基于Steam VR的交互仿真水枪灭火训练系统设计

为节约消防训练资源,增加虚拟现实训练的沉浸感和体验感,设计了基于Steam VR的交互仿真水枪灭火训练系统。采用霍尔传感器、信号转换电路板等硬件采集传输仿真水枪的开关信号,利用Unity3D引擎结合VIVE头戴显示器搭建、呈现虚拟现实火灾场景,通过C#编程控制水枪与虚拟火灾场景进行交互,完成系统的设计。结果表明：仿真水枪替代VIVE手柄控制器进行交互训练,能极大地提高受训者的沉浸感和体验感,提升受训者使用消防多功能水枪进行灭火的能力。     

VRML场景中的智能替身研究

给出VRML场号中的智能替身模型，使得替身可以更好的理解用户的意图。首先，利用参数化的方法构造替身模型，使得用户可以更快捷的定制个性化的替身；在此基础上，分层次的动作模型实现了从高层的面向任务的动作到底层替身物理动作的高效分解与映射；最后，多通道的交互方式使得用户可以通过更自然的方式控制自己的替身。VRML场景中的智能替身研究为VRML多用户虚拟场景中替身交互，以及替身与场景交互的研究提供了基础。     

基于模板的可视化场景编辑器

将虚拟现实技术应用于科技展示领域,可以使科技展品具有更好的沉浸感、交互性、趣味性和教育性。由于虚拟现实类科技展品的需求量日益增加,且虚拟场景的变异性较大,因此为了提高生成场景工作的效率、降低编写生成场景代码的难度,基于面向科技展示的虚拟现实仿真平台AndShow_VRToolKit,将模板思想融入到场景组织模式——场景树,设计并实现了生成场景的集成开发环境——场景编辑器。在其中对声音、实体、灯光等节点模板进行组合、配置和管理,然后生成包含场景信息的场景描述模板文件,系统通过读取模板文件并再现最终的虚拟场景。实践证明了基于模板的可视化场景编辑器的应用价值。     

基于连续样条曲线的替身运动平滑过渡算法

网络虚拟场景中,替身作为用户在场景中的表现方式,可以在场景中运动并与其他用户的替身或事物进行交互,替身行为的逼真性直接影响到虚拟场景的逼真性。采用关节化的人体模型可以较有效地提高逼真度,但关节化的替身与非关节化的其他场景对象相比,在运动和交互过程中大大地增加了网络负载,因此需要采用DR算法来有效地减小网络通信负载。本文研究了适合于关节化人体模型的DR预测算法,分析了运用DR预测算法不可避免地产生的替身运动的不连贯性,在此基础上提出了一种基于连续样条曲线实现的平滑过渡算法,较好地解决了替身运动的平滑过渡问题。     

分布式虚拟战场环境—现代战争的实验场

概要分析了军事仿真训练和演练技术的发展,综述了不同阶段产生过重要影响的有代表性的军事仿真训练和演练系统;介绍了我国自主研究开发的分布式虚拟战场集成环境DVENET;最后,指出了分布式虚拟现实技术研究中有待解决的几个问题。     

虚拟现实中的基于图像绘制技术综述

基于图像绘制技术为虚拟现实系统提供了更加可靠、真实、快捷的虚拟场景构建方案。虚拟场景的基于图像建模、支持基于图像的场景控制以及基于图像实时动态分布协同工作等技术领域成为了基于图像绘制技术在虚拟现实应用中的三个主要发展方向。按照面向虚拟现实应用流程和系统结构分类,讨论现有的基于图像绘制技术发展状况,分析各技术的原理以及优缺点,最后提出了面向虚拟现实应用的基于图像绘制技术的拓展方向。     

虚拟座舱实时视景仿真系统的设计与实现

本文首先阐述了虚拟现实技术在虚拟座舱视景仿真领域的应用，并通过三维可视数据库对物体及地形场景进行了建模，然后利用实时开发应用程序对场景动画进行驱动，最后实现了虚拟座舱的实时视景仿真系统。该系统可以完全满足虚拟座舱实时性的要求，为研究座舱仿真系统的视景实时生成问题提出了新的解决方案。     

变电站仿真中虚拟现实场景与实时监控的连接

变电站实时监控系统是变电站重要组成部分,它与虚拟现实场景相结合可以提供更加真实的仿真环境,达到更好的培训目的。研究了变电站仿真系统中实时后台监控程序和虚拟现实场景两者之间数据通信的方法。使虚拟现实场景与后台监控程序上的操作互相同步反应,以实现有效的交互式变电站仿真系统。并以实例详细阐述了采用模拟通信程序结合变电站仿真程序,按照IEC870-5-103规约进行数据传输,实现虚拟现实场景与后台监控程序连接的过程。     

