第3章虛擬現實系統(tǒng)的相關技術第3章虛擬現實系統(tǒng)的相關技術【學習目標】了解虛擬現實系統(tǒng)的相關技術的基本分類；了解三維建模技術的基本分類；了解各種三維建模技術的優(yōu)點、缺點及適用范圍；了解真實感繪制技術和基于幾何圖形的實時繪制技術的常用方法及原理；掌握三維全景圖制作方法；了解人機自然交互技術的特點及其常用技術；了解物理仿真技術的基本方法；理解三維虛擬聲音的概念、作用和特征；了解語音識別與語音合成技術的基本方法【學習目標】了解虛擬現實系統(tǒng)的相關技術的基本分類；【內容結構圖】【內容結構圖】3.1三維建模技術虛擬現實系統(tǒng)中的虛擬環(huán)境：模仿真實世界中的環(huán)境人類主觀構造的環(huán)境模仿真實世界中人類不可見的環(huán)境3.1三維建模技術虛擬現實系統(tǒng)中的虛擬環(huán)境：三維建模技術主要有：

幾何建模技術

物事建模技術

行為建模技術三維建模技術主要有：

幾何建模技術

物事建模技術

行為建模技3.1.1幾何建模技術一般分為面模型和體模型兩類利用程序語言、圖形、軟件進行建模的人工建模方法和利用三維掃描儀對實際物體進行三維建模的自動建模方法3.1.1幾何建模技術一般分為面模型和體模型兩類3.1.2物理建模技術分形技術：描述具有自相似特征的數據集。粒子系統(tǒng)：用簡單的體素完成復雜運動的建模。3.1.2物理建模技術分形技術：描述具有自相似特征的數據集3.1.3行為建模技術運動學方法：通過幾何變換如物體的平移和旋轉等來描述運動。動力學仿真方法：運用物理定律而非幾何變換來描述物體的運動。3.1.3行為建模技術運動學方法：通過幾何變換如物體的平移3.2繪制技術真實感繪制技術基于幾何圖形的實時繪制技術基于圖像的實時繪制技術3.2繪制技術真實感繪制技術3.2.1真實感繪制技術在計算機中重現真實世界場景的過程。主要任務是模擬真實物體的物理屬性以及物體間的相對位置、遮擋關系等。常用方法：

環(huán)境映照

反走樣3.2.1真實感繪制技術在計算機中重現真實世界場景的過程。3.2.2基于幾何圖形的實時繪制技術利用計算機為用戶提供一個能從任意視點及方向實時觀察三維場景的手段。學用方法：

場景分塊

可見消隱

細節(jié)選擇3.2.2基于幾何圖形的實時繪制技術利用計算機為用戶提供一3.2.3基于圖像的實時繪制技術基于一些預先生成的場景畫面，對接近于視點或視線方向的畫面進行交換、插值和變形，從而快速得到當前視點處的場景畫面。優(yōu)勢：

計算量適中

已知的源圖像既可以是計算機生成的，也可以是用照相機從現實環(huán)境中捕獲的

與所繪制的場景復雜性無關全景技術、圖像插值、視圖變換3.2.3基于圖像的實時繪制技術基于一些預先生成的場景畫面3.3三維全景技術是一種基于圖像實時繪制技術生成真實感圖形的虛擬現實技術。全景圖的生成過程三維全景圖的制作技術

圖像拍攝技術

圖像拼接技術

圖像整合技術3.3三維全景技術是一種基于圖像實時繪制技術生成真實感圖形3.4人機自然交互技術虛擬現實環(huán)境下的人機自然交互技術：自然交互多通道高帶寬非精確交互3.4人機自然交互技術虛擬現實環(huán)境下的人機自然交互技術：3.4.1手勢識別技術基于數據手套的識別基于視覺（圖像）的識別3.4.1手勢識別技術基于數據手套的識別3.4.2面部表現識別技術人臉檢測方法基于特征的人臉檢測方法基于圖像的人臉檢測方法3.4.2面部表現識別技術人臉檢測方法3.4.3眼動跟蹤技術基本工作原理

利用圖像處理技術，使用能鎖定眼睛的特殊攝像機，通過攝入從人的眼角膜和瞳孔反射的紅外線連續(xù)地記錄視線變化，從而達到記錄、分析視線追蹤過程的目的。常見的視覺追蹤方法：眼電圖、虹膜-鞏膜邊緣、角膜反射、瞳孔-角膜反射、接觸鏡3.4.3眼動跟蹤技術基本工作原理3.4.4觸（力）覺反饋傳感技術觸覺通道觸覺感知包括：觸摸反饋和力量反饋所產生的感知信息。3.4.4觸（力）覺反饋傳感技術觸覺通道3.5物理仿真技術設計數學模型創(chuàng)建物理屬性碰撞檢測技術

層次包圍盒法

空間分解法3.5物理仿真技術設計數學模型3.6三維虛擬聲音技術三維虛擬聲音的概念與作用三維虛擬聲音的特征語音識別與合成技術3.6三維虛擬聲音技術三維虛擬聲音的概念與作用小

結本章主要講解了三維建模技術、繪制技術、三維全景技術、人機自然交互技術、物理仿真技術、三維虛擬聲音技術等六種虛擬現實技術，了解、理解、掌握這六種相關技術的特征、原理與方法，將會為建設虛擬現實系統(tǒng)提供良好的技術支持。另外虛擬現實技術是多種技術的綜合，以上簡單介紹的六種關鍵技術只是其中的一部分，要了解更多的相關技術還需要查閱其他資料。小結本章主要講解了三維建模技術、繪制技術、三維全景技習

題1．虛擬現實相關關鍵技術都有哪些？2．什么是三維建模技術？包括哪些類別？3．各種三維建模技術的優(yōu)點、缺點及適用范圍是什么？4．真實感繪制技術的常用方法及其原理是什么？5．基于幾何圖形的實時繪制技術的常用