虚拟现实系统的相关技术要点课件

第3章虚拟现实系统的相关技术第3章虚拟现实系统的相关技术【学习目标】了解虚拟现实系统的相关技术的基本分类；了解三维建模技术的基本分类；了解各种三维建模技术的优点、缺点及适用范围；了解真实感绘制技术和基于几何图形的实时绘制技术的常用方法及原理；掌握三维全景图制作方法；了解人机自然交互技术的特点及其常用技术；了解物理仿真技术的基本方法；理解三维虚拟声音的概念、作用和特征；了解语音识别与语音合成技术的基本方法【学习目标】了解虚拟现实系统的相关技术的基本分类；【内容结构图】【内容结构图】3.1三维建模技术虚拟现实系统中的虚拟环境：模仿真实世界中的环境人类主观构造的环境模仿真实世界中人类不可见的环境3.1三维建模技术虚拟现实系统中的虚拟环境：三维建模技术主要有：

几何建模技术

物事建模技术

行为建模技术三维建模技术主要有：

几何建模技术

物事建模技术

行为建模技3.1.1几何建模技术一般分为面模型和体模型两类利用程序语言、图形、软件进行建模的人工建模方法和利用三维扫描仪对实际物体进行三维建模的自动建模方法3.1.1几何建模技术一般分为面模型和体模型两类3.1.2物理建模技术分形技术：描述具有自相似特征的数据集。粒子系统：用简单的体素完成复杂运动的建模。3.1.2物理建模技术分形技术：描述具有自相似特征的数据集3.1.3行为建模技术运动学方法：通过几何变换如物体的平移和旋转等来描述运动。动力学仿真方法：运用物理定律而非几何变换来描述物体的运动。3.1.3行为建模技术运动学方法：通过几何变换如物体的平移3.2绘制技术真实感绘制技术基于几何图形的实时绘制技术基于图像的实时绘制技术3.2绘制技术真实感绘制技术3.2.1真实感绘制技术在计算机中重现真实世界场景的过程。主要任务是模拟真实物体的物理属性以及物体间的相对位置、遮挡关系等。常用方法：

环境映照

反走样3.2.1真实感绘制技术在计算机中重现真实世界场景的过程。3.2.2基于几何图形的实时绘制技术利用计算机为用户提供一个能从任意视点及方向实时观察三维场景的手段。学用方法：

场景分块

可见消隐

细节选择3.2.2基于几何图形的实时绘制技术利用计算机为用户提供一3.2.3基于图像的实时绘制技术基于一些预先生成的场景画面，对接近于视点或视线方向的画面进行交换、插值和变形，从而快速得到当前视点处的场景画面。优势：

计算量适中

已知的源图像既可以是计算机生成的，也可以是用照相机从现实环境中捕获的

与所绘制的场景复杂性无关全景技术、图像插值、视图变换3.2.3基于图像的实时绘制技术基于一些预先生成的场景画面3.3三维全景技术是一种基于图像实时绘制技术生成真实感图形的虚拟现实技术。全景图的生成过程三维全景图的制作技术

图像拍摄技术

图像拼接技术

图像整合技术3.3三维全景技术是一种基于图像实时绘制技术生成真实感图形3.4人机自然交互技术虚拟现实环境下的人机自然交互技术：自然交互多通道高带宽非精确交互3.4人机自然交互技术虚拟现实环境下的人机自然交互技术：3.4.1手势识别技术基于数据手套的识别基于视觉（图像）的识别3.4.1手势识别技术基于数据手套的识别3.4.2面部表现识别技术人脸检测方法基于特征的人脸检测方法基于图像的人脸检测方法3.4.2面部表现识别技术人脸检测方法3.4.3眼动跟踪技术基本工作原理

利用图像处理技术，使用能锁定眼睛的特殊摄像机，通过摄入从人的眼角膜和瞳孔反射的红外线连续地记录视线变化，从而达到记录、分析视线追踪过程的目的。常见的视觉追踪方法：眼电图、虹膜-巩膜边缘、角膜反射、瞳孔-角膜反射、接触镜3.4.3眼动跟踪技术基本工作原理3.4.4触（力）觉反馈传感技术触觉通道触觉感知包括：触摸反馈和力量反馈所产生的感知信息。3.4.4触（力）觉反馈传感技术触觉通道3.5物理仿真技术设计数学模型创建物理属性碰撞检测技术

层次包围盒法

空间分解法3.5物理仿真技术设计数学模型3.6三维虚拟声音技术三维虚拟声音的概念与作用三维虚拟声音的特征语音识别与合成技术3.6三维虚拟声音技术三维虚拟声音的概念与作用小

结本章主要讲解了三维建模技术、绘制技术、三维全景技术、人机自然交互技术、物理仿真技术、三维虚拟声音技术等六种虚拟现实技术，了解、理解、掌握这六种相关技术的特征、原理与方法，将会为建设虚拟现实系统提供良好的技术支持。另外虚拟现实技术是多种技术的综合，以上简单介绍的六种关键技术只是其中的一部分，要了解更多的相关技术还需要查阅其他资料。小结本章主要讲解了三维建模技术、绘制技术、三维全景技习

