基于Arduino的虚拟现实交互系统实验案例设计

综合运用嵌入式、三维建模、虚拟现实等技术,提出一个软硬件结合的虚拟现实交互系统典型案例,实现虚拟场景与现实环境的实时交互控制。通过3DMAX和Unity3D软件设计虚拟现实交互场景,采用Arduino核心板搭建场景的控制模块,运用光敏电阻和湿度传感器实时获取环境信息并注入虚拟场景中,实现虚拟现实交互系统。     

基于跨平台的实时数据处理系统的设计

设计实现了一款实时数据处理系统,是SCADA(数据采集与监视控制系统)的数据核心。在基于国产软硬件平台的基础上,采用跨平台的架构设计,介绍了实时数据处理系统的功能及设计实现。该实时数据处理系统采用在共享内存中创建多个队列的方式存放输入和输出的数据,既方便多个进程同时存取数据,又保证了数据处理的实时性。     

基于声网Agora实时AI互动课堂系统的设计与实现

文章旨在设计与实现一个实时人工智能（Artificial Intelligence,AI）互动课堂系统,利用基于声网Agora的音视频和实时AI互动集成等通信技术,为学生提供高质量的在线互动教育教学体验。该系统的设计与实现,使教师和学生能够在课堂教学中基于声网Agora进行实时AI互动,从而在课堂教学中实现教学精准语音对话识别、细腻情感问题剖析、在线机器人虚拟授课等功能。这种方式有助于改善AI互动课堂在线教育效果。     

基于过程级编程模型的软硬件协同设计框架

当前动态可重构计算系统对程序员编程不透明,且动态可重构资源难以有效利用。针对上述问题,提出一种基于过程级透明编程模型的软硬件协同设计框架。在该框架内,软件开发人员对软硬件协同函数库进行调用,即可用C语言完成系统功能描述。动态软硬件划分算法在程序运行时进行划分,自动选择并调度需要转换到软件或硬件的库函数,通过动态链接器实时切换函数的运行方式,实现由功能描述到系统实现的自动化流程。     

数字化三维虚拟演播室系统的设计与实现

数字化三维虚拟演播室系统主要是以视频流的图像处理软件为主,软硬件相结合的一个复杂系统.数字化三维虚拟演播室系统通过电脑实现了将摄像机实拍三维场景图像和三维虚拟物体图像制作进行实时完美结合.对数字化三维虚拟演播室系统从工作原理及特点上描述,并阐述数字化三维虚拟演播室系统的实现及技术难点和创新点.随着视频数字化的发展,在广电行业中将作为成熟产品预计很快将推向市场,在电视行业的应用前景非常广阔.     

一种软硬件自主可控的嵌入式实时控制系统

本文基于国产GD32微控制器和RT-Thread实时操作系统,构建了一种软硬件自主可控的嵌入式实时控制系统.研究了RT-Thread操作系统在GD32芯片开发板上的移植方法和驱动程序改写,并编写多任务应用程序进行测试,证明了系统运行稳定可靠,为国产嵌入式控制系统的发展提供了一种技术实现途径.     

基于协同合作的国产软硬件售后服务体系

针对当前国产软硬件产品售后服务质量参差不齐、服务流程不规范、服务平台封闭孤立等问题,提出了一种国产软硬件厂商、系统集成商和用户多方共建共赢的协同售后服务体系,并设计了一个基于软件即服务（SaaS）模式的售后服务系统框架.     

基于Quest3D的虚拟中药药材展示系统研究与实现

随着计算机软硬件和虚拟现实技术的发展,运用虚拟现实技术辅助规划设计和展示已成为该领域的研究热点.本文介绍了一种基于虚拟现实软件实现的虚拟药材展示系统的设计方法,即利用三维建模软件3ds max进行三维实体及场景建模,采用虚拟交互平台Quest3D为场景驱动.本文以应用该方案实现的虚拟药材展示系统为例,重点介绍了系统架构和实现的技术流程,并对实现过程中的场景建模技术、交互设计中的图形化设计方法以及增强场景真实感方法做了深入的阐述.     

