高校数字电路实验虚拟仿真教学系统的研究

为了满足高校数字电路课程对于线上虚拟仿真实验环境的需求,本文提出了基于Unity3D的数字电路虚拟仿真教学系统。采用数字电路技术、Unity3D技术、建模技术构造了虚拟的数字电路实验环境,实验者可以自由进入虚拟实验室学习,如同在真实的环境中一样观察和操控实验设备。这种实验设计丰富了学生的感性认识,提高了学生的学习效率和实际动手能力,是对真实场景实验模式的一种有效补充。     

基于“互联网+”虚拟技术的实验教学平台研究

以"互联网+"、虚拟技术视角,从技术层面搭建"互联网+"虚拟技术框架,提出虚拟实验室教学设计,然后使用虚拟化技术设计实验教学平台,包括实验虚拟交互、SPOC云、开放共享等。以校企共建实验室的理念和学科专业特点,搭建与企业接轨的仿真实验教学平台,包括3D仿真财务决策平台、财务与会计核心课程平台(含课程实验、综合实训、社会实践)、实验室管理平台等,并以该平台设计"互联网+"实验流程和财务会计相关专业案例分析。通过"互联网+"虚拟实验室构建在线教学共同体,并对该共同体进行优化设计,建立优化模型,以提升MOOC学习效率和实践效果。同时对国内外高校"以职业能力为导向"的教学模式设计进行了应用比较分析。最后总结虚拟实验室利用率的相关影响。     

一种典型翼型在湍流模型中的数值仿真分析

目前飞行器的气动设计主要以风洞实验和数值计算为主要手段.但是风洞实验的周期长、成本高.为提高设计性能,提出选取计算流体力学作为研究方法,并通过选用SST、k-ω和k-ε湍流模型对典型RAE2822翼型进行数值仿真,与风洞实验结果用图和表的形式进行比较,并分析仿真结果,对数值计算方法进行精度确认.结果表明所采用的计算流体力学在SST湍流模型的计算精度高,且满足计算要求,可以进一步为飞行器气动数值计算分析提供可靠的方法基础,进而为飞行器的设计工作打下了基础.     

基于网络虚拟仪器实验室的构建

对虚拟实验室系统的实施方案进行了研究,提出并建立了基于网络的虚拟实验室框架模型,以NI的LabVIEW7.1为软件开发工具,设计并开发出一系列虚拟仪器,并使用HTML编程语言把虚拟仪器制作成网页向外界发布,支持远程网络实验,并设计了虚拟实验室网站,系统采用B/S体系结构,用户可以在网络上随时随地访问虚拟实验室.     

虚拟仪器在数字电子技术实验中的应用

实验是数字电子技术课程教学中重要的一环,通过实验可以让学生更好的理解和加深对知识的理解,是将理论知识转化为实践能力的重要手段。鉴于传统实验受多方面因素的制约,可以借助主流的虚拟仪器软件平台对数字电路进行仿真研究,将虚拟仪器引入到数子电路实验教学中来,具有互动性、可操作性和现实性,成为近似实际的实验仪器。学生在虚拟实验平台上进行实验模拟,可以大大提高学习兴趣和学习效果。本文主要以虚拟仪器LABVIEW作为平台,举例说明其在数字实验中的应用。     

基于3D和VIRTOOLS技术的物理虚拟实验室架构设计

3D和VIRTOOLS技术是一种VR技术,采用该技术开发的虚拟实验具有真实性、沉浸性、交互性和易实现等特点.提出了一个基于3D和 VIRTOOLS 技术的物理虚拟实验室模型,分析了该模型的结构框架以及组成模块,介绍了如何进行相关设置实现虚拟实验室的优化,最后列举了伏安法测电阻的虚拟实验.     

基于FLASH技术的虚拟仿真实验开发

虚拟仿真实验的应用可以提高学生对实验的熟悉程度,弥补实际实验室硬件条件的局限,提高教学效果,促进教学改革.文章以物理天平的模拟调节实验为例,介绍了面向对象编程的特点,以及如何利用FLASH进行面向对象的虚拟仿真实验开发.     

