虚拟现实题库及部分答案

试卷共6页第试卷共6页第1页一、 填空题虚拟现实的本质特征：Immersion(沉醉)Interaction(交互)Imagination(想象)，其中 沉醉 现实最重要的技术特征。电磁式位置跟踪设备可分为沟通电放射器型与 直流电放射器型。虚拟对象建模包括：几何建模、图像建模、图像与几何相结合建模、。虚拟环境建模包括：物理建模、行为建模、运动建模、声音建模。其中分形技术属于建模。几何建模的方法包括：多边形；非统一有理B样条；构造立体几何。等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。一个典型的虚拟现实系统的组成主要由: 头盔显示设备、多传感器组、力反响装置构成。依据虚拟现实对“沉醉性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型，沉醉式、桌面式、增加式、分布式。正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的微小差异的图像进展融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。在虚拟现实系统的输入局部，基于自然交互设备主要有力反响设备、、三维鼠标。二、 多项选择题〔本大题共10小题，每题2分，共20分〕以下属于视觉感知设备的有〔ABCDEF 〕头盔显示器

E.墙式立体显示系统

地窖式立体显示系统F.裸眼立体显示系统触觉反响设备不包括〔E 〕充气式触觉反响装置； B.振动式触觉反响装置；C.视觉式触觉反响装置；电刺激式触觉反响装置；

神经肌肉刺激式触觉反响装置HMD〔Head_Mounted_Display〕即头盔式显示器，主要组成是〔 CD 〕显示元件

听觉系统空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有〔ABCDE 〕E.光学跟踪器

电磁跟踪器 C.超声波跟踪器

D.惯性跟踪器所谓力反响，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而供给一个崭的人机交互界面。该项技术最早应用于〔AB 〕尖端医学 B.军事领域 C.房地产领域 D.教育仿真立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术，要实现立体的显示，现有多种方法与手段进展实现。主要有〔ABCDE 〕互补色 B.偏振光 C.时分式 D.光栅式 E.真三维显示 为了保证虚拟环境的真实性，常需要对虚拟物体进展碰撞检测，实现方法有多种但其中的( B )方法是碰撞检测算法中广泛使用的一种方法，它是解决碰撞检测问题简单性的一种有效方法。直接检测法 B.包围盒检测法 C.分割检测法 D.Lin-Canny检测法，地窖式立体显示装置〔CAVEComputerAutomaticVirtualEnviroment〕系统是一套基于高端计算机的多面式的房间式立体投影解决方案,CAVE主要由( ABC )组成:高性能图形工作站 B.投影设备 C.跟踪系统 D.声音系统在真实感实时绘制技术中，为了提高显示的逼真度，加强真实性，常利用的方法有( ABC )纹理映射 B.反走样 C.环境映射 D.细节层次模型法在基于几何图形的实时绘制技术实现过程中，目前有下面几种用来降低场景的简单度，以提高三维场景的动态显示速度的方法，其中〔C 〕法应用较为普遍。推测计算法 B.脱机计算法 C.细节层次模型法 D.可见消隐法 E.3D剪切法三、 简答题简述虚拟现实系统中的主要技术和典型硬件组成。答：实时碰撞检测技术。典型硬件：显示和观看设备、交互设备、传感设备、三维立体声系统、三维数据猎取设备。阐述场景治理的目标及设计思想简述虚拟现实引擎的架构简述基于场景包围体的场景组织技术简述场景绘制的主要几何剖分技术及其特点。什么是虚拟现实技术？〔包括感知环境并干预环境〕，从而产生置身于相应的真实环境中的虚幻感，沉醉感，身临其境的感觉的一种技术。触觉反响和力反响有什么不同？动，不能阻挡用户穿过虚拟外表。〔假设反响力比较大〕。什么是消隐技术？影方式〔视见约束〕，判定线、面或体的可见性的过程。什么是景深技术？指被摄景物中能产生较为清楚影像的最近点至最远点的距离。关于行为建模、行人的运动建模有哪些？行为建模：基于Agent的行为建模，基于状态图的行为建模，基于物理的行为建模，基于特征的行为建模和基于大事驱动的行为建模。行人的运动建模有典型代表性模型有：元胞自动机模型、磁力场模型、社会力模型以及排队论模型等。碰撞检测技术用户的沉醉感；碰撞检测：检测到有碰撞，计算出碰撞发生的位置，检测物体间的距离，检测下一次碰撞将在何时发生。坐标转换流程观看变化模型坐标 模型变换 世界坐标 观看坐标工作站变换 标准化变化标准化坐标