基于国产化的煤矿安全监控系统联网平台设计

现有的煤矿安全监控系统联网平台主要基于国外公司软硬件设备构建,对该平台进行国产适配,以响应国家信息安全自主可控的战略目标号召,设计了基于国产芯片、国产操作系统、国产数据库和国产中间件的煤矿安全监控系统联网平台。该平台的软硬件均适配国产化软硬件环境,同时搭配少量Java生态圈的开源框架。服务器和终端机CPU均采用飞腾处理器,打印机采用立思辰打印机;服务器操作系统采用银河麒麟,终端机操作系统采用统信;数据库采用开源内存数据库Redis、国产关系数据库达梦和开源列式存储数据库HBase;中间件采用东方通的TongLINK/Q和TongWeb;办公套件采用金山WPS,浏览器采用Firefox。利用内存数据库Redis建立实时数据缓存区,实现热点数据高效访问;基于达梦数据库性能指标,通过数据库表分区等模式进行存储结构设计;基于列式存储数据库Hbase设计历史数据存储系统,实现历史数据回溯性分析。现场测试结果表明,该平台数据传输延时小于10s,实时数据查询耗时为240～300ms,支持历史采样数据秒级回溯,能够满足煤矿监管监察国产化的应用需求。     

几何建模技术在虚拟校园漫游系统开发中的应用

虚拟漫游系统的开发是虚拟现实技术的一个重要应用.以华北电力大学保定二校区为虚拟仿真环境,使用3DSMAX建模工具对校园中的各种模型进行建模,使用多种基于几何建模的场景优化措施,并基于Google Earth卫星截图进行场景的精确布局设计.结合Virtools虚拟现实开发平台,设计了虚拟校园漫游系统的开发流程,并在微机平台上实现了一个场景复杂的校园实时漫游系统.该校园漫游系统不但为用户提供了友好的Web界面,而且设计并实现了基于导航图控制的人机交互机制,便于综合使用多种漫游方式快速漫游校园的场景.     

A real-time interactive virtual classroom multimedia distancelearning system

In this paper, we present the design and development of a real-time interactive virtual classroom multimedia distance learning system at the University of Washington. There has been rapid progress in digital media compression research, and the delivery of media data on the public Internet is becoming widespread. A real-time interactive virtual classroom allows a remote participant to not only receive a live class feed, but also to interact in a live class by asking questions with audio, video in real-time using an Internet connection. Many instructors use electronically prepared slides during their class. The traditional video coding algorithms are not able to compress this slide data very well at low bit-rates. We propose a Web-based real-time presentation system for the electronic slides. Instructors also write text on a white board or a piece of paper during the class. At low bit-rates, conventional video encoding algorithms cannot encode this handwritten text video with enough fidelity, resulting in an illegible decoded video. We propose an extension of the well known bilevel image encoding algorithms to handle the handwritten text video. Our method results in decoded video frames which can be read very clearly when encoded at low bit-rates. We have developed a set of tools which allows recording the live classroom session and automatic creation of a synchronized multimedia integration language (SMIL) presentation, which can be used for a later viewing     

航空发动机教学实验系统的虚拟装配技术研究

航空发动机虚拟教学实验系统的建设是将VR(Virtual Reality)技术与实验相结合的一次综合性的实验探索与尝试.该系统是将虚拟装配及拆卸、模化实验、模型流场的动态显示及发动机试车等综合仿真实验系统,重点论述了教学实验系统开发中的虚拟装配技术,在对虚拟装配的研究现状分析和总结的基础上,对航空发动机虚拟装配的关键技术和虚拟装配系统的实现方法进行了分析和研究,包括基于数据手套的虚拟手操作、实时碰撞检测、装配路径和装配顺序规划等问题.最后还展示了利用航空发动机三维可视化虚拟装配系统完成虚拟装配操作的实例,并分析了虚拟装配系统与传统装配相比较的优势和特点.     