3D动画自动生成的学习系统

手机3D动画自动生成系统实现了在计算机辅助的条件下短信动画的全自动生成.本文为手机3D动画自动生成系统设计并实现一个学习系统,该学习系统利用随机森林算法生成一个以用户评价为分类结果的学习模型去指导手机3D动画自动生成系统生成更让用户满意的动画,同时学习系统能够随着手机3D动画自动生成系统的运转不断更新学习模型,最终实现“不断学习”的学习能力.     

面向普通用户的3D虚拟人脸动画

为合成真实感人脸动画,提出一种实时的基于单摄像头的3D虚拟人脸动画方法.首先根据用户的单张正面人脸图像重建用户的3D人脸模型,并基于该人脸模型合成姿态、光照和表情变化的人脸图像,利用这些图像训练特定用户的局部纹理模型;然后使用摄像头拍摄人脸视频,利用特定用户的局部纹理模型跟踪人脸特征点;最后由跟踪结果和3D关键形状估计Blendshape系数,通过Blendshape模型合成的人脸动画.实验结果表明,该方法能实时合成真实感3D人脸动画,且只需要一个普通的摄像头,非常适合普通用户使用.     

基于Web的网络试衣间系统

运用3D模型构造软件(MAKEHUMAN、BLENDER、MARVELOUS DESIGNER、POSER等)来实现用户3D虚拟模特的构造及不同材质服装的形态仿真,同时利用BLENDER4WEB组件将模特的试衣效果图嵌入网站中以网页形式展示,能让用户全方位地观察3D虚拟模特的试衣效果.该基于Web的3D虚拟网络试衣间系统能根据用户提供的形体参数匹配出最符合条件的3D虚拟模特并实现试衣展示功能,有效地帮助用户选购服装.     

虚拟拉伸实验的设计和实现

利用虚拟现实技术开发了虚拟拉伸实验，阐述了该虚拟实验的功能特点、结构模式以及设计原理，分析了其实现流程及方法，包括三维场景建模、虚拟场景动态生成以及交互式虚拟场景的开发。提出了利用可视化编程语言VB开发一个实现复杂交互动作功能的平台，该平台提供了友好界面，使用户能够直观地组成虚拟三维实验场景，利用键盘或鼠标来控制三维试验机在虚拟场景中运动，并根据用户的指令实现从静态界面对虚拟场景的调用及虚拟场景中试验仪器、工具及其事件的交互，从而控制虚拟模型的动作进行实验。     

Role‐play virtual worlds for teaching object‐oriented design: the ViRPlay development experience

The use of game technology for building virtual learning environments is intended to improve the motivation and engagement of the student, borrowing such properties from their entertaining counterparts. Nevertheless, wrapping pedagogical contents in a virtual environment is no simple achievement, and requires a rigorous process of designing and validating the metaphors and mechanics included in the virtual learning system. In this paper we describe such design process exemplified in the construction of consecutive versions of ViRPlay, a 3D role play virtual environment for teaching object‐oriented design. We show how main mechanics were transferred from experiments in the real world and how such mechanics were evolved based on empirical evaluations. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于Kinect体感交互的多人在线虚拟实验系统

为了满足多人异地进行真实感虚拟实验的需求,使用Kinect体感设备和Unity 3D引擎搭建了一个多人在线虚拟实验系统。在该系统中,使用Unity 3D引擎搭建虚拟实验场景,通过导入3D Max制作的实验器材模型进行实验搭建,并通过网络通信技术实现远距离多人在线操作。对于真实感部分,采用Kinect体感技术捕捉的身体姿势被用来控制虚拟场景中第一人称角色的走动、抓取和操作实验器材以及选取虚拟场景中的菜单。实验结果证明,Kinect姿势识别具有很高的准确性和鲁棒性,并且不容易被光照条件和复杂的背景所影响,服务器与客户端的通信对于建立远程虚拟实验系统来说足够稳定。该系统具有成本低、真实感较强的优点。     

基于虚拟人设计与实现机器人舞蹈动作的一种方法

基于三维虚拟人的骨骼模型仿真实现了机器人的舞蹈动作。分析了机器人舞蹈动作运动的基本规律和实现动作的基本方法,基于此建立了三维虚拟人实现机器人舞蹈动作的关键帧数据库,在此基础上利用中间帧的过渡函数实现了虚拟人骨骼模型仿真机器人舞蹈动作的方法。实验中利用NOBODY机器人舞蹈视频实现了三维虚拟人骨骼模型的仿机器人的舞蹈动画,结果证明了方法的正确性和可行性,对于机器人的三维虚拟化和仿真研究具有重要意义。     