投影坐标系四、 综合题描述CyberGlove数据手套是如何工作的？CyberGlove是一种简单且昂贵的传感手套，它使用的是线性弯曲传感器。CyberGlove集成了很薄的电子张力变形测量器，安装在弹性尼龙弯曲材料上，该手套去掉了手掌区域和指尖局部。手套传感器或者是矩形的〔用于测量弯曲角度〕，或者是U形的〔用于测量外展和内收角度〕18个到22个传感器，用于测量手指的弯曲〔每个手指2个到3个〕、外展〔每个手指1个〕和拇指前置、手掌弧度、手0.5°，并且能够在关节运动的整个范围内保持该区分率，该手套具有去耦传感器，两个手套的输出互不干扰。〔T〕Wheatstone桥上的电压产生变化。手套中有很多Wheatstone/数转换器被数字化。来自18个传〔115.2kbaud〕150个数据集。假设使用滤波〔为了减小传感器噪声〕，采样率将下降到112个数据集，而带有22个传感器的CyberGloveCyberGlove手套进展校正。HMD的视场和区分率有什么关系？为什么说他们很重要？小图像面板和用户眼睛之间的特别光学使眼睛聚焦在如此近的距离而不易感到疲乏，同时也能起到放大小面板中的图像的作用，使它尽可能填满ofview，简称FOV)，惟一的负面影响是显示器像素之间的距离〔A1 A2〕也同时被放大了。因此，HMD显示器的颗粒度〔表达为arc-minutes/pixel)在虚拟图像中变得很明显。HMD区分率越低，FOV越高，眼睛视图中对应于每个像素的arc-minutes数目也越大。但是，FOV过大使得出口瞳孔直径变大，从而在图像边缘产生阴影。什么叫LOD？阐述其根本思想、作用及应用。LODLevelOfDetails，细节层次。我们用LOD来描述一个物体在不同的距离上进展渲染时可选的细节程度。在不影响画面视觉效果的条件下，通过逐次简化景物的外表细节来削减场景的几何简单性，从而提高绘制算法效率的技术。LOD根本思想：①对场景中的不同物体或物体的不同局部，承受不同的细节描述方法；②假设同一个物体离视LOD模型；③反之，假设一个物体离视点比较近，或物体比较大，则必需LODLOD。作用：①对物体定义具有多种细节水平的几何表示；②用户依据实际需要选择相应精细程度的模型，使实时绘制场景成为可能；③有效地把握场景简单度；④加速图形绘制速度。LOD应用：①虚拟现实，②交互式可视化，③飞行模拟、3D动画、交互式仿真等。描述地形三维显示的根本过程：数据预备：猎取地形三维可视化所需的各类地形数据DEM递归细分：将DEM细分成子网格，再进一步细分为三角形面素，以便下一步绘制处理。定。光照模型：建立一种能逼真反映地形外表明暗、颜色充化的数学模型，逐点计算每像素的颜色和灰度。消隐和裁剪：消去〔或不显示〕三维图形的可视局部，裁剪掉三维图形尺寸范围之外的局部。〔如模拟灰度、分形几何、纹理映射等〕绘制并显示各种类型的三维地形图，并以标准图像文件格式〔如PCX，TIFF，BMP等〕存贮。7〕三维图形的后处理：在三维透视图上添加各种地物符号、注记等，进展颜色、亮度、比照度等处理。基于三维地形图的分析：在三维地形图上依据有关参数、数据库或数据文件以及有关算法，进展空间信息查询或地形分析。论述关于虚拟现实的构成局部、应用方向、进展方向及趋势？构成局部：①计算机：是系统的心脏，也称之为虚拟世界的发动机。