洗消分队战术技术仿真训练系统研究

简介了系统的基本架构,分析了研究过程中使用的主要关键技术:基于XML的三维场景生成与行动规划、基于目标对象表面分解的碰撞检测、基于骨骼动画的虚拟人动作控制、基于层次分析法的训练评估。洗消分队战术技术仿真训练系统集战术训练和技术训练于一体。实际应用表明,除降低训练成本、提高训练效率外,该系统还可以根据训练目的灵活集成与扩展。采用的关键技术可以作为解决仿真领域中场景自动生成与行动规划、精确碰撞检测、虚拟人行为控制、训练评估等问题时的有益参考。     

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。     

基于手势控制的虚拟绘画室

介绍基于手势识别虚拟绘画室系统,在系统中多个用户通过分散终端佩戴相应的虚拟现实设备,进入一个统一的虚拟绘画室,在共同的虚拟画板上创作图画。运行过程中,用户通过手势直接控制绘画效果,化身动作通过实时动画技术,即时体现人物位移,有着极为强烈的体验感,是系统的最大特色。     

面向虚拟环境的场景管理关键技术及其实现研究

研究面向虚拟环境的场景管理关键技术并加以实现。构建了一种能有效描述大规模虚拟环境的场景图和基于该场景图的场景二叉树(SBSP)，以此为基础，实施了场景管理与绘制分离策略。提出一种基于多线程入口的大规模虚拟场景的实时调度方法，该方法由入口根据化身的运动对空间进行实时调度，能避免传统调度方法的复杂的多线程通信。以上述关键技术为核心，利用OpenGL和C 开发了虚拟环境原型InteVRl．0，该系统可实现大规模虚拟环境的场景管理和实时漫游。     

基于立体场景的人控交会对接仿真研究

传统的人控交会对接主要通过观察摄像机产生的十字靶标图像来完成,容易造成人的视觉误差,从而导致手动对接失败。结合图形学理论和虚拟现实技术构建的人控交会对接仿真系统为航天员实时提供逼真的虚拟立体场景,通过各种任务想定对航天员进行飞行任务训练。在实验过程中,航天员通过立体眼镜观察虚拟场景中飞行器的飞行状态,同时操作控制手柄改变飞行器的位置和姿态进行手动对接训练。通过不同的对接实验参数设置,航天员可以反复进行不同条件下的对接训练,而不需要执行空间飞行任务。实验结果表明基于立体场景的人控交会对接训练有较高的成功率。     

虚拟技术在道德教育中的运用

利用一般的虚拟技术以及虚拟现实技术，人们可以构建伦理训练的虚拟环境。在这样的虚拟环境中，人们可以设定各种各样的伦理关系、日常生活中可能发生的形形色色的道德难题。与传统的道德教育相比较，借助于虚拟技术的这种新型的道德教育方式可以产生更好的效果。     

增强现实系统中自适应光照调节技术研究

增强现实系统中要解决的关键问题之一是光照一致性,它是确保虚拟物体表面光照效果真实感,使其能和真实环境很好的融合的关键.系统中必须配合真实光源的情况,在虚拟物体上制作出明暗、反射、阴影等光照效果.通过对光照一致性问题以及由光照引起的相关问题的研究,引出了光照模型理论,推导了基于镜面反射的光照检测方法,研发了一个自适应的光照调节系统,较好解决了虚实场景的光照一致性,并且成功地将自适应的光照调节系统应用在基于投影的AR系统中,得到了良好的视觉效果.     

基于投影的增强现实系统中的光照技术研究

基于投影的增强现实系统是增强现实技术中的一个新的研究领域。针对基于投影增强现实技术的魔幻展台系统中的光照问题,我们提出了一套解决魔幻展台中真实场景与虚拟场景光照影响一致性的方法,给出了相关算法的关键代码,采用投影仪补充投射阴影的方法来实现虚拟物体的阴影制作,解决了真实场景与虚拟场景之间相互遮挡的问题,增强了魔幻展台中虚拟物体的真实感及与真实场景的一致性,取得了良好的效果。     

基于MPEG-4的三维人脸动画实现方法

三维人脸动画技术可以应用于虚拟现实、虚拟主持人、虚拟会议、辅助教学、医疗研究、电影制作、游戏娱乐等很多领域。本文介绍了基于MPEG-4标准的人脸动画的工作原理,改进了MPEG-4中已知FAP(人脸动画参数)值和FaceDefTables(人脸动画定义表),计算FAP控制区内点的坐标的算法。最后提出了一种构造人脸动画定义表的方法。该方法的操作结合了自动计算和手工调整,最后实现了以FAP作为参数驱动的三维人脸动画。     

油田安全作业虚拟仿真训练系统研究

利用虚拟现实技术构建油田安全作业虚拟仿真训练系统,提供交互式训练功能。提出了封闭式演示、指南式向导操作和开放式自由操作三种培训模式,给出了油田安全作业虚拟仿真训练系统的开发框架,定义了虚拟人基本动作及其参数化表示,解决了行为定义以及可重用性问题,并对虚拟人的操作手形进行了分类。最后从感知环境、行为控制、运动控制和碰撞检测四个方面分析了场景驱动执行引擎的功能,协调虚拟人和操作物体的交互活动,控制虚拟场景的变化。本系统的应用有效地解决了油田安全作业培训的成本、安全和效果问题。