虚拟现实技术论文解读
突出几何特征在局部匹配和相似性测定中的应用研
究
RAN GAL and DANIEL COHEN-OR
特拉维夫大学
这篇文章介绍了一个关于用三角网格模型表示的表面的局部匹配方法，我们的方法针对的是那些数字上和拓扑上不一致，但是大致相同的表面区域。我们介绍新的局部表面描述可以有效地表示表面的局部区域的几何形状，描述方法被独立地定义为基本三角，并且形成一个兼容的允许表面通过不同三角匹配的表示。为了应对大网格的局部匹配的结合复杂度，我们介绍关于突出几何特征的概念并且提出一个方法去构建他们。一个突出几何特征是不平滑局部形状的复合高级特征。我们展示了一些相关的突出几何特征能够很好地描述了表面给各种各样的相似性应用。匹配突出几何特征是基于建立旋转不变量特征的索引并且一个通过几何哈希散列加速的投票系统。我们用一些应用来证明我们方法的有效率性，如同计算自相似性，校准，子部分的相似性。
分类和主题描述：I.3.5[计算机图形]：计算几何和对象建模
通用术语：算法
附加关键词和短语：部分匹配，形状检索，突出特点，相似性，几何变换
1引言
在诸多需要用到大量几何应用的领域中，比如计算机视觉、机器人科学、分子生物学等，匹配是一项基础性的工作。近来，由于3D建模技术广阔的应用前景，关于3D图形检索技术的研究已经愈演愈烈。现在，研究方向主要集中在全局匹配上，即在所有的模型间计算并测定相似性。
局部匹配是一项匹配整体的一个元件或一定范围的工作。被匹配的部分没有预定义，因此可以是任何一个更大形状的一部分，匹配的方向和规模都没有限制。为了测量相似性，局部匹配需要提前搜索并预定义匹配元件，因此在操作中比整体匹配更困难。在这篇文章中，我们将主要关注以三角网络法为代表的表面局部匹配技术。
一般来说，定义一个关于人对于相似性觉知的测量标准还是很困难的。即使有现成的相似度测量方法，在众多具有不同表象的形状里匹配到目标也是一件有挑
战的事情。更何况在通往使局部匹配具备足够可操作性的道路上有很多巨大的错综复杂的障碍要跨越。例如，图1中的4朵荷花是佛像的一部分。匹配这些佛像需要搜索超过1M个关于佛像的三角模型。
我们注意到这些莲花都是残缺不均匀的，而且处于不同的方位，它们的程度也是事先不知道的。为了解决这个问题，我们通过图形的表面特征定义一个稀疏本地表面描述器群组.这些描述器代表了局部范围内的图形表面特征，这些本地的与潜在的三角测量模型独立定义，如此便建立了一个可通过潜在的不同的三角测量模型测量不同范围间相似性的兼容的表示。由于描述器的数量明显比之前少很多，因而大大减少了表面特征表述的组合复杂性。通过合理的设置描述器，能使这些描述器的描述能力十分的高效。然而，为了高效的实现对面积大，复杂程度高的表面进行局部匹配，这些描述器的数量依然显得庞大因而我们定义突出的几何特征这个概念以用来建立高水平的复合描述器。
突出的几何特征简而言之就是突出特征，由一簇描述表面重要范围的描述器组成。这些突出特征很好的定义了表面的典型特性，为图形的元件之间进行非整体
的相似性测量打下了基础。突出特征匹配能够适应很多棘手的应用，比如在简单的一个或几个表面找到相似的部分。仍旧以荷花的图形为例，在图1中，四朵荷花通过自相似性匹配被找到，也就是重要元件和其他元件在相同表面进行匹配。在本篇论文中，我们主要做如下研究：
——局部匹配：通过三角网络法解决局部匹配的问题，这种方法扩展了3D模型整体匹配的结果。
——本地表面描述器：介绍一种新型的本地表面描述器，该描述器能够更有效的编码表面的模块儿。它们与底层的三角独立，形成了一个稀疏兼容的允许不同表面匹配的表现。
——突出几何特征：我们介绍突出几何特征的概念并给出一种构建它们的方法。突出几何特征是一种高度复合的特征，这些特征定义了本地局部图形。我们把每个突出特征用若干转动和尺度不变的指数表征，以加快匹配和相似度测定。——应用：介绍一些以局部匹配为主的几何应用。在一些多变庞大且复杂的网络中论证我们的方法的高效性。
2背景
图形相似和匹配的问题已经在很多领域被广泛研究，诸如计算机视觉，机器人科学，分子生物学等。其中大部分都只是关注2D图形的匹配问题。几何学的方法被引入以后，3D模型匹配似乎更简单，而且还没有类似光照和反射的外部阻塞和破坏效应。
在计算机图像领域，发展3D图形匹配主要是为了图形检索。在网页搜索引擎技术的支撑下，基于几何属性而不是文本的3D模型图形匹配的新方法得到了快速发展。然而有阻塞的局部匹配的方法虽然在2D图形匹配领域占据了至关重要的地位，但还没有在3D图形匹配领域得到足够的关注。大部分技术都注重基于所有几何图形检索相似模型。换句话说也就是相似性是基于3D模型整体的特性，比如相同的时间变量，傅里叶描述器，柱状图和图形分布情况，谐波为主表征。这些方法都依赖于全局相似变换（旋转+均匀缩放）首次对准和标准化模型的能力，这种全局相似变换把模型标准化并在原始模型和标准化之后的模型之间建立对应关系。
这种全局对准的方法不能区分数据间的不同，很容易引起局部特征的没有对准。因而是一种不合适的全局相似测量。这启示了Kazhdan通过控制异向性的作用来抵消上述方法的未对准的影响。这方面来讲，我们介绍的局部匹配技术可以用来对准两个几乎没有全局相似性的模型。过局部匹配的方法，我们可以明确地匹配符合的突出特征，从局部匹配中建立全局对准.基于图形的方法依赖于3D 模型的拓扑结构是图形的一个重要的形态特征。拓扑结构通常表示为有关系的数据结构，如图：
基于图形的表示法促进了具有相似拓扑结构的元件间的局部匹配。在Funckhouse中，作者为3D模型匹配提供了一种基于两个图形之间描述器群组的距离平方和的方案。
这种方法允许不同权重的局部使用原始的模型描述器群组，因而可使局部—整体的匹配方案成立。这些方案都依赖于所有的模型按照使匹配局部在3D空间中相互更加靠近的方式排列的假设。
局部代替整体的匹配方式可以归类到基于ID转换的局部匹配。一般的局部匹配都致力于在任何刚性运动转换下实现局部匹配，有时候甚至在大规模转换下也能有很好的效果。同样也可以考虑一种更加广泛的转换方式比如仿射或透视等。
在这篇文章中我们发展了一种支持刚性转换和统一缩放的局部图形匹配方法，被称作相似变换。我们的方法不在全局上对齐图形，从而否定了匹配的实现可能，例如把有一个巨大底座的雕像的手转换到没有底座的雕像的手。
