目录 1
第1章 虚拟现实概述 1
1.1 虚拟现实的基本概念 1
1.1.1 什么是虚拟现实 2
1.1.2 虚拟现实的基本特征 3
1.1.3 虚拟现实技术的发展概述 6
1.2 虚拟现实的分类 9
1.2.1 透过窗口系统 10
1.2.2 浸入式虚拟现实系统 10
1.2.3 分布式虚拟现实系统［7］ 12
1.2.4 扩展现实虚拟现实系统 12
1.2.5 遥现虚拟现实系统 12
1.3 虚拟现实系统的基本组成结构 14
1.3.1 虚拟环境 14
1.3.2 计算机 16
1.3.3 虚拟现实软件 18
1.3.4 输入设备 23
1.3.5 输出设备 24
1.4 虚拟现实的主要应用领域［4］ 25
1.4.1 工程应用 25
1.4.2 影视娱乐 28
1.4.3 科学研究和科学计算可视化 30
1.4.4 在医学上的应用 31
1.4.5 教育培训 32
1.4.6 军事上的应用 32
第2章 视觉生理感知与立体显示 34
2.1 视觉系统 34
2.1.1 眼睛 34
2.1.2 视觉神经系统 34
2.2.1 双眼视轴的辐合 35
2.2 视觉深度感知 35
2.2.2 双眼视差深度感知 36
2.3 视觉颜色感知 37
2.3.1 颜色模型 38
2.3.2 明暗效应模型及其算法 39
2.4 立体显示算法 42
2.4.1 基于投影变换的立体显示算法 42
2.4.2 基于相关性理论的立体显示算法 44
2.4.3 基于计算机生成全息的立体显示算法 45
2.5 立体显示装置 46
2.5.1 基于LCD的头盔显示器 47
2.5.2 基于CRT的头盔显示器 48
2.5.3 双目全方位监示器 49
2.5.4 立体眼镜 50
3.1.1 OpenGL 51
3.1 开放性图形库OpenGL 51
第3章 虚拟现实开发环境 51
3.1.2 OpenGL编程概念［4］ 54
3.1.3 OpenGL命令分类 58
3.2 虚拟现实开发环境Vega 66
3.2.1 Vega的组成及工作原理分析 67
3.2.2 Vega基本类 68
3.2.3 应用Vega进行视景仿真 70
3.3 三维建模软件MultiGen Creator 72
3.3.1 MultiGen Creator的构成 72
3.3.2 OpenFlight数据结构［119］ 73
3.3.3 建立模型关键技术和需要注意的问题［119］ 74
3.4 其他开发环境［4］ 75
3.4.1 Sense 8公司的World Tool Kit 75
3.4.3 Division公司的dVS和dVISE 79
3.4.2 MR工具包 79
3.4.4 Superscape公司的VRT 81
3.4.5 SGI公司的Sky Writer和Reality Engine 82
第4章 虚拟场景中物体碰撞检测 84
4.1 碰撞检测的概念 84
4.1.1 三维建模技术 84
4.1.2 碰撞检测的基本概念 89
4.2 碰撞检测的典型算法分析 90
4.2.1 空间分解法 91
4.2.2 包围盒层次法 91
4.2.3 基本结论 95
4.3 基于混合包围盒的碰撞检测 96
4.3.1 算法的基本思想 96
4.3.2 算法的基本步骤 101
4.3.3 算例：虚拟场景中导弹与目标的碰撞检测 107
第5章 虚拟场景中自然景物的模拟 112
5.1 虚拟场景中的自然景物 112
5.2 基于分形迭代的地形模拟 113
5.2.1 分形及其特征 113
5.2.2 布朗运动及其性质 115
5.2.3 分数布朗运动及其性质 117
5.2.4 分形地形模拟算法 118
5.3 基于粒子系统的模糊景物的模拟 127
5.3.1 粒子系统的基本原理 127
5.3.2 OpenGL中的纹理映射 129
5.3.3 基于粒子系统的导弹尾焰模拟［116］ 130
第6章 人与虚拟场景的适应性分析 135
6.1 虚拟现实系统中的人机交互 135
6.1.1 人的感知与行为模型 135
6.1.2 人机交互的层次结构 137
6.1.3 虚拟现实系统中的人机交互 139
6.2 虚拟现实系统中的仿真病现象 142
6.2.1 仿真病的表现形式 143
6.2.2 仿真病的理论解释 143
6.3 虚拟现实系统中的视觉延迟 145
6.3.1 视觉延迟产生的原因 145
6.3.2 视觉延迟的组成 146
6.4 视觉延迟的克服方法 149
6.4.1 视觉延迟克服方法概论 149
6.4.2 基于卡尔曼滤波的视觉延迟克服算法 150
第7章 基于虚拟现实技术的飞行仿真系统设计 166
7.1 飞行仿真技术 166
7.1.1 飞行仿真技术的概述 166
7.1.2 飞行仿真技术的发展历程 170
7.1.3 飞行仿真技术的应用现状 171
7.2 飞行仿真系统的总体设计 172
7.2.1 飞行仿真系统的任务分析 172
7.2.2 总体设计的功能及技术要求 173
7.2.3 飞行仿真系统的总体设计 176
7.2.4 总体设计实例 180
7.3 基于HLA的飞机任务模拟器视景仿真系统［120］ 183
7.3.1 飞机任务模拟器视景仿真系统 183
7.3.2 基于HLA模拟器引擎的视景系统仿真 186
7.3.3 大视场角视景仿真的实现 189
7.3.4 视景仿真软件系统 192
7.4 虚拟场景的绘制 199
7.4.1 虚拟场景的加速绘制措施 199
7.4.2 虚拟场景的绘制实例 201
参考文献 211