第1章 虚拟现实概述 1
1.1 虚拟现实的基本概念 1
1.2 虚拟现实的特点 2
1.3 虚拟现实技术的意义 2
1.4 虚拟现实系统的组成 3
1.5 虚拟现实系统的分类 4
1.6 虚拟现实设备 6
1.7 虚拟现实技术的应用研究 6
1.7.1 虚拟现实技术在城市规划领域中的应用 7
1.7.2 虚拟现实技术在室内设计中的应用 7
1.7.3 虚拟现实技术在房产开发中的应用 8
1.7.4 虚拟现实技术在工业仿真中的应用 9
1.7.5 虚拟现实技术在文物古迹中的应用 9
1.7.6 虚拟现实技术在虚拟社区中的应用 10
1.7.7 虚拟现实技术在道路桥梁中的应用 11
1.8 虚拟现实的技术瓶颈 12
1.9 增强现实 13
1.9.1 增强现实的概念 13
1.9.2 增强现实的形式 14
1.9.3 增强现实的实现方法 16
1.9.4 增强现实的实现方式 17
1.9.5 VR与AR/MR 17
参考文献 20
第2章 虚拟现实关键技术 21
2.1 计算机视觉 21
2.2 虚拟现实的基本原理 23
2.3 基于图像绘制的虚拟现实技术 25
2.3.1 三维建模技术 25
2.3.2 几何建模技术 26
2.3.3 三维图形变换 27
2.3.4 OpenGL技术 28
2.4 基于图像的虚拟现实技术 29
2.4.1 基于图像的建模与绘制技术 29
2.4.2 全光函数 30
2.4.3 几种典型的IBMR技术及其虚拟现实系统 37
2.5 碰撞检测技术 44
2.6 人机交互技术 46
2.6.1 Unity3D 46
2.6.2 VR-Platform 50
2.6.3 Virtools 50
2.6.4 Quest3D 51
参考文献 52
第3章 虚拟现实三维建模技术 53
3.1 精确三维建模方法 53
3.1.1 逆向建模技术 53
3.1.2 AutoCAD等其他软件三维建模 57
3.1.3 基于遥感影像的三维城市建模方法 57
3.1.4 基于激光、雷达的建模方法 57
3.1.5 图形数据格式转换 57
3.2 辅助三维建模方法 58
3.2.1 3ds Max人工建模 58
3.2.2 3ds Max程序建模 59
3.3 三维建模纹理数据的获取 59
3.4 材质灯光技术 60
3.5 渲染与烘焙技术 60
3.6 三维模型优化技术 61
3.6.1 虚拟现实建模原则 61
3.6.2 导入模型常见问题 61
3.6.3 三维模型优化方法 62
参考文献 65
第4章 虚拟现实人机交互 66
4.1 人机交互 66
4.2 人机交互研究现状 66
4.3 虚拟现实技术在人机交互中的优势 67
4.4 虚拟现实人机交互的发展前景 69
4.5 Unity3D虚拟交互技术 69
4.5.1 Unity3D资源包 70
4.5.2 Unity脚本 71
4.5.3 光照贴图UV 76
4.5.4 启用DirectX图形API功能 76
4.5.5 UnityGUI控制 78
4.5.6 地形编辑器 82
4.5.7 物理特效 84
4.5.8 音频设计 89
4.5.9 粒子系统 92
参考文献 99
第5章 虚拟交互式教学辅助系统 100
5.1 飞机引擎拆装工程背景 100
5.2 飞机引擎三维拆装交互系统概述 100
5.2.1 系统组成 101
5.2.2 系统功能 102
5.2.3 系统接口 103
5.3 飞机引擎三维拆装虚拟交互系统设计 104
5.3.1 用户登录场景设计 105
5.3.2 选择系统场景 110
5.3.3 异步加载场景 112
5.3.4 主场景的编写——三维交互类场景系统 112
5.3.5 主场景的编写——三维自动交互类场景系统 121
参考文献 123
第6章 交互式室内外虚拟漫游系统 124
6.1 虚拟场景漫游的开发技术 124
6.1.1 基于几何图形的虚拟漫游技术 125
6.1.2 基于图像的虚拟漫游技术 125
6.1.3 基于图形与图像混合建模的虚拟漫游技术 126
6.2 虚拟漫游中的关键技术 126
6.2.1 场景简化的细节层次技术 126
6.2.2 碰撞检测技术 127
6.2.3 路径规划技术 127
6.3 数据准备与预处理 129
6.3.1 预处理 129
6.3.2 基本设置 129
6.3.3 修改视角控制键为右键 133
6.3.4 如何取消浏览窗口上的右键菜单 134
6.3.5 植物效果设置 134
6.3.6 水面效果的设置 138
6.3.7 烘焙光影贴图的处理 138
6.4 交互式漫游系统设计流程 140
6.5 交互式漫游系统设计 141
6.5.1 功能需求 141
6.5.2 系统设计 142
6.5.3 交互设计 143
6.6 交互式漫游系统实现 144
6.6.1 交互式界面实现 144
6.6.2 室内漫游实现 150
6.6.3 室外漫游实现 163
参考文献 164
第7章 在线虚拟房地产展销系统应用 165
7.1 在线虚拟房地产展销系统工程背景 165