局部匹配是从扫描仪中得到深度图像的3D实体识别和登记的基础性模块儿。在这种应用场景中，检索依赖于视图和分辨率。通常这些技术基于匹配局部描述器群组，比如旋转图形和图形背景。不同于这些局部描述器群组，我们研究的表面描述器群组能很好的被构建，用来高效的尽可能大的表示网格区域，具有不受规模限制和适应性强的特点。我们将在第9章节进一步阐述这些方法。
图像空间中的“有趣”点和突出特征的抽取已经得到广泛研究。有趣表面特征或者叫突出特征的定义使我们工作的中心。正如我们下面将要阐述的，我们对有趣部分的定义着重基于表面曲率。Shum认识到了用表面曲率方法去匹配3D图形的重要性。
2 显著的几何特性
人类感知以及识别和解释形状的能力是一个广泛研究的课题。确实，它不只是一项任务，而是许多项（任务的集合）：颜色、阴影、形状、运动、纹理和环境因素在过程中一般都将被用到，与文化背景和个人关联不大。在计算机图形和建模中的核心问题就是理解“形状”的概念。为了实现目标，我们使用Dryden和Mardia[1998]作的关于形状的正式定义：把位置、规模和旋转效应（欧几里得变换）从物体中滤出后，剩下的就是物体的全部几何信息。
有一个共识就是根据部分来代表整个形状可能有助于用人类的视角来认识过程[Hebb 1949]。在二维空间，它可以用于处理闭塞问题，在三维空间，它可以用于处理非刚性体。一个关键的问题是：哪些部分（需要处理）？在我们的研究中，我们定义，由通用计算规则的方式，一个物品的突出部分，即压缩了足够多特征的部分，将被用于第一级搜索中[Hoffman and Singh 1997]。关于物体的“部分显著性”，我们目标是用一小部分特征来捕捉物体的形状。其显著性，在某种程度上，是用有效性作为指标来决定。
我们的方法是建立在Hoffman和Singh[1997]提出的视觉部分显著性理论之上的。根据他们的理论，一个部件的显著性是它尺寸的函数，相对于整个物体，与其突出的程度和边界的强度有关。在这项工作中，我们的目标是开发能应用于网格的方法的定量定义。重点就是对“边界强度”的计算。我们的方法是使用曲率值的函数。我们建议，一个物体的显著性部分取决于（至少）两个因素：它相对
于整个物体的大小以及曲率变化和强度的数量。在第五部分我们将描述确定显著性几何特征的计算方法。
3.概述
给定一个三维表格，我们分析它的几何特性并确定用部分形状描述的网格稀疏表示。然后我们从网格中提取有趣并显著的几何特征。这些特征被索引并存储在可被有效地用于查询部分匹配模式的数据库。匹配子部分需要转换成一个共同的坐标系。一个很自然的实现方式是存储所有模型在由每个顶点以及其邻域确定的所有可能坐标系中。然后，对于给定的查询，我们将测试由查询的顶点所确定的所有可能的方位和定标。这种方法会导致测试中“组合爆炸”，这远远超出了我们的计算能力，尤其是（计算）那些含有上千个或更多顶点的模型。为了克服这些组合障碍，我们提出了三种方法：
——用一组形状的稀疏描述符表示给定的网孔。每个描述符表示具有良好的二次拟合的局部区域。
——确定一小套显著性的几何特征并索引它们。显著的特征表示一个给定的形状的令人关注的部分。
——预先计算几何哈希表，使得在旋转和缩放变换下能够快速地部分匹配。
在四至六节，我们提出以下的方法
——分析模型的表面；
——定义局部的形状描述符；
——定义显著性特征并存储索引的矢量；
——使用索引和集合散列法查询部分匹配的模型数据库。
然后在第七节我们将讨论我们方法的性能问题。在第八节在我们展示了一些基于我们的部分匹配算法的应用程序和结果。在第九节，我们将说明几何散列法和基于直方图方法之间的关系，然后在第十节我们得出结论，并讨论未来的工作。在我们继续之前，我们参考图3，它充分说明了部分匹配的精髓之处。该图显示了模型（a）和（b）三部分的匹配。值得注意的是，这两个模型只有一小部分实际匹配。这个例子强调了一个事实，即部分匹配多于给定模型的子部分的匹配，并且该匹配部分预先并不确定。
3.局部的表面描述符
一个局部的表面描述符是一个点P，它在表面上或者是在P点附近的与其相关联的二次斑点的近似表面上。关键点是，只要每个描述符有效地代表它周围的局部表面区域，那么一小部分的描述符就可以表示形状。这种表示适用于几何形状。平滑区域由相对较少数量的描述符所表示，因为每一个二次曲面斑点可以在局部近似于一个大的区域。高频的不平滑的区域需要相对大量的描述符。注意图5（b）中在鹰嘴附近和在光滑区域的局部形状描述符的密度。作为一种分析局部表面的手段，我们将曲率值与每个描述符相关联。接下来，我们通过描述二次曲面拟合方案和算法来构造一组有效的描述符。
图片3部分匹配。老鹰模型（b）的三个部分通过高度变形叠加在一个结构上应用于图（a）中。这三个副本有不同的尺度和方向。通过应用部分匹配（c）-（e），老鹰的这三个部分与整个老鹰模型相匹配。请注意，每一对匹配之间只有部分重叠。该匹配是通过在一个共同的坐标系中对三组局部形状描述符的变换实现的。用小黄球来说明局部的形状描述符。
4.1 二次拟合和曲率估计
使用Douros和Buxton[2002]提出的方法，表面通过可分析的二次曲面斑点很好地由每个顶点近似表示。对于每个二次曲面斑点，选择可以代表的点然后计算分析斑点的在该点的微分属性。
对于可表示为F（X，Y，Z）= 0的隐函数的表面，我们使用一个有九个系数的二次方程。这种表面的拟合容易用公式表示为用于解决特征值问题的最小二乘法。
这使得该方法可以工作在3D模型的任何类型的点云上，而不管底层表面的取向。需要注意的是这样的表示并不需要单独指出任何坐标轴。
对于网格的每个顶点v，我们挑选适合的隐式表面，并且其投影在隐式表面上被表示为v~。在v上的曲率张量和曲率倒数由在v上计算分析（的数据）来估计[Ohtake et al. 2004]。为了增加鲁棒性，我们测量了各顶点附近的尺寸，并选择具有平均曲率的二次方程。尽管有更快的技术来估计离散曲率 [Alliez et al. 2003; Rusinkiewicz 2004]，但由于这些曲率计算是离线的，我们实现了一般更强大的一个二次曲面拟合技术。图4展示了局部二次曲面匹配和所估计的曲率图。
4.2 简洁的表示
为了产生一组相当小的，但有效的局部表面描述符，我们定义一个局部表面斑点，并将其与表示该斑点的描述符相关联。我们采用区域发展的技术来反复定义局部斑点。我们根据绝对高斯曲率排列对网格顶点进行降序排序，并为每个顶点，在它的附近近似为最大可能的“二次曲面斑点”。所有包括在所述局部斑块中的顶点，之后将从排序列表中删除，并且继续迭代过程以定义下一个斑点。我们的方法是贪婪的，即在每一个步骤中，我们限定所选顶点附近满足预定的错误阈值的最大可能的区域。所有本文中示出的例子，我们使用的模型边界框的对角线长度为10-4。我们测量拟合点到装配表面距离的平方代数之和的二次曲面拟合的质量。代数距离比欧几里德距离更容易评估，虽然它不太可靠，但它是测量质量的有效措施。