肝胆虚拟手术中的力觉弹性模型研究

利用增强的64排螺旋CT数据,对肝胆脏器进行了力觉弹性模型建模研究。总结了国内外近年来软组织建模的研究状况、主要流程和关键技术,给出了适合肝胆虚拟手术的几何建模、物理/计算建型、网格划分、碰撞检测及基于PHANTOM力反馈设备的实时响应计算方法。给出了相应的系统框架和结果,搭建了一个GHOST SDK下开发的虚拟环境,为肝胆虚拟手术进一步的仿真奠定了基础。     

无人机虚拟维修训练系统关键技术研究

针对传统无人机维修训练的不足及虚拟维修训练系统设计的现状,提出了突显机电类装备特点的无人机虚拟维修训练系统设计思想,将装备的外观模型和机理模型分离开来,以场景优化、交互控制、数据储存、过程控制及实时通信等关键技术为研究重点.利用过程控制模块模拟无人机的动态工作过程,数据存储模块提供故障诊断需要的遥控遥测指令及电流电压等信息,借助实时通信模块搭建样机与检测设备的通信桥梁完成无人机故障诊断训练.最后,以某型无人机的飞行控制柜为例进行验证,结果显示在实时性及逼真度方面均达到了较好的效果.该系统开发简单,达到了机电类装备维修训练系统开发的要求.     

基于单次CLR的分层组播机制在虚拟课堂中的应用

在虚拟课堂目前的开发中,广泛采用了分层组播技术解决多媒体数据的传输问题。分层组播技术是异构网络中传输多媒体实时数据的一个重要解决方案。文章分析了现有分层组播拥塞控制的优缺点,引入单次CLR分层组播机制,合理设置速率下降阈值和CLR选择条件。该算法简单易行,不会造成过多的网络反馈负担,能够保证虚拟课堂分层组播网络的稳定性。     

嵌入式Forth操作系统实时调度算法研究

针对目前嵌入式Forth操作系统中缺乏实时调度机制的问题,对基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统中多任务调度的关键技术进行了研究。采用Forth虚拟机技术,新定义了一种中断任务类型来处理实时突发事件,并给出了一种新的任务调度算法来调度 Forth系统中终端任务、后台任务以及中断任务顺利运行。实验结果表明,改进后的 Forth 系统能够通过实时调度处理突发事件,并且实时响应度高,尤其适用于对实时性有要求的嵌入式环境中,以满足日趋复杂的嵌入式环境对高效操作系统和 Forth 技术的应用需求。     

基于游戏引擎的三维虚拟漫游系统实现

三维虚拟环境漫游是虚拟现实技术应用的基本方向之一,具有重要的研究意义与应用价值。基于成熟的游戏引擎技术,提出一个具有较强通用性和可扩展性的三维虚拟漫游系统开发框架,并从3D场景快速构建、3D场景实时绘制、高级视觉特效生成和基于物理的场景模拟等四个方面详细介绍了该框架的关键技术实现。通过对系统原型的测试表明,采用该开发框架所构建的三维虚拟漫游系统可在一般的普通主流PC机上达到较好的性能和表现效果。     

实时交互式远程教育环境服务器的设计与实现

针对传统远程教育环境实时交互性不足的缺陷,提出了一种基于Windows Sockets的高性能实时交互式远程教育环境服务器的设计方法,该服务器能同时为多个网络虚拟教室提供实时交互式的网络教育服务,每个网络教室能在教师主控、分组讨论和自由讨论等三种模式问动态切换,四级权限管理机制能有效地维护教学活动正常进行,实现了以一台普通的PC机作为服务器也能提供较大规模的实时交互式远程教育活动环境。     

基于虚拟仪器实时测控系统的构建

讨论了将虚拟仪器技术引入实时测控领域以及开发基于虚拟仪器平台的测控系统的构建方法。     

基于Virtools的办公自动化设备虚拟展示系统设计与实现

将虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术用于办公自动化(Office Automation,OA)设备教学系统设计,分析Virtools和3DS Max的结构特征和优势,通过Virtools平台强大的交互功能结合多媒体投影教室环境,对高校办公自动化设备教学系统进行研究设计,并对该系统设计过程中遇到的一系列问题进行分析并予以解决。最终完成办公自动化设备的虚拟展示、模拟通电使用等,由此可见虚拟现实技术用于教学系统开发的实用性和优越性。