A domain-oriented end-user design environment for generating interactive 3D virtual chemistry experiments

Three-dimensional virtual worlds are potentially feasible for building virtual educational environments. However, educators face technical challenges to apply these technologies because creating virtual educational environments based on virtual worlds demands 3D modeling and programming skills. This paper proposes a method to lower the technical barriers through domain-oriented interfaces with languages and environments that are familiar to educators. A domain-oriented end-user design environment, iVirtualWorld, is designed and developed to implement the proposed method in a specific educational domain, namely introductory chemistry experiments. This web-based environment provides end-users with domain-oriented building blocks, which can be assembled to create 3D virtual chemistry experiments. A usability evaluation and a comparative case study are designed to evaluate the system among chemistry educators, who are the target audience. The usability evaluation contains a task requiring participants to create a 3D virtual chemistry experiment and a voluntary semi-structured interview. The case study compares a virtual experiment generated using iVirtualWorld with an experiment in a commercial virtual chemistry laboratory system. The results show that 1) the domain-oriented end-user design environment enables participants to generate the 3D virtual chemistry experiment within 30 min; 2) participants gain confidence on creating 3D virtual experiments by themselves using iVirtualWorld; 3) participants confirm the usefulness of applying the system in introductory chemistry education; and 4) iVirtualWorld is considered more intuitive and straightforward for students to focus on finishing the experiment without being distracted than the commercial virtual chemistry laboratory system. Areas that can benefit from the system most and areas where the system is less effective are identified by participants. The responses also reveal the limitations of the current system and suggest directions for future improvement.     

基于OpenGL的虚拟化学实验系统的研究

传统的实验教学由于经费、场地等因素的限制而受到很大程度的影响.虚拟实验的提出为弥补传统实验的不足提供了一条有效的途径.对基于OpenGL的三维交互式虚拟化学实验系统进行了研究,分析了系统的结构和功能,并对实现技术进行了讨论.最后在VC 6.0环境下实现了一个中学化学虚拟实验系统--CVE.     

基于X3D的网络虚拟实验系统的研究

提出了基于X3D的网络虚拟实验系统设计方案,该方案采用B/S结构、3DMAX建模、X3D及Java编程,并以虚拟示波器为例,给出了虚拟实验系统中关键技术的设计实现方案。实验证明,该系统满足虚拟现实的沉浸性和交互性要求,并且通过对XML文件的压缩,提高了系统的实时性。     

基于3D和Virtools技术的虚拟实验开发方法研究

提出了一种基于3D和Virtools技术的虚拟实验开发方法——VVE,即用3DMAX构建3D实验场景、制作3D动画;用Virtools进行数据处理,交互控制。实验表明,该方法具有真实性、交互性、简单和易实现等特点。     

基于3D和VIRTOOLS技术的虚拟实验的实验据分析研究

虚拟实验生成的数据是虚拟实验的重要组成部分。在开发基于3D和VIRTOOLS技术的虚拟实验过程中,使用了两种实验数据的分析方法:一种是外部程序实验数据分析方法-VEDA,即使用JSP技术对实验数据进行分析,并将其结果以文本和图表形式返回给用户;另一种是内部程序实验数据分析方法,即直接采用VIRTOOLS的BBs编程来实现的实验数据分析。对这两种方法进行比较分析,实验表明方法VEDA具有易实现、灵活等特点。     

基于3D和VIRTOOLS技术的虚拟实验的实验数据分析研究

虚拟实验生成的数据是虚拟实验的重要组成部分.在开发基于3D和VIRTOOLS技术的虚拟实验过程中,使用了两种实验数据的分析方法:一种是外部程序实验数据分析方法-VEDA,即使用JSP技术对实验数据进行分析,并将其结果以文本和图表形式返回给用户;另一种是内部程序实验数据分析方法,即直接采用VIRTOOLS的BBs编程来实现的实验数据分析.对这两种方法进行比较分析,实验表明方法VEDA具有易实现,灵活等特点.