一旦斑点被确定，我们选取它的质量中心作为代表点，并与横跨斑点的最高曲率相关联。图5显示的章鱼模型的触手的结果。回想一下，局部表面描述符的主要目标之一是细分表示一个独立的给定模型。因此，我们随机（不一定一致地）在表面取样[Osada et al. 2001; Elad et al. 2001], 并使用这些随机样本进行二次曲面拟合。以图6作为用于计算两个不同的细分曲率的一个例子。可以看出，尽管有不同的细分，曲率地图和局部表面描述符的分布是相似的。
图片 4 二次曲面拟合示例。红色的点是由主轴（蓝色）确定的网格上的样点。这个网格是由高斯曲率着色的。
图片 5 章鱼触手吸盘示例。（a）原始细分和加粗的二次曲面斑点。（b）黄色点表示局部表面描述符。需要注意的是它们的密度与表面形状相适应。
图6：曲率地图上计算有不同的镶嵌相同的模型。蓝色是低曲率和红色的高。
5.计算机的显著几何特性
严格意义上，一个突出的几何特征的图像具有一个非平凡形状的表面的区域。我们归类一组描述相符的几何特性得到有趣发现，它们具有相对于其它具有高曲率的几何特征，并具有高方差曲率值。显著几何特征是一个自由参数h的函数，它由球体边界的显着特征的半径限定。
对于每个描述符，我们从最大当前显着等级逐步添加描述符并围绕它产生一个描述符集群，当添加描述符不足时该过程停止。我们允许集群之间某种程度上重叠的所有的描述符执行此过程（在我们的实验中允许高达20％的重叠）。描述符的显着性等级集合F包含d ∈F，具有以下四个方面功能:
—∑d∈F区（d）中，其中，Area（d）是补丁具有d相关联的球体尺寸区域—∑d∈F CURV（d）中，在那里CURV（d）是与D相关联的曲率
—N（F）的数目的最小（S）或最大（多个）曲率集群中
—VAR（F）的集群中曲率变化。显著度S级可以定义为这四个方面的线性组合。然而，经验上我们发现以下表达式更有效：
第一项Area（d）CURV（d）3通过结合其相对大小和曲率表示该区域的显着性。CURV（D）可以是高斯曲率或最大曲率分量，图7展示出了从泰国雕像的妇女的2曲率图，无显著差异。需要注意的是当零高斯曲率大面积CAD模型时，一个最大的曲率是一个更好的选择。第二项N（F）VAR（F）表示对簇的兴趣程度，并添加到集群的显着性，如图8所示。我们对W1和W2使用0.5的权重。显著部分的定义相对于启发式并不是完全相关联，因为我们对特定部分不感兴趣，而是在产生了一些特征的模型以及显着特征（参见图9）。应当强调的是，采用的常量公式（1）无需手动调整，本文中使用的所有示例和实验使用相同的表达。
换句话说，我们定义一个显著的几何特征作为该模型的一个区域，该区域相比该模型的其他部分更加显著而有趣。顶端分级簇定义了给定形状的显著几何特征。显著几何特征的一些结果示于图9，其中我们只提取最显着的特征，无论是那些等级在排名前10％，或那些符合规定的阈值。
图7：曲率分析了来自泰国的雕像三女。这些图像是利用高斯曲率（左）与最大曲率（右）。这些微小的差别表明，显着特征的定义是不敏感的分析。
图8：左侧图像显示了由曲率着色的局部表面描述符。在右边的图像中，显著性等级是可视化的规模，从蓝色到红色显示。补丁是根据其中显著特征的显著级着色的。
图9：显著几何特征（橙色）是通过分析表面自动定义的。单个部分为红色。
6．索引和几何散列
模型的显着特征在一个旋转和尺寸不变的数据库进行定义，离线提取以及存储。各显著特征都与一个矢量索引（签名）相关联并插入到一个几何哈希表。指数的矢量被用作几何签名并且允许快速访问到有具有相似形状的部分。为了更加有效，我们使用旋转和尺寸不变几何签名。然而只有签名不足以完全识别而且不会提供符合他们的实际转换。通过采用几何散列[拉姆丹和欧胜1988]最匹配的形状改造被确定。
在我们的实现中，我们使用了四个术语来定义的显著级，如表达由方程1中，作为相似性不变矢量索引。请注意，其他阐述指数，如归矩也同样可以用来适用。然而在执行索引时我们加强了对显著特征效率的要求。我们利用几何散列来加速模型数据库中的部分匹配的检索。简单地说，几何哈希是加速刚体变换和部分匹配的机制，是一个统一的尺度。该方法利用投票计划的方式选取一大组转换中的最佳变换。这些方法量化变换空间成六维表。鉴于两个对象，A和B，对于A中的三个元与B中的三个元转换，其转换过程是经过计算并将其中表决过程保存。
得票最多条目进行对齐改造。为了避免穷举搜索所有的转换，几何散列编码离线提取所有候选转换在一个大的哈希表中，这样一来给定尺寸的查询模
型| Q |时，都需要查询哈希表，不管多少模型被编码在哈希表中。这些经过预先计算的哈希表省却了在每个模型三个元的搜索过程。
我们的实现方式是用显著几何特征和其表面描述为研究对象定义在散列表中的三个元和表决点。哈希表中包含数据库中的所有模型的所有显著几何特征。通常情况下，每一个显着的特点包括20-30个局部表面描述符。我们从一个小邻域（最多两个环）中取三个元定义候补变换，这样一来对准测试通常数所需的只是| Q |，而不是。通过结合索引和几何散列，我们成功地找到与查询和存储之间相匹配的在散列表中的显着特征。该指数是用来快速拒绝在投票阶段的显著特点。匹配给定的两个显着特征的转型是关于各种匹配和相似性应用程序，如下所述。
表1：统计数据的一些大，小型号
7．时间和存储的注意事项
提出的方法使执行大部分的工作所必需的脱机部分匹配模式允许快速查询时间。表I作为例子示出了预处理的一步我们所需的时间和存储空间。
在其核心，部分匹配问题需要大量的计算进行搜索和比较。我们使用了更加耗时的表面分析来创建一个稀疏和自适应的描述符。为了我们的指数构造显著的几何特征，我们使用几何散列。索引几何散列的主要优点是，它允许一个尺度独立机制这在我们的应用程序中是非常重要的。对于简单的情况下，如果是不需要的规模，可以考虑实施其他用于索引的显著几何特征，如旋图像和形状内容的方法[Johnson and Hebert 1999; Huber et al. 2004].。
某些应用程序或方案可能需要一个更有效的预处理步骤。正如我们上面提到的，有快速方法去估计离散曲率和二次系数[Petitjean 2002; Alliez et al.