7.1.1 传统销售模式和虚拟展示交互模式比较 166
7.1.2 在线虚拟房地产展销系统功能需求 166
7.1.3 在线虚拟房地产展销系统项目特点 166
7.2 在线虚拟房地产展销系统架构 167
7.2.1 展示子系统 167
7.2.2 交互子系统 168
7.2.3 存储子系统 168
7.3 在线虚拟房地产展销系统关键技术 168
7.3.1 NGUI插件技术 168
7.3.2 node.js技术 169
7.4 小区模型和场景设计 169
7.4.1 小区CAD建模 169
7.4.2 搭建综合场景 169
7.4.3 模型渲染与烘焙 170
7.4.4 模型导出 171
7.5 在线房地产系统交互功能设计 171
7.5.1 程序整体架构 172
7.5.2 序列帧动画调用 172
7.5.3 场景中的行走摄像机 172
7.5.4 场景材质与模型替换 174
7.5.5 销控表设计 175
7.5.6 房贷计算器设计 176
7.5.7 自动截图功能截图 176
7.6 虚拟交互功能系统实现 178
7.6.1 界面设计 178
7.6.2 展示子系统实现 183
7.6.3 交互子系统 185
7.6.4 存储子系统 185
7.7 系统调试与运行 185
7.7.1 功能测试 185
7.7.2 系统测试 192
参考文献 196
第8章 古建筑数字化保护系统 197
8.1 古建筑数字化保护工程背景 197
8.1.1 古建筑数字化保护的目的 198
8.1.2 古建筑数字化保护的意义 198
8.1.3 建筑数字化保护的内容 199
8.2 古建筑的保护研究现状 199
8.2.1 传统的古建筑保护方式以及存在的问题 199
8.2.2 数字化保护古建筑的方式 200
8.3 数字化保护的关键技术 200
8.3.1 CAD技术 200
8.3.2 三维建模技术 200
8.3.3 VRP虚拟现实技术 201
8.3.4 虚拟交互技术 201
8.4 春秋楼三维模型和数字化场景设计 201
8.4.1 现场照片采集 201
8.4.2 平面模型处理 201
8.4.3 处理贴图 203
8.4.4 三维模型制作 203
8.4.5 场景搭建 205
8.4.6 灯光 205
8.4.7 模型渲染与烘焙 206
8.4.8 模型导出 207
8.5 虚拟系统交互设计 207
8.5.1 场景检查 207
8.5.2 添加相机 207
8.5.3 设置路径动画 208
8.5.4 添加按钮 208
8.5.5 添加导航图 210
8.5.6 添加背景音乐 210
8.5.7 运行预览 211
8.5.8 项目设置 211
8.5.9 编译文件 212
8.5.10 系统运行 212
参考文献 213
第9章 智慧城市环保监测系统 214
9.1 智慧城市环保监测工程背景 214
9.2 智慧城市环保监测的意义 214
9.3 智慧城市环保监测关键技术 215
9.3.1 系统开发环境 215
9.3.2 C＃语言 215
9.3.3 NGUI插件 216
9.3.4 控制、显示分屏操作 217
9.4 智慧城市环保监测需求分析 217
9.5 智慧城市环保监测系统总体设计 218
9.6 智慧城市环保监测系统详细设计与实现 218
9.6.1 分屏控制模块 218
9.6.2 环保监测模块 221
9.6.3 UI控制模块 230
9.7 智慧城市环保监测系统测试 231
9.7.1 测试说明 231
9.7.2 测试的结果 232
9.7.3 软件测试的小结 233
参考文献 233
第10章 虚拟三维城市数字景观系统 235
10.1 虚拟数字景观系统开发背景 235
10.2 系统开发的意义 235
10.3 国内外研究现状 236
10.4 虚拟数字三维景观系统功能需求 237
10.5 虚拟数字三维景观系统系统设计 238
10.5.1 系统总体设计目标 238
10.5.2 三维景观模型设计 238
10.5.3 交互界面设计 240
10.5.4 漫游交互功能设计 241
10.6 虚拟数字三维景观系统实现 241
10.6.1 系统主界面实现 241
10.6.2 游览选择界面实现 245
10.6.3 景点概览界面实现 247
10.6.4 自主游览界面实现 248
10.6.5 景点游览实现 249
10.7 运行程序并发布 252
10.8 虚拟数字三维景观系统测试 253
10.8.1 测试目的与原则 253
10.8.2 测试方案 253
10.8.3 测试结果 254
10.8.4 测试总结 256
参考文献 256
附录A 257
附录A.1 摄像机行走 257
附录A.2 HTTP协议服务器 259
附录A.3 读取与写入数据 261
附录A.4 用户登录验证 265
附录A.5 IP设置 267
附录A.6 序列帧动画 268
附录A.7 全景观看 271
附录A.8 相册看图 274
附录A.9 换模型 278
附录A.10 换材质 280
附录A.11 房贷计算器 283