虚拟现实及其应用
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基本信息
- 作者： 洪炳鎔 蔡则苏 唐好选
- 出版社：国防工业出版社
- ISBN：7118038687
- 上架时间：2005-7-11
- 出版日期：2005 年5月
- 开本：16开
- 页码：237
- 版次：1-1
- 所属分类：
计算机 > 计算机控制与仿真 > 系统仿真/虚拟现实
教材 > 教材汇编分册 > 高等理工
本版教材征订号：0046090902-1
内容简介回到顶部↑
虚拟现实技术是一种模拟人在自然环境中的视觉、听觉、触觉和力觉等行为的高度逼真的人机交互技术，是利用人类感知能力和操纵能力的新方法。它能使计算机从一种只用键盘、鼠标进行操作的设备变成可以进行自然交互的系统和环境，使操作者有一种身临其境的感觉。根据虚拟现实的研究内容本书分为虚拟现实的基础知识和虚拟现实的应用两大部分，系统介绍了虚拟现实系统的构成原理及相关的图形学知识，为了便于读者将虚拟现实的基本理沦和实际应用相对照，书中详细介绍了虚拟现实在几个方面的应用。
本书可以作为计算机科学、机电一体化、人机交互、智能机器人、仿真技术等有关专业的大学高年级学生和研究生的教学和自学教材使用，也可以供以上领域中的科研工作者参考。
本书可以作为计算机科学、机电一体化、人机交互、智能机器人、仿真技术等有关专业的大学高年级学生和研究生的教学和自学教材使用，也可以供以上领域中的科研工作者参考。
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第1章 虚拟现实技术导论
1.1 引言
1.2 虚拟现实的概念
1.3 虚拟现实系统的构成及主要研究内容
1.4 人类的环境感知与虚拟环境
1.4.1 视觉
1.4.2 听觉
1.4.3 力觉反馈和触觉感知
1.5 虚拟现实技术的研究基础
1.6 虚拟现实技术的发展
1.7 虚拟现实的应用领域
第2章 虚拟现实系统的构成原理
1.1 引言
2.2 虚拟现实系统的构成
2.2.1 虚拟环境
2.2.2 计算机环境
2.2.3 虚拟现实技术
2.2.4 交互作用方式
2.3 虚拟现实的硬件系统
2.3.1 传感器
1.1 引言
1.2 虚拟现实的概念
1.3 虚拟现实系统的构成及主要研究内容
1.4 人类的环境感知与虚拟环境
1.4.1 视觉
1.4.2 听觉
1.4.3 力觉反馈和触觉感知
1.5 虚拟现实技术的研究基础
1.6 虚拟现实技术的发展
1.7 虚拟现实的应用领域
第2章 虚拟现实系统的构成原理
1.1 引言
2.2 虚拟现实系统的构成
2.2.1 虚拟环境
2.2.2 计算机环境
2.2.3 虚拟现实技术
2.2.4 交互作用方式
2.3 虚拟现实的硬件系统
2.3.1 传感器
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虚拟现实(Virtualt Reality，以下简称VR)技术是一种模拟人类视觉、听觉、力觉、触觉等感知行为的高度逼真的人机交互技术，是在数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、人一机接口技术、计算机仿真技术及传感器技术等许多信息技术基础上发展起来的一门多学科的交叉技术。虽然该技术的相关研究早在20世纪60年代初已开始，但直到90年代初，随着计算机硬件技术的飞速发展，这项技术才得到了长足的进步。和其他各种各样的新兴交叉学科一样，虚拟现实技术具有非常丰富的内涵，它吸引了各领域的科学家与工程技术人员投入到这一新领域进行研究。
尽管目前对VR有各种提法，但实际上它与传统的模拟技术完全不同，它是将环境模拟和视景仿真及系统仿真合而为一，并利用头盔显示器、立体眼镜、数据服、立体声耳机、数据手套和脚踏板等传感装置，把操作者与计算机生成的三维虚拟环境连接在一起，使人能够沉浸在这种模拟的世界中，并且可以通过多种感觉器官(例如视觉、听觉、力觉、触觉等)与它进行实时交互，并按照自己的意愿去改变虚拟环境。因此VR具有“3厂特点，即“沉浸(Immersion)”、“交互(Interaction)”和“想象(Imagination)”。“沉浸”是指由计算机建立的三维虚拟环境能使人得到身临其境的体验；“交互”是指人类通过其自身的自然感觉功能，使用专用设备来对虚拟环境中的物体进行操作和观察；“想象”是进行虚拟现实系统设计的最关键问题之一。
VR技术涉及到计算机软硬件技术、控制技术、电子技术、通信技术、机电一体化技术、光学、声学、心理学、艺术等多学科，因此它是多种技术的集成。VR技术的应用前景十分广阔，归纳起来有5个方面的用途。首先是对物体的可造型性，即对物体的几何形态进行三维可视化，加上基本的图形处理后，使计算机显示的物体更逼真，从而让人更容易理解和操作。其次是可模拟性，即对物体的运动学与动力学建立模型，逼真地模拟物体的运动状态，从而用通过VR技术建立的虚拟样机检验新设计产品的可行性。，这种技术为设计与制造一体化带来新的变革。第三是可操作性，即对虚拟世界里的物体进行遥控，使该物体按人的意图运动。第四是可通信性，通过MB技术可克服由于语言、文化上的障碍而产生的交流方面的困难，并通过网络使远距离的现场如同处在同一地方那样容易交流。第五是可娱乐性，即以用户为中心可进行各种游戏。虚拟现实技术已在军事、航空、航天、教育、医疗、商业、制造、娱乐等方面得到广泛应用。由于虚拟现实技术可以解决许多至今无法解决的难题，所以由此带来的影响将是极其深刻的。可以预计，随着虚拟现实技术的不断发展，它将会带来新的技术革命。