2003; Rusinkiewicz 2004]。这些方法可以加快对规则模型的离散曲率估计，但是对于不规则镶嵌模型不太可靠。
此外，关于如何提高几何散列的效率，无论在时间和空间上的要求还有很多的工作要做。
8．应用和结果
部分匹配，在一般情况下，可以作为各种几何应用的基本工具。特别是，需要进行众多表面处理时。我们在这里论述我们已经尝试过的三个应用程序：自相似性，形状排列，和分部检索。
8.1 自相似性
图10
图11
图10显示了自相似性搜索的结果。通过定义表面的一个显著特征来分析表面。方法是自动辨认有大量相似情况的表面的显著特征。在图中,章鱼的触手上的吸盘模型被识别（更仔细的特征参加图5）。注意到吸盘有相对较大的各种尺寸。图1是另一个自相似性应用的结果,通过这个我们了解到佛像模型上四个莲花的存在方式。表1展示了查询章鱼和佛像两个大模型和另两个小模型的统计数据。在上面的例子中,我们发现是对所有特征的复制进行旋转和统一的尺度转换。该算法首先将表面的相似特征分类排序，然后为每一个具有最大相似等级的相似特征进行部分匹配。图11显示了自相似分析在斯坦福三维扫描存储库中泰国雕塑的大型模型上的部分应用。这个模型中,如图12所示,
虚拟现实技术应用研究论文
虚拟现实技术应用研究论文 摘要：虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，在最近几年发展迅速，其应用领域设计到教育、军事、娱乐和医学等许多行业。本文概述了虚拟现实技术的概念、基本特征和技术分类，提出了虚拟现实技术发展的技术瓶颈，阐述了虚拟现实技术应用和优势。 关键词：虚拟现实；沉浸；交互；想象； VirtualReality；Immersion；Interaction；Imagination 1、虚拟现实技术的概念 虚拟现实技术（VirtualRealityTechnology）是一项综合集成技术，它的出现是计算机图形学、人机交互技术、传感器技术、人机接口技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果。它利用计算机生成逼真的三维视觉、听觉、嗅觉等各种感觉，使用户通过适当装置，自然地对虚拟现实世界进行体验和交互作用。简单地说，虚拟现实技术就是用计算机创造现实世界。 2、虚拟现实技术特征 1993年BurdeaG在Electro93国际会议上发表的“VirtualRealitySystemandApplication”一文中，提出了虚拟现实技术三个特征，即：沉浸感、交互性、想象性。 沉浸感是指用户可以沉浸于计算机生成的虚拟环境中和使用户投入到计算机生成的虚拟场景中的能力，用户在虚拟场景中有“身历其境”之感。它所看到的、听到的、嗅到的、触摸到的，完全与真实环境中感受的一样。它是虚拟现实系统的核心。 交互性是指用户与虚拟场景中各种对象相互作用的能力。它是人机和谐的关键性因素。用户进入虚拟环境后，通过多种传感器与多维化信息的环境发生交互作用，用户可以进行必要的操作，虚拟环境中做出的相应响应，亦与真实的一样，如拿起虚拟环境中的一个篮球，你可以感受到球的重量，扔在地上还可以弹跳。交互性包含对象的可操作程度及用户从环境中得到反馈的自然程度、虚拟场景中对象依据物理学定律运动的程度等，例如，当物体受到力的作用时，物体会沿着力的方向移动、翻到或者从桌面落到地面等。
《虚拟现实技术》期末论文
考试科目：虚拟现实技术（全校选修课） 一、总体要求： 撰写论文作为期末考试成绩，论文的Word排版要工整、规范、美观，没有错别字。正文用小四号字体、宋体、1.5倍行距，题目用小二号字体、加粗，一级标题用小三号字体、加粗，二级标题四号字体、加粗，正文中的英文字符或者罗马数字用Times New Roman字体。论文的封面填写清楚相关个人信息，报告正文的页眉中也要正确的填写学号和姓名，正文页脚中要填写页码。封面不能填写页码，正文第一页的页码为1。Word排版严谨性占10分。 二、论文内容组织结构要求： 自拟题目，独立完成，不得抄袭，严禁从网上大段拷贝文字，图文并茂，不少于6000字。包括但不限于如下方面（比如下内容还丰富有意义会酌情加分）： 1．虚拟现实的概念、特征及应用领域。（5分） 2．虚拟现实涉及的关键技术总结，从多个技术方面分别阐
述。（35分） 3．国内外虚拟现实研究的最新进展，搜索资料，完成调研综述。（35分） 提示：可搜索https://www.wendangku.net/doc/565155939.html,/页面上的各个学术论文数据库。 4．本门课程的主要收获（学习心得）以及期望进一步学习的知识点。（5分） 5．论文小结及对本课程的建议。（5分） 6．参考文献。（5分） 注：参考文献目录按GB/T7714—2005的要求填写，该要求可从网上搜索下载。 7．第一页须写明：题目、作者、作者单位、摘要、关键词，示例：
加分点：能结合自己专业提出应用需求、应用场景设想、虚拟现实与自己专业结合点的可加分，最高可加至总分100分。 三、需提交的材料： 2010-2011学年第2学期期末考试
毕业论文：浅谈虚拟现实技术
论文虚拟现实技术
浅谈虚拟现实技术 摘要虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是近年来新兴的借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，其核心是建模与仿真。概括介绍了虚拟现实技术的概念、特征及应用领域，涉及的关键技术，最新研究进展，应用与前景展望。 关键词虚拟现实技术，研究现状，相关应用，信息安全 一．虚拟现实的概念、特征及应用领域 虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视、听、触等直观而自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境中。虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是指借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，其核心是建模与仿真。 虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设各等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据于套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置，如摄像机、地板压力传感器等。 （虚拟现实技术穿戴的装备）
GrigoreBurdea和Philippe Coiffet在著作“Virtual Reality Technology”一书中指出，虚拟现实具有三个最突出的特征，即人们称道的“3I”特性：交互性(interactivity) 、沉浸感(Illusion of Immersion) 和构想性(imagination)。交互性主要是指参与者通过使用专门输入和输出设备，用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作的程度。沉浸感是虚拟现实最主要的技术特征，它是指参与者在纯自然的状态下，借助交互设备和自身的感知觉系统，对虚拟环境的投入程度。构想性是指借助虚拟现实技术，使抽象概念具像化的程度。另外还有多感知性(Multi-Sensory)。所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能，由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。 所以，“3I＋M”就是虚拟现实系统的基本特征。 自1968年Ivan Sutherland发表一篇名为“The Ultimate Display”的论文至今，虚拟现实技术已经伴随着计算机技术的进步得到长足的发展。如今，众多的设备可被用于虚拟现实，包括头戴式显示器、数据手套、动作捕捉系统等[1]。虚拟现实技术已经在诸如建筑设计、军事仿真、虚拟制造、游戏娱乐、医学等领域得到广泛的应用。在教育、心理学、环保、文化艺术领域，虚拟现实技术也得到越来越多的关注[2]。 二．虚拟现实涉及的关键技术[3] 虚拟现实的关键技术主要包括：动态环境建模技术，实时三维图形生成技术，立体显示和传感器技术，应用系统开发工具，系统集成技术，实时三维计算机图形技术，广角立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，触觉、力觉反馈技术，立体声、语音输入输出技术。 动态环境建模技术：虚拟环境的建立是VR系统的核心内容，目的就是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要建立相应的虚拟环境模型。 实时三维图形生成技术：三维图形的生成技术已经较为成熟，那么关键就是“实时”生成。为了达到实时的目的，至少保证图形的刷新频率不低于15帧/秒，最好高于30帧/秒。
虚拟现实论文
