们编制了集粒子动画和声音于一体的游戏风格图形界面,用户可以控制替身在虚拟火灾场景中逃生,替身的运动采用骨骼动画实现,我们使用面部表情图片来描述替身的情绪状态。初步的实验结果表明,该演示系统能够使火灾逃生演练变得更形象。