虛拟现实技术要点小结.docVIP

虚拟现实技术要点小结 1.Virtual Reality ：用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界；让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和交互考察。 2.虚拟现实系统具有四个重要特征：临境性，交互性，想象性，多感知性。 3.虚拟现实系统包含：虚拟世界（包含三维模型或环境定义的数据库）；虚拟现实软件（提供实时观察和参与虚拟世界的能力）；计算机；输入设备；输出设备。 4.虚拟现实系统类型：桌面虚拟现实系统，沉浸式虚拟现实系统，分布式虚拟现实系统，混合虚拟现实系统。 5.虚拟现实的硬件：跟踪系统；知觉系统；音频系统；图像生成与显示系统。 6.位置跟踪技术：a.磁跟踪技术：用磁场进行位置和方位跟踪，优点是不受视线阻挡的限制，适用于手的跟踪。 b.光学跟踪技术 c.机械跟踪技术 d.声学跟踪技术 e.惯性位置跟踪技术。 7.VR系统中人的因素：眼睛（信息量最大），耳朵，身体感觉，平衡和运动眩晕。 眼睛—视觉暂留：视网膜的电化学现象造成的视觉的反应时间。 眼睛—临界熔合频率（Critical Fusion Fregnency，CFF）效果会产生把离散图像序列组合成连续视觉的能力，CFF最低20Hz，并取决于图像尺寸与亮度。 眼睛—立体视觉 8.MultiGen软件：3DMax，VRML，OpenGL等。 9.基于几何的传统计算机图形学建模方法：a.真实感图形的实时绘制；b.多层次细节模型（LOD）；c.碰撞检测。 10.LOD（Level of Detail，多层次细节模型） 技术：a.在图形绘制时，通常将连续曲面离散为一系列的多边形或三角形，三角面片是图形系统中通用的绘图元语。 b.三角形数目越多，场景中几何模型的描述和绘制质量越高，但同时绘制速度越慢。 基本思想：a.对场景中的不同物体或物体的不同部分，采用不同的细节描述方法； b.在绘制时，如果一个物体离视点比较远，或物体比较小，用较粗的LOD模型绘制； c.反之，如果一个物体离视点比较近，或物体比较大，则必须用较精细的LOD模型绘制； d.运动的物体，对运动速度快或者运动中的物体，采用较粗的LOD，对静止的物体，采用较细的LOD。 11.碰撞检测技术：在虚拟环境中，由于用户的交互和物体的运动，物体间经常可能发生碰撞，此时为了保持环境的真实性，需要及时检测这些碰撞，并计算相应的碰撞反应，更新绘制结果，否则，物体间会出现穿透现象，破获虚拟环境的真实感和用回的沉浸感。 12.虚拟现实的应用：a.数字工程 b.专项应用：建筑环境；电力管理；矿产资源；水资源与水环境；大气与海洋；交通模拟与管理；战场模拟；古地理环境重建；E-Life。 13.数字地球的技术支撑：信息高速公路，计算机宽带高速网络技术，高分辨率卫星影像，空间信息技术，大容量数据处理与存储技术，科学计算及可视化，虚拟现实技术。 14.地形三维显示中的数据类型：矢量型和栅格型两大类。矢量型数据主要包括：等高线矢量数据。 栅格数据主要包括：数字高程模型DEM，纹理图像数据。 15.DEM数据获取：a.野外实地直接测量得到； b.利用摄影测量方法获取； c.从地形图中采集。 其他获取DEM的方法：用航天遥感立体像对获取DEM；INSAR（干涉合成孔径雷达）获取DEM；激光扫描测高仪等。 三种获取DEM数据方法的区别：野外实地直接测量适用于大比例尺、精度要求高、采集面积范围较小，优点是可以获取高精度的DEM数据，缺点是劳动强度较大、效率较低，仅适用于小范围面积内作业。利用摄影测量的方法获取数据较快、周期短，但是数据源获取的成本较高、采集作业要求具备专业的仪器设备和训练有素的摄影测量专业技术人员。 采用从地形图上获取DEM所需的数据源容易获取，对采集作业所需的仪器设备和作业人员的要求也不太高，采集速度也比较快，易于进行大批量作业，但是它的精度最低。 16.DEM的获取与建立：规则格网，不规则三角形，混合数据模型。(详细的自己了解) 17.地形三维显示的基本过程：a.数据准备；b.DEM递归细分；c.透视投影变换；d.光照模型；e.消隐和裁剪；f.图形绘制和存贮；g.三维图形的后处理；h.基于三维地形图的分析。 18.DEM的递归分析原理：首先对DEM每一格网进行细分，第i次细分后得到4i个子格网，每子格网的节点的高程和平面位置有上一级网格结点经双线性内插得到。递归终止的标准是每个子格网在计算机屏幕上的投影面积在4个像素之内。递归细分的次数可由程序控制，然后对于每个子格网用两条对角线分为四个三角形，格网中线点的坐标由四周网格结点内插得到。 19.投影变换数学模型：如下图，DEM中任一点M在地面坐标系OT－XTYTZT，a中的坐标为（Xm,Ym，Zm），它