关于虚拟现实的感想 以《黑客帝国》为代表的许多作品中，经常出现能够以假乱真的虚拟现实的故事设定。而如今，原本只是构想出的虚拟现实，已经逐渐深入到人们的生活中。 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。 他给用户提供了更自然的交互方式，从而减轻了用户的负担，提高了效率。与从最早的人机会话，到目前被广泛应用的视窗操作相比，虚拟现实在技术上有了质的飞跃。 虚拟现实是用计算机合成的人工世界。那么，生成虚拟现实需要解决以下三个主要的问题： 1）以假乱真的境界：如何使观察者产生与现实环境一样的视觉、触觉与听觉。 2）互动性：如何产生与观察者动作相一致的现实感。 3）实时性：如何形成随时间推移的现实感。 为了实现和在真实世界中一样的感觉，就需要有能实现各种感觉的技术。人在真实世界中是通过眼睛、耳朵、手指、鼻子等器官来实现视觉、触觉（力觉）、嗅觉等功能的。人们通过视觉观看到色彩斑斓的外部环境，通过听觉感知丰富多彩的音响世界，通过触觉了解物体的形状和特性，通过嗅觉知道周围的气味。总之，通过各种各样的感觉，使我们能够同客观真实世界交互，使我们浸沉于和真实世界一样的环境中。 如今，虚拟现实已经广泛应用于军事、医疗、探测等容易收到条件限制的领域之中。使原本需要消耗巨大成本或是无法完成的工程得以顺利展开。 不仅如此，如果要想使VR系统更能够让人产生真实感，那么在这个环境中，则必然要存在受其他事物影响的因素。因为这个世界是人与人，人与物的相互影响的结构，而非一条单一的已经被设计好并被告知的道路。在VR系统中，使用户的行为能够影响其他用户的行为，或者反之，都将能更好的产生现实感。 虚拟现实的广泛用途，把计算机应用提高到一个崭新的水平，其作用和意义显而易见。此外，还可从更高的层次上来看待其作用和意义。一是在观念上，从“以计算机为主体”变成“以人为主体”。二是在哲学上使人进一步认识“虚”和“实”之间的关系。 虚和实的关系是一个古老的哲学问题。我们究竟是存在于客观世界中，还是处于自身的感官世界中，一直是唯物论和唯心论争论的焦点。以视觉为例，我们看到的一切，都是视网膜上的影像，更进一步的说，是传送到大脑的神经脉冲。曾有一句话被沿用了很久，“眼见为实”。而虚拟现实使之产生了二重性，看到的的景物对人的感官来说是实实在在的存在，但它又确实是虚拟的。可是按照虚拟的东西行事，又会得到正确的结果。“虚”与“实”之间原本清晰的界限在逐渐的被淡化。 随着技术的发展不依靠繁重设备的虚拟现实技术终将到来。
虚拟现实技术-综述
浅谈虚拟现实技术在规划领域中的应用 作者：Why 摘要：随着信息时代的到来，越来越多的高新技术应用到社会的各个领域中来，而作为信息技术发展的首要驱动力的“虚拟现实”技术也越来越多地应用到规划领域中来。本文着重论述了虚拟现实技术在城市规划中的应用范围、应用的意义及其为我们带来的便利。 关键词：虚拟现实、范围、发展、迫切性、城市规划 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），又称灵境技术，是90年代为科学界和工程界所关注的技术。它的兴起，为人机交互界面的发展开创了新的研究领域；为智能工程的应用提供了新的界面工具；为各类工程的大规模的数据可视化提供了新的描述方法。它是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体的说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互使用、相互影响，从而产正亲临其境的真实环境的感受和体验。这种技术的应用，改进了人们利用计算机进行多工程数据处理的方式，尤其在需要对大量抽象数据进行处理时；同时，它在许多不同领域的应用，可以带来巨大的经济效益。 1、虚拟现实技术的发展概述 1965年，Sutherland在篇名为《终极的显示》的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想，从此，人们正式开始了对虚拟现实系统的研究探索历程。 随后的1966年，美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器的研制工作。在这第一个HMD的样机完成不久，研制者又把能模拟力量和触觉的力反馈装置加入到这个系统中。1970年，出现了第一个功能较齐全的HMD系统。基于从60年代以来所取得的一系列成就，美国的JaronLanier在80年代初正式提出了“VirtualReality”一词。 80年代，美国宇航局（NASA）及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注。1984年，NASAAmes研究中心虚拟行星探测实验室的M.McGreevy和J.Humphries博士组织开发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器，将火星探测器发回的数据输入计算机，为地面研究人员构造了火星表面的三维虚拟环境。在随后的虚拟交互环境工作站（VIEW）项目中，他们又开发了通用多传感个人仿真器和遥现设备。 进入90年代，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图象的实时动画制作成为可能；人机交互系统的设计不断创新，新颖、实用的输入输出设备不断地进入市常而这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基矗例如1993年的11月，宇航员利用虚拟现实系统成功地完成了从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板的工作，而用虚拟现实技术设计波音777获得成功，是近年来引起科技界瞩目的又一件工作。可以看出，正是因为虚拟现实系统极其广泛的应用领域，如娱乐、军事、航天、设计、生产制造、信息管理、商贸、建筑、医疗保险、危险及恶劣环境下的遥操作、教育与培训、信息可视化以及远程通讯等，人们对迅速发展中的虚拟现实系统的广阔应用前景充满了憧憬与兴趣。 2、虚拟现实在规划领域的应用范围 虚拟现实在规划信息存储和查询系统中的应用 例如土质数据库系统，地域信息系统，地理信息系统，城市政策信息系统等。这一类系
虚拟现实技术论文：浅谈虚拟现实技术在教学中的应用
虚拟现实技术论文：浅谈虚拟现实技术在教学中的应用摘要：本文介绍了虚拟现实技术的定义、特征及其在教学中的应用。 关键词：虚拟现实技术；特征；教学 2010年初，由詹姆斯，卡梅隆导演的3d旷世巨作《阿凡达》席卷全球，这部影片完全颠覆了传统电影的概念，技术上有了质的飞跃，场面宏伟细致。尤其是31)立体电影技术的运用，成为了影片的重要卖点。该影片不仅让观众深刻地体验到3d所带来的空前视觉和心灵的震撼，同时也让“3d 技术”再度成为舆论关注的焦点。 近年来，随着31)技术的不断成熟，3d的应用也日趋多元化，从风靡国内的3d电影、3d游戏到国外正在兴起的3d 电视台、3d虚拟社区、3d商店等等，连“幕后”的3d虚拟现实技术也备受青睐，这无不说明3d之势愈演愈烈。本文简单介绍了虚拟现实的定义及特征。 一、什么是虚拟现实 从广义上讲，只要是通过三维模型实现一些人机交互操作就可以称为虚拟现实。更严谨的界定是指通过对三维模型的操作、定义，然后应用于相应场景中，并赋予该模型功能性的表现。以一个汽车的3d模型为例，在汽车的三维模型出来以后，可让用户对场景进行选择，比如是运行在城市还
是乡村，然后还能让用户为汽车模型编写动作脚本，定义汽车是按某条线路在跑还是有人来操作。也就是说，只有在同时具备了产品、场景、脚本这三项要素时，才是真正完整的“虚拟现实”。 二、虚拟现实的特征 1 多感知性 所谓多感知，是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉、力觉、触觉、运动，甚至包括味觉、嗅觉等感知。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。 2 浸没感 又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。 3 交互性 指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并
虚拟现实技术的应用研究
虚拟现实技术的应用研究 来源:毕业论文网 摘要：随着计算机技术的迅猛发展，虚拟现实技术的应用日趋广泛和深入。基于此，本文 将深入浅出地对虚拟现实技术的定义、应用领域、未来的发展前景和存在的问题进行介绍，重点阐述虚拟现实技术的应用领域以及相关研究，以期使读者对于虚拟现实有一个相对明 晰的认知。本文内容介绍：在第2部分会对虚拟现实技术进行简单介绍;第3部分将部分应用虚拟现实技术的领域进行介绍;第4部分描述虚拟现实技术研究现状和前景;在第5部分 对全文进行总结。 关键词：虚拟现实技术研究现状虚拟现实应用虚拟现实发展前景 一、引言 虚拟现实对于很多人来讲还是一个比较新的词汇，也可能你听说过，但并不了解，只 是认为佩戴显示设备，观看虚拟出来的内容，有身临其境之感，以为这就是虚拟现实技术。不尽然，那虚拟现实技术究竟指什么呢?本文将为读者解决这个困惑。 二、虚拟现实技术简介 2.1什么是虚拟现实技术 虚拟现实技术即虚拟现实。虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是近年来出现的高 新技术。从本质上来说，虚拟现实是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段，因此具有多感知性、存在感、交互性、自主性等重要特征。虚拟现实技术并不是一项单一的技术，而是多种技术综合后产生的，其核心的关键技术主要有动态环境建模技术、立体显示和传感器技术、系统开发工具 应用技术、实时三维图形生成技术、系统集成技术等五大项。 2.2虚拟现实技术特征 虚拟现实技术主要有四个特征：(1)沉浸性：主要是指让计算机产生一种虚拟的环境，让参与到其中的人有一种和现实世界一样的感觉，就如身临其境一般。(2)交互性：主要是指用户对计算机模拟出的虚拟环境中的物体具有可操作性和从虚拟环境中的物体上得到的 反馈。(3)想象力：主要是指虚拟现实技术它具有很广阔的想象空间，不仅可以模拟出现实存在的世界，而且还可以模拟出不存在的环境。(4)多感知性：主要是指这项技术不仅能够让我们感受到视觉和听觉这两种一般计算机就可以给我们提供的感觉外，还可以给我们提 供触觉、味觉等一般计算机难以模拟出的感觉。 三、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术在很多领域内均有比较理想的应用，如教育与培训、娱乐与艺术、医学、军事、商业等领域，下面我们将就其中几个比较典型的应用领域展开叙述。 3.1教育与培训
