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虚拟现实系统
作者：张茂军著
出版社：科学出版社
出版时间：2002-07-01
ISBN：9787030093653
定价：¥35.00
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内容简介
张茂军，1997年于国防科技大学系统工程与数学系获博士学位，长期从事虚拟现实系统与多媒体信息系统方面的研究工作。支持或参与国家自然科学基金项目、国家863项目、国防预研重点项目等10余项。先后获部委级科技进步一等奖2项、二等奖2项。有著作4本，发表论文60余篇。目前的研究方向为：基于图象渲染的算法与系统、增强现实系统、协同虚拟环境等。1997年于国防科技大学系统工程与数学系获博士学位，现为国防科技大学多媒体研究开发中心副教授、硕士生导师，IEEE会员，ACM会员。本书对虚拟现实系统的基础理论，开发环境，最新发展动向等作了较为系统的论述。书中的内容包括虚拟现实系统的外设，基于图形渲染的算法基础，基于图像渲染的理论与系统，虚拟现实引擎，虚拟现实建模方法，虚拟现实开发工具，分布式与协同虚拟现实系统，虚拟现实系统设计与评价方法以及虚拟现实发展趋势展望等。书中介绍的不少算法与验证系统凝聚了作者多年的研究成果，全书共12章，各章之后附有思考题。本书适合研究生、高年级本科生教育中对虚拟现实教学的需要，也可供对虚拟现实系统感兴趣的大学教师、研究人员及工程技术人员参考。
作者简介
张茂军，1997年于国防科技大学系统工程与数学系获博士学位，长期从事虚拟现实系统与多媒体信息系统方面的研究工作。支持或参与国家自然科学基金项目、国家863项目、国防预研重点项目等10余项。先后获部委级科技进步一等奖2项、二等奖2项。有著作4本，发表论文60余篇。目前的研究方向为：基于图象渲染的算法与系统、增强现实系统、协同虚拟环境等。1997年于国防科技大学系统工程与数学系获博士学位，现为国防科技大学多媒体研究开发中心副教授、硕士生导师，IEEE会员，ACM会员。
目录
第一章 引 言
1. 1 虚拟现实的基本概念
1. 2 虚拟现实系统的特性
1. 3 虚拟现实发展简史
1. 4 虚拟现实应用
1. 5 本书的组织
第二章 虚拟现实外设
2. 1 3-D位置跟踪器
2. 1. 1 3-D电磁跟踪器
2. 1. 2 超声波跟踪器
2. 2 传感手套
2. 2. 1 VPL数据手套
2. 2. 2 PowerGlove
2. 2. 3 CyberGlove
2. 3 立体鼠标
2. 4 数据衣
2. 5 触觉和力反馈的装置
2. 6 立体显示设备
2. 6. 1 HMD
2. 6. 2 BOOM
2. 6. 3 立体眼镜
2. 6. 4 立体投影显示
2. 6. 5 3D显示器
2. 7 3-D声音生成器
第三章 基于图形渲染的算法基础
3. 1 几何造型
3. 1. 1 多面体造型
3. 1. 2 曲面造型
3. 1. 3 曲线. 曲面表示的基础知识
3. 1. 4 二次曲面
3. 1. 5 超二次曲面
3. 1. 6 Bezier曲线与Bezier曲面
3. 1. 7 B-样条曲线和曲面
3. 1. 8 有理样条与NURBs曲面
3. 2 光照模型
3. 2. 1 Lambert漫反射模型
3. 2. 2 Phong模型
3. 3 三维观察
3, 3. 1 观察坐标
3. 3. 2 投影
3. 3. 3 观察体
3. 3. 4 Z缓存器算法
3. 4 纹理映射
3. 4. 1 二维纹理映射的基本原理
3. 4. 2 建立纹理映射
3. 4. 3 Catmull算法
3. 4. 4 Blinn方法
3. 4. 5 两步法纹理映射
3. 4. 6 环境映射
3. 4. 7 三维纹理映射技术
3. 4. 8 MIPmap技术
