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中国铁道出版社出版图书(基本信息 内容简介 图书目录)

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书 名: 虚拟现实技术及应用

作　者：张菁

出版社： 清华大学出版社

出版时间： 2011年5月1日

ISBN: 9787302242260

开本： 16开

定价: 29.00元

内容简介

第1章介绍虚拟现实的基本概念和相关知识；第2章阐述虚拟现实的关键技术；第3章描述虚拟城市系统和实现过程；第4章介绍汽车驾驶仿真器系统与实现；第5章介绍作战仿真系统与实现；第6章阐述3D游戏制作技术；第7章讨论虚拟手术技术。

《虚拟现实技术及应用》通过对虚拟现实技术原理和案例的介绍，帮助广大读者快速、深入地学习和掌握虚拟现实技术，为推动该领域科学技术的发展和应用作出贡献。

《虚拟现实技术及应用》适合作为各类普通高等学校的专业教材，也可作为各类研究人员、公司技术人员以及本领域的工作人员的参考书。

图书目录

第1章 虚拟现实1

1.1 虚拟现实概述1

1.1.1 虚拟现实1

1.1.2 虚拟现实的概念2

1.1.3 虚拟现实的特征3

1.1.4 虚拟现实系统的构成4

1.1.5 虚拟现实的特点6

1.2 虚拟现实的发展历史7

1.2.1 虚拟现实在美国的发展8

1.2.2 VR技术在美国的研究发展9

1.2.3 VR技术在欧洲的研究发展10

1.2.4 虚拟现实在日本的发展11

1.2.5 虚拟现实在国内的发展11

1.3 虚拟现实系统软、硬件结构13

1.3.1 开发平台13

1.3.2 虚拟现实显示系统14

1.3.3 虚拟现实交互系统14

1.4 虚拟现实系统的分类17

1.4.1 桌面型虚拟现实系统17

1.4.2 投入型虚拟现实系统19

1.4.3 增强现实型虚拟现实系统21

1.4.4 分布式虚拟现实系统22

1.5 虚拟现实技术的具体应用23

1.5.1 军事24

1.5.2 航空航天24

1.5.3 医学25

1.5.4 教育游戏艺术26

1.5.5 工业27

1.5.6 商业27

1.5.7 建筑设计与规划27

1.6 虚拟现实技术的研究方向28

1.7 本章小结29

第2章 虚拟现实的关键技术30

2.1 建模技术30

2.1.1 几何建模30

2.1.2 运动建模32

2.1.3 物理建模32

2.1.4 对象行为建模33

2.1.5 3ds max中的建模技术34

2.2 场景调度技术36

2.2.1 基于场景图的管理36

2.2.2 基于绘制状态的场景管理41

2.2.3 基于场景包围体的场景组织42

2.2.4 场景绘制的几何剖分技术43

2.3 碰撞检测技术47

2.3.1 面向凸体的碰撞检测48

2.3.2 基于一般表示的碰撞检测50

2.3.3 基于层次包围体树的碰撞检测52

2.3.4 基于图像空间的碰撞检测56

2.4 特效技术58

2.4.1 过程纹理算法58

2.4.2 基于分形理论的算法60

2.4.3 基于动态随机过程的算法60

2.4.4 基于物理原理的方法62

2.4.5 几种具体特效物体的算法发展62

2.5 交互技术64

2.5.1 视觉通道64

2.5.2 听觉通道64

2.5.3 触觉与力反馈65

2.5.4 用户的输入65

2.5.5 语音识别与合成66

2.6 本章小结66

第3章 虚拟城市系统67

3.1 系统概述67

3.1.1 系统的软件技术和硬件平台70

3.1.2 软件的选择城市三维实体的划分72

3.1.3 框架结构72

3.2 虚拟城市建设的关键技术72

3.2.1 虚拟城市三维建模的数据源73

3.2.2 虚拟城市三维建模的数据获取途径78

3.2.3 虚拟城市的建模技术80

3.3 漫游引擎子系统86

3.3.1 漫游引擎的功能86

3.3.2 漫游引擎的结构89

3.4 虚拟现实引擎的优化方法92

3.4.1 消隐技术93

3.4.2 LOD技术97

3.4.3 景深技术99

3.5 虚拟城市系统应用与发展趋势100

3.5.1 虚拟城市系统的应用100

3.5.2 虚拟城市技术存在的问题101

3.5.3 GIS在虚拟城市系统中的应用102

3.5.4 虚拟城市技术的发展趋势103

3.6 本章小结104

第4章 汽车驾驶仿真器105

