虚拟现实中的视觉系统与其实现技术

视觉系统是实现虚拟现实的关键部分。本文探讨了虚拟环境中视觉系统的设计思想，并介绍了现时流行的虚拟环境中视觉系统的实现方案。     

基于语言描述的三维虚拟场景构建研究

三维虚拟环境被广泛的应用于各个领域并发展成为了一个故事表达的新媒介，然而如何构建这类的虚拟环境仍需要专业人士，这在一定程度上限制了虚拟环境技术的应用。由于意识到以传统的菜单界面为主的三维场景制作软件的局限性，采用自然语言为用户界面的三维虚拟环境制作技术受到了研究者的重视。本文介绍了一种方法，该方法通过基于文字的输入并对环境的视觉特征进行操作，进而能使非专业人员制作一个可交互的三维虚拟环境。我们提出了将文字的含义作为视觉再现的主要资源，这种文字 - 概念 - 视觉信息的直接联想模式可用来对知识的再现展示，建立一个可扩展的视觉语义的数据表现模型中间层的来联结语 言含义和视觉图形的再现。     

虚拟现实辅助机器人遥操作技术研究

本文以水下机器人的遥操作作业为应用背景,提出并实现了虚拟现实技术和视觉感知 信息辅助机器人遥操作实验系统．该系统使用了CAD模型和立体视觉信息完成遥操作机器人 及其作业环境的几何建模和运动学建模,实现了虚拟作业环境的生成和实时动态图形显示． 采用了基于立体视觉的虚拟环境与真实环境的一致性校正、图形图像叠加、作业体与环境位 姿关系建立、基于网络的监控通讯等关键技术．在这个实验系统中,操作人员可利用所生成 的虚拟环境,在多视点、多窗口作业状态图形和图像显示帮助下,实时动态地进行作业观测 与机器人遥操作与运动规划,为先进遥操作机器人系统的实现提供了经验和关键技术．     

一种适合分布式虚拟环境的XML路由技术

在分布式虚拟环境中，XML技术的应用提高系统的实用性和扩展性。本文针对分布式虚拟环境系统中的XMI。路由问题，提出一种新的XML路由技术BPfilter。该技术根据分布式虚拟环境的特点，在Bloom过滤器算法的基础上，引入语法树以处理XPath查询中判定词，实现了对系统中XML数据快速地匹配和路由。实验结果表明，该技术是可行和有效的。     

基于ARToolkit立体视觉成像增强现实系统的研究

沉浸性是虚拟现实系统最为吸引人的特点，也是研究的重点和热点。而增强现实技术是将计算机生成的虚拟环境的图像和真实环境的景象叠加显示到用户所佩带的辅助显示设备来获得真实的沉浸感。ARToolkit为增强现实技术的应用提供了一种方便快捷的开发工具．本文介绍了一个使用ARToolkit实现具有立体视觉成像的人机交互系统。     

结合机器视觉的采摘机械手的定位仿真研究

对水果采摘机械手空间定位机理进行了研究,分析了双目立体视觉系统的定位误差并建立视觉误差补偿机制,利用虚拟机械手开发软件和CCD视觉硬件构建了仿真系统,通过双目立体视觉获取空间位置数据映射到虚拟环境下引导机械手进行模拟采摘。该系统利用多领域知识融合实现了采摘机构与视觉关联精确定位的仿真,能有效地指导实际作业环境中采摘机械手精确定位的优化设计。     

基于集合论思想的协同虚拟环境交互研究

交互技术是协同虚拟环境中实现用户间的多感知（视觉、听觉、触觉等）交流与协作的重要手段。目前,在协同虚拟环境中,由于对存在的交互种类缺乏系统、全面的研究方法,从而用户交互程度明显不足,严重影响了地理协同工作。将集合论思想引入到协同虚拟环境的交互中,首次系统、完备性地分析了协同虚拟环境中存在的交互类型,将复杂的交互研究简化为6类交互的组合。在此基础上,采用Agent技术构建了智能语义物体模型以辅助交互的实现,并应用VTK和Cal3D软件开发包,实现了协同虚拟环境中基于化身的多种交互。     

单自由度康复训练机器人的虚拟环境设计

提出并建立了一个可用于机器人辅助康复训练的虚拟环境.虚拟环境可以提供视觉反馈,将患者控制训练机械臂的运动映射为虚拟环境中的物体的运动,并采用虚拟力势场的方法,通过机械臂为患者提供相应的力反馈.最后,利用单自由度康复训练系统对一名健康男性进行了初步的实验研究.结果表明,该系统可以实现康复训练过程中的视觉和力觉交互,为患者提供暗示和帮助,在康复训练机器人领域有一定的应用前景.     