第四章 基于图像渲染的理论基础
4. 1 什么是基于图像渲染
4. 2 全光模型
4. 3 光图函数
4. 3. 1 四维光图函数的定义
4. 3. 2 四维参数的离散化
4. 3. 3 光图系统
4. 3. 4 关于光图函数的讨论
4. 4 同心圆拼图
4. 4. 1 概述
4. 4. 2 同心圆拼图
4. 5 同心球拼图的构造
4. 5. 1 拍摄方法
4. 5. 2 同心球拼图的构造方法
4. 5. 3 自由漫游
4. 5. 4 压缩
4. 6 基于部分几何信息的IBR技术
4. 6. 1 视图插值技术
4. 6. 2 图像变形技术
4. 6. 3 基于外极几何的方法(Epipolar Geometry)
4. 6. 4 3D折叠(3D warp)方法
4. 6. 5 层次深度图像(LDI)
4. 7 讨 论
第五章 虚拟全景空间的模型与算法
5. 1 VPS空间模型
5. 1. 1 视点空间
5. 1. 2 虚拟全景空间
5. 1. 3 空间操纵
5. 2 VPS系统的一般组成
5. 2. 1 全景图像生成器
5. 2. 2 空间编辑器
5. 2. 3 VPS浏览器
5. 3 全景图像生成的基本思想
5. 3. 1 柱面全景图像的拍摄方法
5. 3. 2 球面全景图像的拍摄方法
5. 3. 3 成像模型与象素坐标
5. 3. 4 估计象素焦距
5. 4 柱面全景图像生成技术
5. 4. 1 柱面正投影算法
5. 4. 2 柱面全景图像的拼接算法
5. 4. 3 枝面全景图像的反投影算法
5. 4. 4 柱面全景图像的漫游
5. 5 球面全景图像生成技术
5. 5. 1 球面正投影算法
5. 5. 2 鱼眼图像的校正算法
5. 5. 3 球面全景图像反投影算法
5. 6 全景视频技术
5. 6. 1 摄像机运动简化模型
5. 6. 2 摄像机运动参数估计公式
5. 6. 3 实现中的一些问题
5. 6. 4 测试与评价
5. 7 视点空间之间的操纵算法
5. 7. 1 简单的缩放实现
5. 7. 2 一种图像变形算法
第六章 虚拟现实引擎
6. 1 帧速率与计算负载
6. 1. 1 图形性能与阴影模式
6. 1. 2 图形性能与场景复杂度
6. 2 基于PC机的VR引擎
6. 3 基于SGI工作站的VR引擎
6. 3. 1 InfiniteReality2概述
6. 3. 2 分辨率与显示模式
6. 3. 3 颜色
6. 3. 4 纹理映射
6. 4 高度并行的VR引擎
6. 5 分布化VR引擎
6. 5. 1 基于超级服务器的系统
6. 5. 2 IBM分布系统
第七章 虚拟现实建模
7. 1 几何建模
7. 1. 1 造型工具
7. 1. 2 环境外观
7. 2 运动建模
7. 2. 1 对象位置
7. 2. 2 碰撞检测
7. 2. 3 交互映射
7. 2. 4 对象层次
7. 3 物理建模
7. 3. 1 表面变形
7. 3. 2 表面光滑程度
7. 4 对象行为
7. 5 模型分割
7. 5. 1 模型分割
7. 5. 2 LoD分割
7. 6 虚拟现实建模语言VRML
7. 6. 1 VRML简介
7. 6. 2 VRML的特性
7. 6. 3 节点
7. 6. 4 场景图
7. 6. 5 漫游与用户交互
7. 6. 6 VRML创作实例
第八章 虚拟现实开发工具
8. 1 虚拟世界工具箱WTK
8. 1. 1 WTK概述
8. 1. 2 WTK的结构和对象机制
8. 1. 3 WTK的仿真流程管理
8. 1. 4 WTK的窗口和视区
8. 1. 5 WTK的视点
8. 1. 6 WTK的场景结构
8. 1. 7 WTK的几何场景构造
8. 1. 8 WTK的光照处理
8. 1. 9 WTK的材质
8. 1. 10 WTK的纹理
8. 1. 11 传感器
8. 1. 12 三维立体声
8. 2 Vega
8. 2. 1 什么是Vega