[关于虚拟现实的科技论文3000字]虚拟现实技术论文
竭诚为您提供优质的服务，优质的文档，谢谢阅读/双击去除 [关于虚拟现实的科技论文3000字]虚 拟现实技术论文 虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合 性信息技术，下面是小编为大家精心推荐的关于虚拟现实的科技论文3000字，希望能够对您有所帮助。 关于虚拟现实的科技论文3000字篇一 工程管理中的虚拟现实技术应用 摘要：随着我国经济的稳步增长和基础建设规模的加大，建设项目的规模越来越大，结构形式日益复杂，对工程项目管理的科学性、精确性要求越来越高。实现工程项目管理的信息化、智能化、可视化和集成化成为土木建筑工程项目管
理现代化的要求和本领域的研究热点。虚拟现实技术(Virtualreality，Vr)是综合性与集成性极强的高新技术，多个领域都得到了广泛的应用，土木建筑工程的各个学科专业也不例外。工程项目管理作为土木建筑工程的新兴分支学科，贯穿整个建设项目的生命周期。从项目构思、规划、设计到项目立项、施工等，虚拟现实技术为工程项目管理提供了更有效、更直观、交互式的工程项目管理方法和途径。虚拟现实技术在工程项目管理中的应用主要有以下几个方面：1)建设项目经济评价与可行性研究中的应用;2)在房地产工程项目中的应用;3)在工程项目招标投标中的应用;4)在工 程施工管理中的应用;5)在物业管理中的应用。 一在工程项目招标投标中的应用 建筑业是我国的支柱产业，建筑市场的过度竞争已是长期的事实。现代建筑工程项目的运作，业主处于绝对有利的地位。在有限的时间内，如何使业主和评标的专家很好地了解投标文件的招投标文件的编制和被认可的程度直接关系 到承包商有没有中标的机会。因此，承包商在注重投标文件的技术可行、报价合理的同时，也非常注重投标文件的包装。
虚拟现实技术论文解读
突出几何特征在局部匹配和相似性测定中的应用研 究 RAN GAL and DANIEL COHEN-OR 特拉维夫大学 这篇文章介绍了一个关于用三角网格模型表示的表面的局部匹配方法，我们的方法针对的是那些数字上和拓扑上不一致，但是大致相同的表面区域。我们介绍新的局部表面描述可以有效地表示表面的局部区域的几何形状，描述方法被独立地定义为基本三角，并且形成一个兼容的允许表面通过不同三角匹配的表示。为了应对大网格的局部匹配的结合复杂度，我们介绍关于突出几何特征的概念并且提出一个方法去构建他们。一个突出几何特征是不平滑局部形状的复合高级特征。我们展示了一些相关的突出几何特征能够很好地描述了表面给各种各样的相似性应用。匹配突出几何特征是基于建立旋转不变量特征的索引并且一个通过几何哈希散列加速的投票系统。我们用一些应用来证明我们方法的有效率性，如同计算自相似性，校准，子部分的相似性。 分类和主题描述：I.3.5[计算机图形]：计算几何和对象建模 通用术语：算法 附加关键词和短语：部分匹配，形状检索，突出特点，相似性，几何变换 1引言 在诸多需要用到大量几何应用的领域中，比如计算机视觉、机器人科学、分子生物学等，匹配是一项基础性的工作。近来，由于3D建模技术广阔的应用前景，关于3D图形检索技术的研究已经愈演愈烈。现在，研究方向主要集中在全局匹配上，即在所有的模型间计算并测定相似性。 局部匹配是一项匹配整体的一个元件或一定范围的工作。被匹配的部分没有预定义，因此可以是任何一个更大形状的一部分，匹配的方向和规模都没有限制。为了测量相似性，局部匹配需要提前搜索并预定义匹配元件，因此在操作中比整体匹配更困难。在这篇文章中，我们将主要关注以三角网络法为代表的表面局部匹配技术。 一般来说，定义一个关于人对于相似性觉知的测量标准还是很困难的。即使有现成的相似度测量方法，在众多具有不同表象的形状里匹配到目标也是一件有挑
虚拟现实技术总结
虚拟现实技术总结 篇一：虚拟现实技术论文 虚拟现实技术概述总结 一、虚拟现实的概念内涵及应用领域 虚拟现实技术又称“灵境技术”、“虚拟环境”、“赛伯空间”等，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，可借助传感头盔、数据手套等专业设备，让用户进入虚拟空间，实时感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而通过视觉、触觉和听觉等获得身临其境的真实感受。虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种技术的融合，是一门富有挑战性的交叉技术。虚拟现实技术正在广泛地应用于军事、建筑、工业仿真、考古、医学、文化教育、农业和计算机技术等方面，改变了传统的人机交换模式。 二、虚拟现实的基本特征 虚拟现实技术的基本特征可以简洁地表征为沉浸性、交互性和构想性。 ?沉浸性 沉浸性是指用户作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。理想的虚拟环境应该达到使用难以分辨真假的程度例如可视场景应随着视点的
变化而变化甚至超越真实如生成比现实更逼真的照明和音响效果等。?交互性 交互性是指用户对虚拟环境内的物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度包括实时性。例如用户可以用手直接取虚拟环境中的物体,这时手应该有触摸感,并可以感觉物体的重量,场景中被取的物体也立刻能够随着手的移动而移动。?构想性 构想是指用户沉浸在多维信息空间中,依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识,发挥主观能动性,寻求解答方式,形成新的概念。 三、虚拟现实的硬件设备与软件技术 在虚拟现实系统中，硬件设备主要由3个部分组成：输入设备、输出设备、虚拟世界生成设备。此外系统还需要虚拟现实的相关技术。 1、虚拟现实的输入设备 有关虚拟现实系统的输入设备主要分为两大类：一类是基于自然的交互设备，用于对虚拟世界信息的输入；另一类是三维定位跟踪设备，主要用于对输入设备在三维空间中的位置进行判定，并送入虚拟现实系统中。 虚拟世界与人进行自然交互的实现形式很多，有基于语音的、基于手的等多种形式，如数据手套、数据衣、三维控制器、三维扫描仪等。手是我们与外界进行物理接触及意识表达的最主要媒介，在人机交互设备中也 是如此。基于手的自然交互形式最为常见，相应的数字化设备很多，在这类产品中最为常用的就是数据手套。
虚拟现实文献综述
《VRML虚拟现实技术在数字校园系统中应用研究》文献综述 摘要：教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了数字校园，阐明了数字校园的地位和作用。虚拟数字校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。将虚拟现实技术应用在数字校园系统的开发，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。它在数字校园的应用，可以大大提高校园展示效果，也能够体现校园个性方面的优势，对校园今后的推广及展示带来非常大的帮助 关键词：虚拟现实；数字校园；基本概况 前言 教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。建设虚拟三维数字校园可以比较直观的了解校园的各个区域，在这个三维的校园里，空间次序的视觉理解和感知变得非常容易，使浏览者对校园环境产生身临其境的感觉[1]，其中的教学楼、实验楼、图书馆、宿舍楼、食堂、道路及绿化地带和种植的植物，都栩栩如生的呈现在我们的眼前，三维虚拟校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。三维虚拟校园可直接嵌入到大学的网站，直接通过网络浏览器察看，其丰富的、人性化的信息查询等功能，有效提高大学的美誉度，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。三维虚拟校园的直观特性，可以优化领导管理，对于校园信息管理、校园规划、建设等能够全局掌控。 一、虚拟现实技术的发展状况的研究 虚拟现实（Virtual Reality）技术是20世纪90年代初崛起的一种实用技术，它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成三维信息的虚拟环境，可以真实地模拟现实中能实现的物理上的、功能上的事物和环境[2]。在虚拟现实环境中可以直接与虚拟现实场景中的事物交互，产生身临其境的感受，从而使人在虚拟空间中得到与自然世界同样的感受。