本书的目的不在于对VR系统进行全面介绍，而在于重点突出理论研究与实际应用的结合，力争将自己的研究成果整理出来，抛砖引玉，以便读者借鉴并参考。
本书的主要内容取自作者在哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院为硕士、博士研究生开设的《虚拟现实及其应用》的课程讲义及相关博士论文的研究内容。在此基础上，还将“九五”国防预研项目《基于VR的虚拟战场基础技术研究》中所取得的研究成果收录在书中。本书中前4章主要涉及VR技术的基础理论，从第5章到第9章主要涉及应用研究，其中第5章由朱晓光博士编写，第6章由贺怀清博士编写，第7章由李华忠博士编写，第8章由唐好选博士编写，第9章由蔡则苏副教授编写。全书由蔡则苏和唐好选负责校对和修改，在编写此书的过程中得到航天部梁思礼院土的热情支持，在此表示衷心感谢。
虚拟现实技术是面向21世纪的一门高新技术，正处在飞速发展之中，如果本书能对研究和开发VR技术的青年、科学家和工程技术人员起到参考作用，我们将感到十分荣幸。由于水平有限，书中难免会有不足或错误之处，恳请读者给予批评指正，并可以通过电子邮件honsbr@hit．edu．cn与作者联系。
洪炳镕
于哈尔滨工业大学
尽管目前对VR有各种提法，但实际上它与传统的模拟技术完全不同，它是将环境模拟和视景仿真及系统仿真合而为一，并利用头盔显示器、立体眼镜、数据服、立体声耳机、数据手套和脚踏板等传感装置，把操作者与计算机生成的三维虚拟环境连接在一起，使人能够沉浸在这种模拟的世界中，并且可以通过多种感觉器官(例如视觉、听觉、力觉、触觉等)与它进行实时交互，并按照自己的意愿去改变虚拟环境。因此VR具有“3厂特点，即“沉浸(Immersion)”、“交互(Interaction)”和“想象(Imagination)”。“沉浸”是指由计算机建立的三维虚拟环境能使人得到身临其境的体验；“交互”是指人类通过其自身的自然感觉功能，使用专用设备来对虚拟环境中的物体进行操作和观察；“想象”是进行虚拟现实系统设计的最关键问题之一。
VR技术涉及到计算机软硬件技术、控制技术、电子技术、通信技术、机电一体化技术、光学、声学、心理学、艺术等多学科，因此它是多种技术的集成。VR技术的应用前景十分广阔，归纳起来有5个方面的用途。首先是对物体的可造型性，即对物体的几何形态进行三维可视化，加上基本的图形处理后，使计算机显示的物体更逼真，从而让人更容易理解和操作。其次是可模拟性，即对物体的运动学与动力学建立模型，逼真地模拟物体的运动状态，从而用通过VR技术建立的虚拟样机检验新设计产品的可行性。，这种技术为设计与制造一体化带来新的变革。第三是可操作性，即对虚拟世界里的物体进行遥控，使该物体按人的意图运动。第四是可通信性，通过MB技术可克服由于语言、文化上的障碍而产生的交流方面的困难，并通过网络使远距离的现场如同处在同一地方那样容易交流。第五是可娱乐性，即以用户为中心可进行各种游戏。虚拟现实技术已在军事、航空、航天、教育、医疗、商业、制造、娱乐等方面得到广泛应用。由于虚拟现实技术可以解决许多至今无法解决的难题，所以由此带来的影响将是极其深刻的。可以预计，随着虚拟现实技术的不断发展，它将会带来新的技术革命。
本书的目的不在于对VR系统进行全面介绍，而在于重点突出理论研究与实际应用的结合，力争将自己的研究成果整理出来，抛砖引玉，以便读者借鉴并参考。
本书的主要内容取自作者在哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院为硕士、博士研究生开设的《虚拟现实及其应用》的课程讲义及相关博士论文的研究内容。在此基础上，还将“九五”国防预研项目《基于VR的虚拟战场基础技术研究》中所取得的研究成果收录在书中。本书中前4章主要涉及VR技术的基础理论，从第5章到第9章主要涉及应用研究，其中第5章由朱晓光博士编写，第6章由贺怀清博士编写，第7章由李华忠博士编写，第8章由唐好选博士编写，第9章由蔡则苏副教授编写。全书由蔡则苏和唐好选负责校对和修改，在编写此书的过程中得到航天部梁思礼院土的热情支持，在此表示衷心感谢。
虚拟现实技术是面向21世纪的一门高新技术，正处在飞速发展之中，如果本书能对研究和开发VR技术的青年、科学家和工程技术人员起到参考作用，我们将感到十分荣幸。由于水平有限，书中难免会有不足或错误之处，恳请读者给予批评指正，并可以通过电子邮件honsbr@hit．edu．cn与作者联系。
洪炳镕
于哈尔滨工业大学
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