4.1 概况105

4.1.1 国外研究动态106

4.1.2 国内研究现状107

4.1.3 存在问题107

4.2 汽车驾驶仿真器的原理108

4.2.1 仿真驾驶器原理109

4.2.2 硬件平台110

4.2.3 软件平台111

4.3 汽车驾驶仿真器的关键技术113

4.3.1 网络通信113

4.3.2 人工智能115

4.3.3 人工智能研究领域117

4.3.4 人机交互技术119

4.3.5 模型生成技术120

4.3.6 模型优化的关键技术126

4.3.7 汽车运动仿真技术129

4.3.8 汽车运动管理技术131

4.4 汽车驾驶仿真器的开发与发展趋势135

4.4.1 汽车驾驶仿真器的设计135

4.4.2 汽车驾驶仿真器的实现136

4.4.3 汽车驾驶仿真器的发展趋势141

4.5 本章小结142

第5章 作战仿真系统143

5.1 作战仿真的必要性143

5.1.1 现场演练的局限性143

5.1.2 仿真系统的运用促进军事训练水平的提高144

5.1.3 现代联合作战的需要145

5.2 作战仿真的现状145

5.3 战场仿真与作战仿真概述148

5.3.1 战场环境仿真概述149

5.3.2 虚拟现实与战场环境感知仿真150

5.3.3 作战仿真的发展趋势152

5.3.4 作战仿真的分类153

5.4 系统总体设计154

5.4.1 系统功能154

5.4.2 系统软硬件155

5.4.3 模块设计157

5.4.4 工作过程157

5.5 建构虚拟战场环境的若干关键技术159

5.5.1 虚拟现实技术159

5.5.2 分布交互式仿真技术162

5.5.3 软件的设计思想163

5.6 海洋战场环境仿真案例164

5.6.1 建模技术164

5.6.2 三维地形模型建模技术165

5.6.3 模型优化技术167

5.6.4 海洋战场环境实时驱动技术170

5.6.5 基于MFC导弹打击目标的实现182

5.6.6 海洋战场环境仿真系统186

5.7 本章小结191

第6章 3D游戏制作192

6.1 3D游戏概述192

6.1.1 3D游戏概述192

6.1.2 3D游戏制作的起源、意义和发展193

6.2 3D游戏制作的主要技术194

6.2.1 游戏中存档和读取技术194

6.2.2 游戏中的人工智能技术197

6.2.3 碰撞检测技术201

6.2.4 测试技术204

6.3 主流制作工具208

6.3.1 当前主流制作工具208

6.3.2 引擎框架209

6.4 单机3D游戏的制作211

6.4.1 3ds max212

6.4.2 Maya214

6.4.3 Softimage 3D215

6.4.4 Alias Studio217

6.4.5 Houdini218

6.4.6 TrueSpace219

6.4.7 Poser219

6.5 网络3D游戏的制作220

6.5.1 网络3D游戏的制作概述220

6.5.2 网络3D游戏的制作软件222

6.6 本章小结225

第7章 虚拟手术226

7.1 系统概述226

7.1.1 国内外研究现状227

7.1.2 虚拟手术的用途228

7.1.3 虚拟手术系统组成及其关键技术229

7.2 主要技术手段232

7.2.1 虚拟手术的建模技术232

7.2.2 碰撞检测和模型切割技术241

7.2.3 真实感图形绘制技术242

7.3 系统的软、硬件平台243

7.4 本章小结244

参考文献245

中国铁道出版社出版图书

基本信息

书名：虚拟现实技术及应用

书号：7-113-13598

作者：马永峰 等

定价：22.00元

出版日期：2011年12月

版次：1-1

开本：16开

页码：192页

出版单位：中国铁道出版社

内容简介

近几年来，虚拟现实技术作为一种新技术、新媒体，其发展速度极快，在各行各业发挥着重要的作用，越来越受到人们的关注和重视。

本书是在综合考虑高等院校、高等职业学校相关专业课程设置、课时安排、学生接受能力等相关因素的基础上编写的。主要介绍了虚拟现实技术的概念、组成、发展状况，虚拟现实系统的硬件设备、相关技术，虚拟现实建模语言、图形学、OpenGL 图形程序设计接口，以Google Earth为例讲述了KML语言和三维建模方法，还介绍虚拟现实系统在各行业中的应用现状，虚拟现实系统应用于教育、培训等领域的教育理论基础、教学方法、学习方法等。