8. 2. 2 场景图管理
8. 3 MR：VR应用工具箱
第九章 分布式虚拟现实系统
9. 1 概念与特性
9. 1. 1 什么是DVR
9. 1. 2 DVR的特性
9. 1. 3 几个典型DVR系统与工具
9. 2 DVR的系统结构
9. 2. 1 集中式／复制式结构
9. 2. 2 统一的局部数据库／不同的局部数据库
9. 3 DVR模型
9. 3. 1 DS模型
9. 3. 2 MPSC模型
9. 4 DVR中的优先调度算法
9. 4. 1 概述
9. 4. 2 PRR算法
9. 4. 3 结合可见性信息
9. 5 分布交互仿真DIS
9. 5. 1 概述
9. 5. 2 仿真实体
9. 5. 3 网络接口NIU(network interface unit)
9. 5. 4 计算机生成兵力
9. 6 高层体系结构HLA
9. 6. 1 HLA概述
9. 6. 2 HLA框架
9. 6. 3 对象模型OM对互操作和可重用的支持
9. 6. 4 基于HLA／RTI的分布交互仿真体系结构
第十章 协同虚拟现实系统
10. 1 CVR的概念与特性
10. 2 CVR涉及的关键技术
10. 3 虚拟空间会议系统
10. 3. 1 引言
10. 3. 2 VST的概念
10. 3. 3 VST需研究解决的问题
10. 3. 4 虚拟会议空间的结构与构造
10. 3. 5 虚拟空间会议合成计算模型
10. 4 VST-1原型系统介绍
10. 4. 1 系统运行环境
10. 4. 2 系统体系结构
10. 4. 3 MCS设计与实现
10. 4. 4 会议管理子系统
10. 4. 5 虚拟对象管理子系统
10. 4. 6 数据分发管理子系统
10. 4. 7 基于DirectPlay的网络通信接口
lo. 4. 8 虚拟会议环境构造
lo. 4. 9 视音频采集与处理子系统
10. 4. 10 交互代理子系统
10. 4. 11 虚拟会场显示子系统
10. 4. 12 虚拟会场合成
第十一章 虚拟现实系统设计和评价方法
11. 1 引 言
11. 2 两种开发领域
11. 3 我们的方法
11. 4 有效迭代
11. 5 一个实例：Dragon战场可视化虚拟环境
11. 6 Dragon VE的设计与评价方法
11. 7 总 结
第十二章 虚拟现实发展趋势展望
12. 1 虚拟现实发展面临的三大障碍
12. 2 "虚实结合"是虚拟现实技术发展的必然
12. 2. 1 概述
12. 2. 2 什么是"虚实结合"
12. 2. 3 为什么需要"虚实结合"
12. 3 增强现实简介
12. 3. 1 基本概念
12. 3. 2 增强现实的应用
12. 3. 3 增强现实的特征
12. 4 一个典型的AR系统：虚拟演播室
12. 4. 1 概述
12. 4. 2 数字视频技术
12. 4. 3 蓝室设计和光照
12. 4. 4 摄像机跟踪
12. 4. 5 绘制
12. 4. 6 合成
参考文献
1. 1 虚拟现实的基本概念
1. 2 虚拟现实系统的特性
1. 3 虚拟现实发展简史
1. 4 虚拟现实应用
1. 5 本书的组织
第二章 虚拟现实外设
2. 1 3-D位置跟踪器
2. 1. 1 3-D电磁跟踪器
2. 1. 2 超声波跟踪器
2. 2 传感手套
2. 2. 1 VPL数据手套
2. 2. 2 PowerGlove
2. 2. 3 CyberGlove
2. 3 立体鼠标
2. 4 数据衣
2. 5 触觉和力反馈的装置
2. 6 立体显示设备
2. 6. 1 HMD
2. 6. 2 BOOM
2. 6. 3 立体眼镜
2. 6. 4 立体投影显示
2. 6. 5 3D显示器
2. 7 3-D声音生成器
第三章 基于图形渲染的算法基础
3. 1 几何造型
3. 1. 1 多面体造型
3. 1. 2 曲面造型
3. 1. 3 曲线. 曲面表示的基础知识