该技术的兴起，为科学及工程领域大规模的数据及信息提供了新的描述方法。虚拟现实技术大量应用于建筑设计及其相关领域，该技术提供了“虚拟建筑”这种新型的设计、研究及交流的工具手段[3]。 在虚拟现实的发展过程中总结出虚拟现实系统应具有以下四个特征：（1）多感知性。指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知、甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。（2）存在感。指用户感动作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。（3）交互性。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。（4）自主性。指虚拟环境中物体依据现实世界物理运动定律动作的程度[4]。 虚拟现实技术自诞生以来，其应用一直受到科学界、工程界的重视，并不断取得进展，虚拟现实蕴藏的技术内涵与艺术魅力不断地激发着人们丰富的想象思维和创造的热情。从本质上讲，虚拟现实技术就是一种先进的人机交互技术[5]，其追求的技术目标就是尽量使用户与电脑虚拟环境进行自然式的交互。因此，虚拟现实技术为我们架起了一座人与数字世界沟通的桥梁。 二、虚拟现实技术在数字校园系统的应用解析 目前，数字校园存在有2个定义，并分别带来不同的研究与实践。一种定义是从信息、网络和媒体技术发展角度，数字校园被理解为一个以计算机和网络为平台的、远程教学为主的信息主体；另一个事从因特网、虚拟现实技术、网络虚
虚拟现实概述
虚拟现实概述． 一、虚拟现实技术概述 自从计算机发明以来，计算机一直是传统信息
处理环境的主体，它只具有在数字化的单维信息空间中处理问题的能力。而事实上，人类是依靠自己的感知和认知能力全方位的获取知识，是在多维化的信息空间中认识问题。这样就产生了人类认识问题的认识空间与计算机处理问题的信息空间不一致的矛盾，人类被排斥在计算机为主体的信息处理环境之外，而且较难以直接理解信息处理工具的处理结果，更难以把人类的感知能力和认知经验与计算机信息处理环境直接联系
起来。因此，人们迫切需要突破现有的数字计算机只能处理单纯数字信息的限制，建立一个能包容图像、声音、化学气味等多种信息源的信息空间，人们不但可以从外部观察信息处理的结果，而且能通过视觉、听觉、嗅觉、口令、手势等多种形式参与到信息处理环境中去，这种信息处理环境被称为虚拟环境。虚拟环境是由计算机生成的，通过视、听、触觉等作用于用户，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真。 虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的． 计算机系统(其中虚拟世界是全体虚拟环境的总称)。通过虚拟现实系统所建立的信息空间，已不再是单纯的数字信息空间，而是一个包容多种
信息的多维化的信息空间(Cyberspace)，人类的感性认识和理性认识能力都能在这个多维化的信息空间中得到充分的发挥。 要创建一个能让参与者具有身临其境感，具有完善地交互作用能力的虚拟现实系统，在硬件方面，需要高性能的计算机软硬件和各类先进的传感器；软件方面，主要是需要提供一个能产生虚拟环境的工具集。
国内外虚拟现实技术的研究状况二、国外虚拟现实技术的研究2.1 、美国的研究状况1（）研究范围和水美国是从事虚拟现实研究最早、． 平最高、相关研究对国家发展贡献最大的国家，从事虚拟现实的大学包括MIT、Stanford 大学、华盛顿大学、UniversityofIllinoisatChicago、
虚拟现实技术研究论文
《多媒体技术》期末论文题目： 虚拟现实技术的应用研究
关键字：虚拟现实虚拟环境虚拟现实系统 一虚拟现实技术综述与发展方向 虚拟现实是从英文Virtual Reality翻译而来，是一项融合了计算机图形学、人机接口技术、传感技术、心理学、人类工程学及人工智能的综合技术。它们带给人们的共同感受是：虚拟和现实间已没有明显界限。虚拟现实的广泛应用前景使之成为目前最具影响力的技术之一。 虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思，它已成为构造虚拟样机，支持虚拟样机技术的重要工具。虚拟样机是一个复杂的系统，主要表现在组成关系复杂、与外界环境的交互关系复杂、开发过程复杂、涉及的仿真类型和学科领域众多、应用范围广泛等。虚拟样机可以理解为利用虚拟现实技术将产品数据变为取代物理样机的数字模型，强调仿真数据的可视化，在虚拟环境中逼真地显示产品的全部特征。虚拟样机是由分布的、不同工具开发的、甚至异构的子模型组成的模型联合体，主要包括产品的CAD模型、产品的外观模型、产品的功能和性能仿真模型、产品的各种分析模型(可制造性、可装配行等)、产品的使用和维护模型和环境模型等。借助虚拟样机，设计人员可以通过成熟的三维计算机图形学，模拟在真实环境下产品的各种运动和动力特性，并能根据仿真结果优化产品的设计方案。 二虚拟现实技术的接口 2.1 输入设备的接口 三维位置跟踪器：虚拟现实技术中用于测量三维对象位置和方向的实时变化的专门硬件设备为跟踪器，在虚拟现实应用中，为控制观察方向和操纵对象，需测量用户头部、手、四肢的运动，还有一种需要跟踪的信息是三位声音信息。三位跟踪器的性能参数包括：精度、抖动、偏差、和延迟。现常用的跟踪器有：机械跟踪器、电磁跟踪器、交流电磁跟踪器、直流电磁跟踪器、超声波跟踪器、光学跟踪器、混合惯性跟踪器。 (1)漫游和操纵接口 该接口是一种设备，它允许通过选择和操纵感兴趣的虚拟对象，交互式的改变虚拟环境和探索过程中的视图。 (2)手势接口 是测量用户手指实时位置的设备，其目的是为了实现虚拟环境下的基于手势识别的自然交互。 2.2输出设备的接口 输出设备作为一类专门的硬件设备，他们为用户提供仿真过程对这些输入的反馈，通过这些接口给用户产生反馈的感觉通道，包括视觉(通过图形显示设备)、听觉(通过三维声音显示设备)和触觉(通过触觉显示设备)。 (1)图形显示设备 是一种计算机接口设备，它把合成出的世界图像展现给与虚拟世界进行交互
虚拟现实 论文
XXXXXX学院 虚拟现实 学生姓名：XXX 指导教师：XXXX 系别：信息技术系 专业、班级：计算机科学与技术XXX班完成时间：2009年6月13日
虚拟现实技术在计算机专业教育中的应用 姓名：XXX 专业：XXX 学号：XXXX 摘要：目前，虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、娱乐游戏，以及建筑设计等领域。在教育领域，虚拟现实技术也有广泛的用途。文章介绍了虚拟现实技术及VRML语言，探讨了虚拟现实技术在计算机教学和计算机实验中的应用。如果虚拟技术广泛应用于网络教育中，将对远程教育产生深远的影响。 关键词：虚拟现实技术；虚拟实验；VRML；计算机专业 随着我国教育的不断改革和科学技术的飞速发展，代写论文网络教育的出现改变了传统的教学方式。尤其是计算机更新速度非常快的特点使得传统的教学方式难以满足学习的需要。虚拟现实技术作为一门新的技术，它在教育领域的发展将为教育提供新的活力。本文主要从虚拟现实技术特征和VRML语言的角度探讨其在计算机专业教育中的应用。 1 虚拟现实技术 多媒体技术与网络技术的发展为现代教育手段的现代化带来了新的机遇和挑战。随着计算机技术的快速发展，现代教育技术的应用已不再是停留在音像技术课堂中应用的常规模式层次上．而是朝着多媒体化、网络化、信息化、教育技术应用模式多样化和远程教育普及化的趋势发展，特别是基于计算机仿真技术的虚拟教学形式，是一种最新出现的教学模式，具有广阔的发展前景，代表了教育的未来和发展的方向。 1．1 虚拟现实技术概念 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)，又称为灵境技术，代写毕业论文它汇集了数字图象处理、计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术，以及人体行为学等多项天技术．是计算机技术的综合应用。具体地说，就是采川以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用，相互影响，从而产生如同真实环境的感受和体验。尽管该环境并不真实存在，但它作为一个逼真的三维环境．仿佛就在我们周围。由于用户对计算机环境中的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存存意识或幻觉，从而使得用户在计算机所创建的维虚拟环境中处于一种全身心投入的状态。 1．2 虚拟现实系统的构成 一个虚拟现实系统由以下几部分组成： (1)虚拟环境。它由虚拟环境发生器所产生，且可让使用者通过传感器件和作用器件与之交互，这种交互的结果是使用者有全身心进入这一环境的感觉。 (2)传感器件。它将虚拟环境中的物体的形、动作、声音等进行转换，使人能获得视觉、听觉、触觉等多方面的感觉。这些感觉与他以往在实际环境中的感觉一致。 (3)作用器件。它将人的一些约定动作(如行走、手势等)变成作用的信息，让虚拟环境有所察觉。 (4)人。虚拟现实实质上是一内含反馈的闭环系统，只有人的存在才能使这一反馈环路有效成立。代写硕士论文所以人是VR系统中不可缺少的成分。人通过传感器件感受虚拟环境的存在．又通过作用器件去影响虚拟环境，使其作出相应的变化。
