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第1章 概述 1

1.1 虚拟现实技术简介 1

1.1.1 定义 1

1.1.2 系统构成与基本特征 2

1.1.3 分类 5

1.1.4 虚拟现实关键技术 7

1.2 虚拟现实技术的发展历史 8

1.3 虚拟现实技术的应用 12

1.4 虚拟现实技术所面临的问题 18

参考文献 20

第2章 虚拟现实硬件设备 21

2.1 场景采集设备 21

2.1.1 鱼眼式全景摄像机 21

2.1.2 多镜头式全景摄像机 22

2.1.3 3D扫描仪 24

2.2 视觉显示设备 26

2.2.1 三维立体眼镜 27

2.2.2 头戴式VR显示设备 28

2.2.3 投影式立体显示设备 34

2.3 立体声音设备 36

2.4 交互设备 37

2.4.1 数据手套 38

2.4.2 空间跟踪球 39

2.4.3 VR手柄 40

2.4.4 数据衣 41

2.4.5 力觉和触觉反馈设备 43

2.5 本章小结 44

习题 45

参考文献 45

第3章 三维建模与实时渲染技术 47

3.1 三维建模数学基础 47

3.1.1 坐标系 47

3.1.2 向量 48

3.1.3 矩阵 51

3.1.4 坐标变换 53

3.1.5 透视投影 56

3.1.6 空间基本图形及方程 57

3.2 三维建模相关理论 60

3.2.1 三维建模技术 60

3.2.2 三维建模的实现方法 64

3.2.3 三维建模软件 65

3.3 渲染技术与实时渲染 67

3.3.1 渲染技术 67

3.3.2 实时渲染 71

3.4 本章小结 72

习题 73

参考文献 73

第4章 全景图技术 75

4.1 图像视频数据获取 75

4.2 鱼眼相机的几何失真和校正 76

4.2.1 极坐标变换以模拟桶形畸变 77

4.2.2 基于坐标投影的鱼眼图像校正 78

4.2.3 基于双线性插值的鱼眼图像校正 79

4.3 全景图分类及其实现原理 80

4.3.1 柱面全景图 80

4.3.2 球面全景图 80

4.3.3 墨卡托全景图 82

4.3.4 球极全景图 82

4.3.5 立体全景图 83

4.4 全景视频图像拼接算法 83

4.4.1 基于灰度的图像拼接算法 84

4.4.2 基于频域的图像拼接算法 85

4.4.3 基于特征的图像拼接算法 85

4.4.4 基于接缝的图像拼接 92

4.4.5 基于梯度的图像拼接 92

4.5 图像拼接技术面临的问题 93

4.6 本章小结和图像拼接技术前景展望 95

习题 96

参考文献 97

第5章 虚拟人物构建与运动捕获技术 99

5.1 建立虚拟人物模型 99

5.1.1 3D虚拟人物建模理论及应用 99

5.1.2 虚拟人物动画理论以及骨骼和绑定基础 105

5.1.3 常用于建模工具与虚拟现实平台之间互相传递的数据格式 114

5.1.4 如何应对和处理数据传输过程中的信息丢失 116

5.1.5 将3D人物模型传输进虚拟现实环境中 117

5.2 基于运动捕捉数据设计动画 122

5.2.1 运动捕捉技术简介 122

5.2.2 运动捕捉技术与虚拟现实的结合及应用 129

5.3 本章小结 131

习题 132

参考文献 132

第6章 增强现实与混合现实技术 133

6.1 增强现实 133

6.1.1 增强现实简介 133

6.1.2 增强现实特点 134

6.1.3 增强现实技术和难点 134

6.1.4 移动增强现实技术 139

6.1.5 增强现实的开发工具 141

6.1.6 增强现实的应用 143

6.1.7 增强现实典型产品 145

6.1.8 从虚拟现实技术到增强现实技术 147

6.2 混合现实 149

6.2.1 混合现实简介 149

6.2.2 混合现实的特点 150

6.2.3 混合现实相关技术和难点 151

6.2.4 混合现实设备 152

6.2.5 混合现实应用 153

6.3 案例 154

6.3.1 简介 154

6.3.2 开发环境 154

6.3.3 开发流程 154

6.3.4 创建Room Decorator 157

6.3.5 Room Decorator操作说明 158

6.3.6 Room Decorator简介 158

6.4 本章小结 163

习题 163

参考文献 163

第7章 常用软件及开发实例 165

7.1 Unity3D 165

7.1.1 Unity3D常用功能 166

7.1.2 Unity3D案例 180

7.2 3ds Max 188

7.2.1 简介 188

7.2.2 界面认识 188

7.2.3 简单模型制作 190

7.2.4 复杂模型制作与导入 191

7.2.5 材质与贴图 195

7.2.6 灯光与摄影机 198

7.2.7 渲染 200

7.2.8 3ds Max建模案例 201

7.3 图像拼接软件 205

7.3.1 图像拼接软件的使用 205

7.3.2 利用全景图像建立虚拟场景 208

7.4 基于模型的虚拟场景构建 212

7.4.1 利用模型建立虚拟场景 212

7.4.2 VR场景的实现 219

7.4.3 实现物体动画效果 220

7.4.4 移植安卓平台 221

参考文献 222