负责虚拟世界的生成、人与虚拟世界的自然交互等功能的实现②输入与输出设备(接口)：特别的设备，用以识别用户各种形式的输入，并实时生成相应反响信息③应用软件：虚拟世界中物体的几何模型、物理模型、运动模型的建立；三维虚拟立体声的生成；模型治理技术及实时显示技术、虚拟世界数据库的建立与治理等④数据库：存放整个虚拟世界中全部物体的各方面信息。应用方向：①地学应用；包括数字城市建设、城市规划、虚拟旅游、虚拟考古等②科学争辩和科学计算可视化③教育培训④军事模拟训练⑤工程应用⑥医学领域应用⑦消遣领域应用仿真驾驶系统；进展方向：①动态环境建模技术；②实时三维图形生成和显示技术；③型人机交互设备的研制；④智能化语音虚拟现实建模；⑤网络分布式虚拟现实技术的争辩与应用。进展趋势：①虚拟现实技术借助于计算机技术、网络技术、摄影技术、等的进展而高速进展，消灭了分布式虚拟现实系统、CADWall、VRCenter、CAVE、IDesk等技术。②虚拟现实技术与专业技术相融合又产生了数字地球争辩、虚拟规划设计、虚拟现实机械装配、虚拟考古、虚拟得到广泛的应用。从以下几个案例系统中任选一个案例论述其虚拟现实系统的应用现状、构建方法、关键技术及进展趋势〔限500—800字左右〕。①驾驶仿真系统②军事作战模拟系统③虚拟手术系统④虚拟城市系统⑤3D玩耍制作驾驶仿真系统应用现状目前汽车驾驶仿真系统主要应用于：1)院校汽车相关专业数字汽车科研与教学。2〕院校科研单位交通、飞行、运输等相关专业科研与仿真体验；3〕科博管汽车仿真数字体验展相；驾校的式培训手段；大型工业企业驾驶技术人工虚拟培训；6)越野、坦克作战等单兵和协同实战演习;构建方法汽车驾驶仿真系统的构建由硬件和软件两局部组成。硬件设备由模拟驾驶舱、操纵把握系统、仪表系统、多媒体计算机及音响系统等构成。软件系统包括道路环境的计算机实时动画生成，汽车行驶动态仿真，声响模拟，操作评价，数据治理，网络把握，操作平台等。由于本系统可以放入实车进展试验，因而在没有力和反响装置的条件下，对于汽车运动把握的模拟主要由实车部件中的方向盘、油门、离合、刹车和档位操作来完成。软件中视景仿真系统的构建是在Windows操作系统环境下,通过VIRTOOLS 调用3DSMax建立和处理的模型来完成的。关键技术汽车驾驶仿真系统在模型优化过程中所用到的几种关键技术：MIP纹理映射技术。使用纹理映射技术对模型进展处理来到达显示真实感的效果和要求。LOD模型简化技术。LOD技术是可依据物体与视点的距离来选择显示不同细节层次的模型，从而加快系统图形处理和渲染的速度。BSP消隐处理技术。使用图形的消隐处理技术，能正确物体处理遮挡关系，使三维物体的对应位置关系在二维显示器上得到正确的反映。Instance实例建模技术。实例技术(Instance)就是将多个外观全都的物体以同一个样例存入内存，使用时从同一块内存区域提取数据。汽车运动仿真技术。依据系统所要实现的功能要求，汽车要能够进展前进、后退行驶，转向和上下坡的俯仰等运动汽车运动治理技术。在汽车运动治理技术中引用人工智能的一个分支--专家系统，来治理汽车的运动。模型生成技术。利用计算机实时图像生成技术，产生车辆行驶过程中驾驶员所看到的虚拟三维场景，它是影响一个汽车驾驶仿真系统沉醉感的关键因素。进展趋势复合型驾驶仿真系统的争辩目前驾驶仿真系统研的究内容还不能从整体上集中反映驾驶员应有的全部特性。因此，能够全面反映驾驶员对道路、汽车、环境的心理和生理感受的虚拟系统，建立