2023年虚拟现实题库及部分答案

填空题

1.虚拟现实的本质特性：Immersion（沉浸）Interaction（交互）Imagination（想象），其中沉浸是最弱町是虚拟现实最

重要的技术特性。

2.电磁式位置跟踪设备可分为交流电发射器型与1诞发射器型。

3.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、视觉外观设计建模o

4.虚拟环境建模包括:物理建模、行为建模、运动建模、声音建模。其中分形技术属于物理建模。

5.几何建模的措施包括：多边形；非统一有理B样条：构造立体几何。

6.虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。

7.一种经典的虚拟现实系统的构成重要由：头盔显示设备、多传感器组、力反馈装置构成。

8.根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不一样，可把虚拟现实系统划分为四种经典类型，沉浸式、桌面式、增

强式、分布式0

正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差异的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的

立体物体视觉。

1.在虚拟现实系统的输入部分，基于自然交互设备重要有力反馈设备、数据手套、三维鼠标。

2.多选题（本大题共10小题，每题2分，共20分）

3.如下属于视觉感知设备的有（ABCDEF）

A.头盔显示屏B.立体眼镜显示系统C.洞穴式立体显示系统

4.D.响应工作台立体显示系统E.墙式立体显示系统F.裸眼立体显示系统

5.触觉反馈设备不包括（E）

A.充气式触觉反馈装置:B.振动式触觉反馈装置：C.视觉式触觉反馈装置:

D.电剌激式触觉反馈装置；E.声波触觉反馈装置F.神经肌肉刺激式触觉反馈装置

HMD（Head_Mounted_Display）即头盔式显示屏，重要构成是（CD）

A.显示元件B.光学系统C.触觉元件D.听觉系统

空间位置跟踪技术有多种,常见的跟踪系统有（ABCDE）

A.机械跟踪器B.电磁跟踪器C.超声波跟踪器D.惯性跟踪器

E.光学跟踪器

所谓力反馈,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埋设备的机械运动,使做客可以体验到其

实的力度感和方向感,从而提供一种崭新的人机交互界面。该项技术最早应用于（AB）

A.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,既有多种措施与手段进行实现。重

要有（ADCDE）

A.互补色B.偏振光C.时分式D.光栅式E.真三维显示F.全

^^影像

为了保证虚拟环境的真实性，常霜要对虚拟物体进行碰撞检测，实现措施有多种但其中的（B）措施是碰撞检测算

法中广泛使用的一种措施，它是处理碰撞检测问题复杂性的I一种有效措施.

6.A.直接检测法B.包围盒检测法C.分割检测法D.Lin-Canny检测法，

7.洞穴式立体显示装置（CAVEComputerAutomaticVirtualEnviroment）系统是一套基于高端计算机的多面式的房

间式立体投影处理方案,CAVE重要由（ABC）构成：

A.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，常运用的措施有（ABC）

8.A.纹理映射B.反走样C.环境映射D.细节层次模型法

二、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减少场景的复杂度，以提高三维场景的动态显示速

度的措施.其中（C）法应用较为普遍。

三、A.预测计算法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

四、简答题

1.简述虚拟现实系统中的重要技术和经典硬件构成。

答：

2.重要技术:立体显示技术、环境建模技术、真实感图形绘制技术、三维虚拟声音的实现技术、自然交互与传感技

术、实时碰撞检测技术。

3.经典硬件：显示和观测设备、交互设笛、传感设备、二维立体声系统、二维数据获取设备。

4.论述场景管理的目的及设计思想

5.简述虚拟现实引擎的架构

6.简述基于场景包围体的场景组织技术

7.简述场景绘制的重要几何剖分技术及其特点.