空间机器人视觉伺服半物理仿真的原理与实现

针对在地面很难对空间机器人目标捕获过程进行微重力环境下的真实实验问题,建立了半物理仿真系统,以对图像处理、路径规划以及控制等关键算法进行验证,该系统的关键在于将"虚拟环境"与"真实环境"结合起来,利用真实视觉对虚拟环境进行3D重构,以计算目标的相对位置和姿态,实现对视觉伺服控制的闭环仿真.从理论上推导了半物理仿真的原理,并提出了等效投影模型的标定方法,仿真结果表明了该方法的有效性.     

面向电子商务的分布式协同虚拟环境的研究

首先介绍了分布式虚拟现实、协同虚拟环境的基本概念、特征和技术需求，然后阐述了分布式协同虚拟环境的需求特性，最后分析并给出了一个面向电子商务的分布式协作虚拟环境的实现技术和系统应用框架。     

A research on an intelligent multipurpose fuzzy semantic enhanced 3D virtual reality simulator for complex maritime missions

In this article, the idea of multipurpose fuzzy semantic enhanced 3D virtual reality simulator for the evaluation of maritime robot algorithms, and for the analysis of maritime missions is presented. The simulator uses the digital mockup technology in blending with semantic domain knowledge of the system, to analyze the tasks remotely. The 3D virtual reality (VR) is proposed to help the operators provide the detailed information and guidance during real-time tele-operations, and the incorporation of fuzzy semantic knowledge makes the virtual environment intelligent and automatic. The integration of fuzzy scene independent ontology with the virtual environment (VE) engenders a knowledge driven inter operable virtual environment which eases the user in natural language querying, personalization, interpretations and manipulation. The distinctive semantic VR scene builder utility of the proposed system draws the VR environment automatically while getting the high level specification of the system for the client. The proposed simulator can be effectively used for real-time robots trainings and for the evaluation of AI based algorithms designed for intelligent vessels and AUV’s without knowing the complex underlying VR scene building technologies. Furthermore, it provides the benefits to optimize the pre-process physical environment operations to mimic the real world into a virtual environment. The remote operations and feasibility analysis performed on virtual simulator can efficiently save the cost, time and claims to provide the operators a preprocessor information and guide.     

基于X3D的在线虚拟室内漫游系统的研究与应用

介绍了在网络上基于X3D规范新特点和应用,分析了构建在线虚拟室内漫游系统的关键技术,提出基于X3D技术的虚拟室内漫游场景建模和应用。利用X3D技术设计了在线虚拟室内主场景,通过结合ASP技术实现了一个在Internet上表现的,能和用户交互的,可由用户设计的,可扩展的平台,让用户能够按照自己的意愿漫游的虚拟室内漫游系统。     

基于Vega的航天发射场视景仿真系统实现

为了适应现代化航天技术的发展,需要建立先进的数字化航天发射场视景仿真系统来保障和辅助航天发射任务的顺利开展和实施.以某卫星发射场为研究对象,提出了采用基于三维几何模型构建及动态显示技术的虚拟场景创建方法,利用MultiGen Creator和Vega软件平台,并结合C 编程语言,开发出一个完整的交互式航天发射场及火箭发射三维视景仿真系统,并介绍了其系统设计、开发流程及关键技术.系统在实际发射任务中的使用结果表明,系统运行稳定,仿真效果真实流畅,能够实现预计的功能和效果.     

