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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 OpenGL51

3.1　开放性图形库OpenGL51

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Vega66

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 Creator72

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 Kit75

3.4.3　Division公司的dVS和dVISE79

3.4.2　MR工具包79

3.4.4　Superscape公司的VRT81

3.4.5 SGI公司的Sky Writer和Reality Engine82

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