8.什么是虚拟现实技术？

虚拟环境是人工构造Im存在于计算机内部的环境。顾客应当可以以自然II勺方式与这个环境交互（包括感知环境并

干预环境），从而产生置身于对应的真实环境中的虚幻感，沉浸感.身临其境的感觉的一种技术。

触觉反馈和力反馈有什么不一样？

10.接触反馈传送接触表面的几何构造、虚拟对象的表面硬度、滑动和温度等实时信息。它不会积极抵御顾客的触摸运

动,不能制止顾客穿过虚拟表面。

力反馈提供虚拟对象表面柔顺性、对象的重量和惯性等实时信息，它积极抵御顾客的触摸运动,并能制止该运动

（假如反馈力比较大）。

11.什么是消隐技术？

就是要处理形体的二义性问题,通过消隐线或消隐面措施，提高图形的真实感口勺技术。要消除二义性,必须在绘制时

消除被遮挡的不可见H勺线或面,称作消除隐藏线或隐藏面,或简称为消隐。消隐技术就是给定一组三维对象及投影

方式（视见约束），鉴定线、面或体的可见性H勺过程。

什么是景深技术？

指被摄景物中能产生较为消晰影像H勺近来点至最远点的距离。

12.有关行为建模、行人的运动建模有哪些？

13.行为建模：基于Agent的行为叁模,基于状态图的行为建模,基于物理的行为建模,基于特性的行为建模和基于事件

驱动的行为建模。

14.行人的运动建模有经典代表性模型有: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。

15.碰撞检测技术

在虚拟环境中，山丁•顾客H勺交互和物体H勺运动，物体间常常也许发生碰撞,此时为了保持环境的直实性，需要即时检

测这些碰撞，并计算对应H勺碰撞反应,更新绘制成果,否则,物体间会出现穿透现象,破获虚拟环境的真实感和顾客的

沉浸感；

16.碰撞检测：检测到右•碰撞.计算出碰撞发生的位置，检测物体间的跟离,检测卜一次碰撞将在何时发生。

17.坐标转换流程

观测变化

----------►--------->---------------►

模型坐标模型变换世界坐标观测坐标

投影变换''

工作站变换规范化变化

◄-----------------◄---------------------

设备坐标规范化坐标投影坐标系

五、综合题

描述CybeiGlove数据手套是怎样工作的？

CybcrGlove是一种复杂且昂贲H勺传感手套，它使用的是线性弯曲传感器。CybcrGlove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部分。

1•手套传感器或者是矩形的（用二测量弯曲角度），或者是U形的（用于测量外展和内收角度）。手套口有18个到

22个传播器.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、手腕

的偏航角和俯仰角。传感器的辨别率为0.5°,并且可以在关节运动的整个范围内保持该辨别率，该手套具有去耦传

感器,两个手套内输出互不干扰。

关节角度是通过•对张力变形侧量错电阻的变化间接侧量出的。在手指运动过程中，一种张力变形测量器处在压力

（C）作用下，另•种处在张力（T）作用下。它们的电阻变化使得Wheatstone桥上的电压产生变化。手套中有许

多Wheatstone桥电路，它们产生的不一样电压被多路复用、放大，继而通过一种模/数转换器被数字化。来自18个

传感器的手套数据通过RS-232串行线发送给主计算机。通信速率（目前为115.2kbaud）容许每秒最多发送150个

数据集。假如使用滤波（为了减小传感器噪声），采样率将卜.降到112个数据集,而带有22个传感器为CybcKilovc

模型会卜降得更多。为了弥补顾客下的大小差异带来的误差，以及把张力变形测量器产生H勺电压转换成关节角

度.需要对CyberGlove手套进行校正。

2.HMD的视场和辨别率有什么关系？为何说他们很重要？

头盔显示界把图像投影到顾客面前1-5m(3-15ft)的位置,通过放置在HMD小图像面板和顾客眼睛之间的特殊光学

镜片,能使眼睛聚焦在如此近内距离而不易感到疲劳，同步也能起到放大小面板中的图像的作用，使它尽量填满人眼

的视场(fieldofview,简称FOV),惟一的负面影响是显示屏像素之间H勺距离(A1A2)也同步被放大了。因此，

HMD显示屏口勺颗粒度(体现为arc-minulc$/pixcl)在虚拟图像中变得很明显。HMD辨别率越低,FOV越高,眼睛视

图中对应于每个像素H勺arc-minutes数目也越大。不过,FOV过大使得出口瞳孔直径变大,从而在图像出缘产生阴

影。

什么叫LOD?论述其基本思想、作用及应用。

1)LOD即LevelOfDetails.组节层次。我们用LOD来描述一种物体在不一样H勺距离上进行消染时可选的细节程

度。在不影响画面视觉效果的条件下,通过逐次简化景物的表面细节来减少场景的几何复杂性,从而亮高绘制算法

效率的技术。

3.2)LOD基本思想:①而场景中的不一样物体或物体的不一样部分，采用不一样的细节描述措施：②假如同一种物体

离视点比较远,或物体比较小,则用较粗的LOD模型：③反之，假如一种物体高视点比较近,或物体比较大，则必须

用较精细的LOD模型绘制：④运动的物体,对运动速度快或处在运动中的物体,采用较粗H勺LOD,对静止H勺物体，

采用较细的ICDc

4.3)LOD作用：①对物体定义具有多种细W水平的几何表达：②顾客根据实际需要选择对应精利程度的模型，使实时

绘制场景成为也许：③有效地控制场景复杂度；④加速图形绘制速度。

4)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基本过程:

I）数据准备：获取地形三维可视化所需的各类地形数据

2）DEM递归细分:将DEM细提成子网格，再深入细分为三角形面素，以便下•步绘制处理。

3）透视投影变换：建立地面点（DEM结点）与三维图像点间的透视关系，由视面、视角、三维图形大小等参数确

定。

4）光照模型：建立一种能逼真反应地形表面明暗、颜色充化的数学模型，逐点计兜每像素的颜色和灰度。

5）消隐和裁剪:消去（或不显示）三维图形口勺可视部分，裁剪掉三维图形尺寸范围之外的部分。

6）图形绘制和存贮:依多种对应算法（如模拟灰度、分形几何、纹理映射等）绘制并显示多种类型的三维地形图，

并以原则图像文献格式（如PCX,T1FHBMP等）存贮。

5.7）三维图形的后处理:在三维透视图上添加多种地物符号、注记等，进行颜色、亮度、对比度等处理。

6.8）基卜三维地形图的分析：在三维地形图上根据有关参数、数据库或数据文献以及有关算法,进行空间信息查询或

地形分

①论述有关虚拟现实的构成部分、应用方向、发展方向及趋势？

②I）构成部分：

③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H勺生成、人与虚拟世界的自然交互等功能的

实现

④输入与输出设备（接口）：特殊的设备，用以识别顾客多种形式的输入，并建时生成对应反馈信息

①应用软件：虚拟世界中物体的几何模型、物理模型、运动模型H勺建立：三维虚拟立体声的生成：模型管理技术

及实时显示技术、虚拟世界数据库的建立与管理等④数据库：寄存整个虚拟世界中所有物体的各方面信息。

②2）应用方向：

③地学应用；包括数字都市建设、都市规划、虚拟旅游、虚拟考占等

④科学研究和科学计算可视化

⑤教育培训

⑥军事模拟训练

⑦工程应用

⑧医学领域应用

⑨娱乐领域应用仿真驾驶系统：

①3）发展方向：

②动态环境建模技术：

③实时三维图形生成和显示技术：

④新型人机交互设备的研制；

⑤智能化语音虚拟现实建模；

⑥网络分布式虚拟现实技术的研究与应用。

①4）发展趋势：

7.虚拟现实技术借助于计算机技犬、网络技术、摄影技术、等的发展而高速发展，出现了分布式虚拟现实系统、CAD

WalkVRCenter.CAVE、IDesk等新技术。

&虚拟现实技术与专业技术相融合又产生了数字地球研究、虚拟规划设计、虚拟现空机械装配、虚拟考古、虚拟手

术、虚拟驾驶、虚拟管线设计、虚拟军事对抗等领域的应用，使得虚拟现实技术成为一种崭新H勺技术手段而得到

广泛的应用。

9.从如下几种案例系统中任选一种案例论述其虚拟现实系统的应用现实状况、构建措施、关键技术及发展趋势（限

500—800字左右）0

①驾驶仿真系统

②军事作战模拟系统

③虚拟手术系统

④虚拟都市系统

⑤3D游戏制作

驾驶仿真系统

应用现实状况

目前汽车驾驶仿真系统重要应用于：

I）院校汽车有关专业数字汽车科研与教学。

2）院校科研单位交通、飞行、运送等有关专业科研与仿真体验;

3）科博管汽车仿真数字体验展相；

4）驾校的新式培训手段：

5）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;

构建措施

汽车驾驶仿真系统的构建由硬件和软件两部分构成。硬件设备由模拟驾驶舱、操纵控制系统、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.数据管理,网络控制,操作平台等。

由于本系统可以放入实车进行试验，因而在没有力和反馈装置的条件下，对于汽车运动控制的模拟重要由实车部

件中的方向盘、油门、离合、刹车和档位操作来完毕。

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

来完毕的。

关键技术

1)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：

2)MIP纹理映射技术。使用纹理映射技术对模型进行处理来到达显示真实感的效果和规定。

3)LOD模型简化技术。LOD技术是可根据物体与视点的距离来选择显示不一样细节层次的模型,从而加紧系统图

形