The design and implementation of a distributed image understanding system

Computer vision is concerned with extracting information about a scene by analyzing images of that scene. Performing any computer vision task requires an enormous amount of computation. Exploiting parallelism appears to be a promising way to improve the performance of computer vision systems. Past work in this area has focused on applying parallel processing techniques to image-operator level parallelism. In this article, we discuss the parallelism of computer vision in the control level and present a distributed image understanding system (DIUS).In DIUS, control-level parallelism is exploited by a dynamic scheduler. Furthermore, two levels of rules are used in the control mechanism. Meta-rules are concerned mainly with which strategy should be driven and the execution sequence of the system; control rules determine which task needs to be done next. A prototype system has been implemented within a parallel programming environment, Strand, which provides various virtual architectures mapping to either a shared-memory machine, Sequent, or to the Sun network.     

面向虚拟森林仿真的多层场景引擎设计

为快速绘制具有真实感的大规模虚拟森林场景,在分析虚拟森林场景仿真特点的基础上,提出面向虚拟森林仿真多层场景引擎的总体结构,对该场景引擎中的实时地形生成技术、地形模型的简化算法和渲染加速等关键技术展开研究,开发了虚拟森林仿真系统。应用结果表明,面向虚拟森林仿真的多层场景引擎有助于提高复杂森林场景的绘制效率,能较好地满足用户进行实时漫游和交互控制的需求。     

在线三维计算机组网虚拟实验室的研究与实现

为解决目前虚拟实验室在人机交互、场景沉浸、数据存储等方面存在的不足,提出采用Virtools技术结合3dsMax、Oracle数据库等构建在线三维虚拟实验室系统.以计算机组网实验为例,深入分析了该系统的体系架构及组成模块,并重点介绍了其中主要功能的设计实现方法和动态数据处理的过程.实践结果表明,该虚拟实验室具有交互性强、沉浸性好、数据共享度高、方便易用等特点.系统的投入使用不仅为本科教育提供了一个有效的仿真实验环境,同时也为现代化远程教育提供了一个可行的实验平台.     

VRML与3DS MAX 建模的互补性研究

三维建模和虚拟现实技术都是近些年来随着计算机图形学的发展而日渐成熟的新兴技术,基于互联网的虚拟现实技术已经越来越成为计算机图形学领域的新课题之一。如今应用在三维建模类的软件种类繁多,不同的软件功能也各具特色。为了快速实现三维模型建立并实现网络浏览,可根据3DS MAX提供的可视的三维建模能力,以及VRML虚拟现实三维立体网络程序语言,构造虚拟场景并实现用户与虚拟场景的网络浏览。介绍了3DS MAX与VRML语言的相关技术特点,并通过实例使用3DS MAX和VRML语言进行建模,实现虚拟交互的快捷方法。通过对VRML与3DS MAX建模的互补研究,解决了快速建模并实现虚拟场景的网络浏览。     

基于OpenGL与3DS MAX的虚拟场景漫游系统的设计与实现

讨论了基于OpenGL与3DS MAX的虚拟环境的建模与漫游,并以此开发出一个虚拟的环境.系统以Visual C 6.0为开发平台,结合OpenGL以及3DS MAX建模,进行了南平师范高等专科学校部分场景的建模,以及漫游的实现,并具有光照、材质等真实感增强处理方法,建立的虚拟场景立体视觉效果明显,且实现了场景的可交互性.     

基于协同虚拟环境的装配设计系统

针对分布式环境中复杂产品协同开发的装配设计需求,研究基于协同虚拟环境的装配设计系统的体系结构和关键技术,提出分布式条件下支持多用户实时交互操作的协同虚拟装配方法,包括复杂场景高分辨率实时渲染和多通道沉浸输出方案。以此为基础开发分布式协同虚拟装配环境,并通过面向汽车整车的多用户协同虚拟装配实例验证了系统的有效性。结果证明,用户可在该系统中完成复杂产品的协同虚拟装配设计工作。     

基于上下文的分布式协同过滤推荐技术

针对传统协同过滤推荐技术应用于大规模动态数据集时难以兼顾准确度和效率的问题,提出一种基于上下文的分布式协同过滤推荐技术,引入推荐上下文的概念,并在此基础上充分考虑用户的即时兴趣以提高推荐的准确度,采用评分矩阵的分布式存储和计算以提高推荐的效率。实验结果表明,该分布式协同过滤技术能同时保证推荐的准确度和效率,使其在大规模动态数据集上的应用更具优势。