虚拟现实技术的英文文献综述
Virtual Reality and its prospect No matter you are a video game player, a movie lover or an industrial designer, you must have learned a lot about the VR (virtual reality). Many media reports 2016 as the first year of VR. At present, the Steam VR platform has been able to experience the virtual reality game through Vive HTC. Google has invested $0.54 billion in the virtual reality company Magic Leap. It is said that Apple and Facebook also formed a large team composed of virtual reality and augmented reality experts to compete with the other companies in this new, high tech field[2]. Even famous director Spielberg declared that he would produce a film about family cooperating with VRC company. VR (virtual reality) technology can be widely used in urban planning, interior design, industrial simulation, monuments restoration, road and bridge design, real estate sales, tourism, education, water conservancy and electric power, geological disasters, education and training and many other fields, to provide feasible solutions[2]. And the video game is the most eagerly awaited application now. Not long ago, a video game company, Valve, released a promotional video of its VR: Steam VR. In this footage, players are invited to wear VR equipment and experience all kinds of games, and other people can see their experience in "another world" in a variety of events on the screen. Everyone no matter player or viewer say it’s really awesome. So what is VR? How does it work? Virtual reality, multi-media and network technology are known as the three computer technology with best major prospects. This technology is the use of computer simulation to generate a three-dimensional virtual world, to provide users with visual, auditory, tactile and other simulation, so that users can be in an immersive unlimited observation of things within three dimensional space[3]. When the user moves the position, the computer carries on the complex computation, maintaining the spot feeling. In a word, VR technology can bring the user's perception into the virtual world it creates, and let users believe that it is true. In general, a normal VR equipment consists of one helmet which have a micro processer and a special optic system to produce parallax and make the stereoscopic there dimensional pictures, two handles for operating and getting sensation like touching and two speakers to produce the three dimensional sounds. And it also needs to connect to a computer which deals with the information, runs program and help the CPU and special optic system produce scene. It’s really obvious that the most important thing for VR equipment is to make the virtuality like reality. The following are several key technologies to achieve that[4].
(VR虚拟现实)虚拟现实毕业设计论文
（VR虚拟现实）虚拟现实毕业设计论文
编号： 审定成绩：注：本论文仅供参考学习，不得用于抄袭或商用 重庆邮电大学 毕业设计（论文） 设计（论文）题目：虚拟环境人物动作控制研究 学院名称：计算机科学与技术 学生姓名：陈洋 专业：计算机科学与技术 班级：0410702 学号：07100217 指导教师：魏秉铎 答辩组负责人：邓亚平 填表时间：二0一一年六月 重庆邮电大学教务处制
摘要 虚拟现实技术是一门非常前沿的技术。它一经应用，就向人们展示了诱人的前景，因此在世界各国特别是发达国家很多都为此进行了广泛的研究。 而虚拟场景人物动作控制研究作为虚拟现实技术的核心技术之一，其地位之关键，不容置疑。不管将其应用于商业，应用于娱乐，应用于军事演习，还是应用于各大工业仿真，它都能有广泛的应用。 那么，如何控制虚拟环境中人物的各种动作，便成为了本次毕业设计的重点。经过一番讨论，本次毕业设计决定运用Unity3D虚拟现实软件，加以3DS Max 建模软件配合，虚拟出场景和人物作为研究手段，然后在虚拟现实的大环境下，以脚本进行对虚拟人物动作控制的研究，实现人物与场景相结合，场景的天气控制，网络多人交互，网络坐标方向同步，网络人物动作同步，即时聊天等等。 经过一番比较深入的研究，基本上完成了在设计阶段定下的指标。在作品里，用户可以自由选择自己喜欢的人物角色。然后，用户还可以自己取一个喜欢的名字，便可以登录搭建好的虚拟社区里了。之后，用户就像在现实生活中一样，可以在虚拟的环境里面自由活动，任意交互，上可谈天论地，登高望远；下可穿梭丛林，一窥海底之奥。除此之外，用户还能对其他也在虚拟社区中活动的用户做一些特殊的动作，比如弹跳、赛跑等。整个设计作品可以让用户身临其境，留连忘返。用户不再只是单单观看者，也成为了影响社区的参与者！ 在网络方面，也是令我煞费苦心。网络虚拟社区的具体搭建，第一是要有内部的互动，然后就是要有外部网络之间的交流。因此这就涉及到Unity3D软件，建模软件，贴图软件以及服务器等关键技术了。在本次毕业设计中，我选择了SmartFoxServer作为我虚拟社区的服务器。原因是Smart Fox Server服务器端同时还提供了很多方便快捷的ClientAPI，因此能大幅度缩短了我在这上面耗费的时间，并且取得很好的网络交互效果。 运用了网络技术，该系统的实现便摆脱了单机虚拟场景里用户之间人物互动交流不足的弱点。而整个虚拟环境人物动作控制的主要问题也随之得到解决。【关键词】虚拟现实人物动作控制网络虚拟社区 ABSTRACT Virtual reality technology is a very cutting-edge technology. Upon application of it, showing people an attractive prospect.So many of the world, especially the developed countries have carried out extensive research for this.