3. 1. 4 二次曲面
3. 1. 5 超二次曲面
3. 1. 6 Bezier曲线与Bezier曲面
3. 1. 7 B-样条曲线和曲面
3. 1. 8 有理样条与NURBs曲面
3. 2 光照模型
3. 2. 1 Lambert漫反射模型
3. 2. 2 Phong模型
3. 3 三维观察
3, 3. 1 观察坐标
3. 3. 2 投影
3. 3. 3 观察体
3. 3. 4 Z缓存器算法
3. 4 纹理映射
3. 4. 1 二维纹理映射的基本原理
3. 4. 2 建立纹理映射
3. 4. 3 Catmull算法
3. 4. 4 Blinn方法
3. 4. 5 两步法纹理映射
3. 4. 6 环境映射
3. 4. 7 三维纹理映射技术
3. 4. 8 MIPmap技术
第四章 基于图像渲染的理论基础
4. 1 什么是基于图像渲染
4. 2 全光模型
4. 3 光图函数
4. 3. 1 四维光图函数的定义
4. 3. 2 四维参数的离散化
4. 3. 3 光图系统
4. 3. 4 关于光图函数的讨论
4. 4 同心圆拼图
4. 4. 1 概述
4. 4. 2 同心圆拼图
4. 5 同心球拼图的构造
4. 5. 1 拍摄方法
4. 5. 2 同心球拼图的构造方法
4. 5. 3 自由漫游
4. 5. 4 压缩
4. 6 基于部分几何信息的IBR技术
4. 6. 1 视图插值技术
4. 6. 2 图像变形技术
4. 6. 3 基于外极几何的方法(Epipolar Geometry)
4. 6. 4 3D折叠(3D warp)方法
4. 6. 5 层次深度图像(LDI)
4. 7 讨 论
第五章 虚拟全景空间的模型与算法
5. 1 VPS空间模型
5. 1. 1 视点空间
5. 1. 2 虚拟全景空间
5. 1. 3 空间操纵
5. 2 VPS系统的一般组成
5. 2. 1 全景图像生成器
5. 2. 2 空间编辑器
5. 2. 3 VPS浏览器
5. 3 全景图像生成的基本思想
5. 3. 1 柱面全景图像的拍摄方法
5. 3. 2 球面全景图像的拍摄方法
5. 3. 3 成像模型与象素坐标
5. 3. 4 估计象素焦距
5. 4 柱面全景图像生成技术
5. 4. 1 柱面正投影算法
5. 4. 2 柱面全景图像的拼接算法
5. 4. 3 枝面全景图像的反投影算法
5. 4. 4 柱面全景图像的漫游
5. 5 球面全景图像生成技术
5. 5. 1 球面正投影算法
5. 5. 2 鱼眼图像的校正算法
5. 5. 3 球面全景图像反投影算法
5. 6 全景视频技术
5. 6. 1 摄像机运动简化模型
5. 6. 2 摄像机运动参数估计公式
5. 6. 3 实现中的一些问题
5. 6. 4 测试与评价
5. 7 视点空间之间的操纵算法
5. 7. 1 简单的缩放实现
5. 7. 2 一种图像变形算法
第六章 虚拟现实引擎
6. 1 帧速率与计算负载
6. 1. 1 图形性能与阴影模式
6. 1. 2 图形性能与场景复杂度
6. 2 基于PC机的VR引擎
6. 3 基于SGI工作站的VR引擎
6. 3. 1 InfiniteReality2概述
6. 3. 2 分辨率与显示模式
6. 3. 3 颜色
6. 3. 4 纹理映射
6. 4 高度并行的VR引擎
6. 5 分布化VR引擎
6. 5. 1 基于超级服务器的系统
6. 5. 2 IBM分布系统
第七章 虚拟现实建模
7. 1 几何建模
7. 1. 1 造型工具
7. 1. 2 环境外观
7. 2 运动建模
7. 2. 1 对象位置
7. 2. 2 碰撞检测
7. 2. 3 交互映射
7. 2. 4 对象层次
7. 3 物理建模
7. 3. 1 表面变形
7. 3. 2 表面光滑程度
7. 4 对象行为
7. 5 模型分割
7. 5. 1 模型分割
7. 5. 2 LoD分割
7. 6 虚拟现实建模语言VRML