题1．虚拟现实相关关键技术都有哪些？2．什么是三维建模技术？包括哪些类别？3．各种三维建模技术的优点、缺点及适用范围是什么？4．真实感绘制技术的常用方法及其原理是什么？5．基于几何图形的实时绘制技术的常用方法及其原理是什么？6．详述三维全景图制作方法。7．物理仿真技术的基本方法是什么？8．详述三维虚拟声音的概念、作用及特征。9．语音识别与语音合成技术的基本方法各是什么？习题1．虚拟现实相关关键技术都有哪些？第3章虚拟现实系统的相关技术第3章虚拟现实系统的相关技术【学习目标】了解虚拟现实系统的相关技术的基本分类；了解三维建模技术的基本分类；了解各种三维建模技术的优点、缺点及适用范围；了解真实感绘制技术和基于几何图形的实时绘制技术的常用方法及原理；掌握三维全景图制作方法；了解人机自然交互技术的特点及其常用技术；了解物理仿真技术的基本方法；理解三维虚拟声音的概念、作用和特征；了解语音识别与语音合成技术的基本方法【学习目标】了解虚拟现实系统的相关技术的基本分类；【内容结构图】【内容结构图】3.1三维建模技术虚拟现实系统中的虚拟环境：模仿真实世界中的环境人类主观构造的环境模仿真实世界中人类不可见的环境3.1三维建模技术虚拟现实系统中的虚拟环境：三维建模技术主要有：

几何建模技术

物事建模技术

行为建模技术三维建模技术主要有：

几何建模技术

物事建模技术

行为建模技3.1.1几何建模技术一般分为面模型和体模型两类利用程序语言、图形、软件进行建模的人工建模方法和利用三维扫描仪对实际物体进行三维建模的自动建模方法3.1.1几何建模技术一般分为面模型和体模型两类3.1.2物理建模技术分形技术：描述具有自相似特征的数据集。粒子系统：用简单的体素完成复杂运动的建模。3.1.2物理建模技术分形技术：描述具有自相似特征的数据集3.1.3行为建模技术运动学方法：通过几何变换如物体的平移和旋转等来描述运动。动力学仿真方法：运用物理定律而非几何变换来描述物体的运动。3.1.3行为建模技术运动学方法：通过几何变换如物体的平移3.2绘制技术真实感绘制技术基于几何图形的实时绘制技术基于图像的实时绘制技术3.2绘制技术真实感绘制技术3.2.1真实感绘制技术在计算机中重现真实世界场景的过程。主要任务是模拟真实物体的物理属性以及物体间的相对位置、遮挡关系等。常用方法：

环境映照

反走样3.2.1真实感绘制技术在计算机中重现真实世界场景的过程。3.2.2基于几何图形的实时绘制技术利用计算机为用户提供一个能从任意视点及方向实时观察三维场景的手段。学用方法：

场景分块

可见消隐

细节选择3.2.2基于几何图形的实时绘制技术利用计算机为用户提供一3.2.3基于图像的实时绘制技术基于一些预先生成的场景画面，对接近于视点或视线方向的画面进行交换、插值和变形，从而快速得到当前视点处的场景画面。优势：

计算量适中

已知的源图像既可以是计算机生成的，也可以是用照相机从现实环境中捕获的

与所绘制的场景复杂性无关全景技术、图像插值、视图变换3.2.3基于图像的实时绘制技术基于一些预先生成的场景画面3.3三维全景技术是一种基于图像实时绘制技术生成真实感图形的虚拟现实技术。全景图的生成过程三维全景图的制作技术

图像拍摄技术

图像拼接技术

图像整合技术3.3三维全景技术是一种基于图像实时绘制技术生成真实感图形3.4人机自然交互技术虚拟现实环境下的人机自然交互技术：自然交互多通道高带宽非精确交互3.4人机自然交互技术虚拟现实环境下的人机自然交互技术：3.4.1手势识别技术基于数据手套的识别基于视觉（图像）的识别3.4.1手势识别技术基于数据手套的识别3.4.2面部表现识别技术人脸检测方法基于特征的人脸检测方法基于图像的人脸检测方法3.4.2面部表现识别技术人脸检测方法3.4.3眼动跟踪技术基本工作原理

利用图像处理技术，使用能锁定眼睛的特殊摄像机，通过摄入从人的眼角膜和瞳孔反射的红外线连续地记录视线变化，从而达到记录、分析视线追踪过程的目的。常见的视觉追踪方法：眼电图、虹膜-巩膜边缘、角膜反射、瞳孔-角膜反射、接触镜3.4.3眼动跟踪技术基本工作原理3.4.4触（力）觉反馈传感技术触觉通道触觉感知包括：触摸反馈和力量反馈所产生的感知信息。3.4.4触（力）觉反馈传感技术触觉通道3.5物理仿真技术设计数学模型创建物理属性碰撞检测技术

层次包围盒法

空间分解法3.5物理仿真技术设计数学模型3.6三维虚拟声音技术三维虚拟声音的概念与作用三维虚拟声音的特征语音识别与合成技术3.6三维虚拟声音技术三维虚拟声音的概念与作用小

结本章主要讲解了三维建模技术、绘制技术、三维全景技术、人机自然交互技术、物理仿真技术、三维虚拟声音技术等六种虚拟现实技术，了解、理解、掌握这六种相关技术的特征、原理与方法，将会为建设虚拟现实系统提供良好的技术支持。另外虚拟现实技术是多种技术的综合，以上简单介绍的六种关键技术只是其中的一部分，要了解更多的相关技术还需要查阅其他资料。小结本章主要讲解了三维建模技术、绘制技术、三维全景技习