7. 6. 1 VRML简介
7. 6. 2 VRML的特性
7. 6. 3 节点
7. 6. 4 场景图
7. 6. 5 漫游与用户交互
7. 6. 6 VRML创作实例
第八章 虚拟现实开发工具
8. 1 虚拟世界工具箱WTK
8. 1. 1 WTK概述
8. 1. 2 WTK的结构和对象机制
8. 1. 3 WTK的仿真流程管理
8. 1. 4 WTK的窗口和视区
8. 1. 5 WTK的视点
8. 1. 6 WTK的场景结构
8. 1. 7 WTK的几何场景构造
8. 1. 8 WTK的光照处理
8. 1. 9 WTK的材质
8. 1. 10 WTK的纹理
8. 1. 11 传感器
8. 1. 12 三维立体声
8. 2 Vega
8. 2. 1 什么是Vega
8. 2. 2 场景图管理
8. 3 MR：VR应用工具箱
第九章 分布式虚拟现实系统
9. 1 概念与特性
9. 1. 1 什么是DVR
9. 1. 2 DVR的特性
9. 1. 3 几个典型DVR系统与工具
9. 2 DVR的系统结构
9. 2. 1 集中式／复制式结构
9. 2. 2 统一的局部数据库／不同的局部数据库
9. 3 DVR模型
9. 3. 1 DS模型
9. 3. 2 MPSC模型
9. 4 DVR中的优先调度算法
9. 4. 1 概述
9. 4. 2 PRR算法
9. 4. 3 结合可见性信息
9. 5 分布交互仿真DIS
9. 5. 1 概述
9. 5. 2 仿真实体
9. 5. 3 网络接口NIU(network interface unit)
9. 5. 4 计算机生成兵力
9. 6 高层体系结构HLA
9. 6. 1 HLA概述
9. 6. 2 HLA框架
9. 6. 3 对象模型OM对互操作和可重用的支持
9. 6. 4 基于HLA／RTI的分布交互仿真体系结构
第十章 协同虚拟现实系统
10. 1 CVR的概念与特性
10. 2 CVR涉及的关键技术
10. 3 虚拟空间会议系统
10. 3. 1 引言
10. 3. 2 VST的概念
10. 3. 3 VST需研究解决的问题
10. 3. 4 虚拟会议空间的结构与构造
10. 3. 5 虚拟空间会议合成计算模型
10. 4 VST-1原型系统介绍
10. 4. 1 系统运行环境
10. 4. 2 系统体系结构
10. 4. 3 MCS设计与实现
10. 4. 4 会议管理子系统
10. 4. 5 虚拟对象管理子系统
10. 4. 6 数据分发管理子系统
10. 4. 7 基于DirectPlay的网络通信接口
lo. 4. 8 虚拟会议环境构造
lo. 4. 9 视音频采集与处理子系统
10. 4. 10 交互代理子系统
10. 4. 11 虚拟会场显示子系统
10. 4. 12 虚拟会场合成
第十一章 虚拟现实系统设计和评价方法
11. 1 引 言
11. 2 两种开发领域
11. 3 我们的方法
11. 4 有效迭代
11. 5 一个实例：Dragon战场可视化虚拟环境
11. 6 Dragon VE的设计与评价方法
11. 7 总 结
第十二章 虚拟现实发展趋势展望
12. 1 虚拟现实发展面临的三大障碍
12. 2 "虚实结合"是虚拟现实技术发展的必然
12. 2. 1 概述
12. 2. 2 什么是"虚实结合"
12. 2. 3 为什么需要"虚实结合"
12. 3 增强现实简介
12. 3. 1 基本概念
12. 3. 2 增强现实的应用
12. 3. 3 增强现实的特征
12. 4 一个典型的AR系统：虚拟演播室
12. 4. 1 概述
12. 4. 2 数字视频技术
12. 4. 3 蓝室设计和光照
12. 4. 4 摄像机跟踪
12. 4. 5 绘制
12. 4. 6 合成
参考文献
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