图书目录

第1章 虚拟现实系统概述 1

1.1 虚拟现实系统的概念 1

1.1.1 虚拟现实的概念 1

1.1.2 虚拟现实的本质 3

1.1.3 虚拟现实系统的基本特征 3

1.2 虚拟现实系统的组成 4

1.2.1 虚拟现实系统的发展 4

1.2.2 虚拟现实系统的组成 6

1.2.3 虚拟现实系统的研究内容 6

1.2.4 虚拟现实系统的应用领域 8

1.3 虚拟现实系统的分类 8

1.3.1 分布式虚拟现实系统 8

1.3.2 沉浸式虚拟现实系统 11

1.3.3 桌面虚拟现实系统（非沉浸式虚拟现实系统） 11

1.3.4 增强虚拟现实系统 12

1.4 虚拟现实系统的研究现状 12

1.4.1 国外研究现状 12

1.4.2 国内研究现状 13

1.4.3 虚拟现实系统研究展望 14

小结 14

习题 14

第2章 虚拟现实系统的硬件设备 15

2.1 虚拟现实系统的输入设备 16

2.1.1 基于自然的交互设备 16

2.1.2 三维定位跟踪设备 18

2.2 虚拟现实系统的输出设备 22

2.2.1 视觉感知设备 22

2.2.2 听觉感知设备 26

2.2.3 触觉（力觉）反馈设备 27

2.3 虚拟现实生成设备 28

2.3.1 基于个人计算机的虚拟现实系统 29

2.3.2 基于图形工作站的虚拟现实系统 29

2.3.3 超级计算机 30

小结 31

习题 31

第3章 虚拟现实系统的相关技术 32

3.1 三维建模技术 33

3.1.1 几何建模技术 33

3.1.2 物理建模技术 34

3.1.3 行为建模技术 34

3.2 绘制技术 35

3.2.1 真实感绘制技术 35

3.2.2 基于几何图形的实时绘制技术 36

3.2.3 基于图像的实时绘制技术 37

3.3 三维全景技术 38

3.3.1 三维全景技术的概念 38

3.3.2 三维全景图的制作技术 38

3.4 人机自然交互技术 39

3.4.1 手势识别技术 40

3.4.2 面部表情识别技术 40

3.4.3 眼动跟踪技术 41

3.4.4 触（力）觉反馈传感技术 41

3.5 物理仿真技术 42

3.5.1 设计数学模型 42

3.5.2 创建物理属性 42

3.5.3 碰撞检测技术 42

3.6 三维虚拟声音技术 43

3.6.1 三维虚拟声音的概念与作用 43

3.6.2 三维虚拟声音的特征 44

3.6.3 语音识别与合成技术 44

小结 45

习题 45

第4章 虚拟现实建模语言（VRML） 46

4.1 VRML虚拟现实建模语言简介 46

4.1.1 VRML的发展历史 46

4.1.2 VRML虚拟现实建模语言的功能特征 47

4.1.3 VRML网络与应用 48

4.2 VRML概述 49

4.2.1 VRML 97的关键字 49

4.2.2 结点 50

4.2.3 场景图 54

4.2.4 事件路由 54

4.2.5 VRML特殊结点 55

4.3 VRML场景生成器Cosmo Worlds 59

小结 60

习题 60

第5章 虚拟现实的图形学基础 61

5.1 计算机图形学概述 62

5.1.1 计算机图形学的发展 62

5.1.2 智能CAD 63

5.1.3 计算机美术与设计 64

5.1.4 计算机动画技术 64

5.1.5 科学计算可视化 65

5.1.6 计算机图形学的研究内容 65

5.2 虚拟现实的图形学 66

5.2.1 虚拟环境中视点的定位 66

5.2.2 视觉 66

5.2.3 透视投影 67

5.2.4 三维裁剪 67

5.2.5 色彩理论 68

5.2.6 三维建模 70

5.2.7 光照 71

5.2.8 反射 71

5.2.9 阴影 72

5.2.10 三维消隐 73

5.2.11 真实感 74

小结 75

习题 75

第6章 OpenGL虚拟现实图形程序设计接口 77

6.1 OpenGL简介 78

6.1.1 OpenGL概述 78

6.1.2 OpenGL的工作方式 79

6.2 OpenGL的程序结构 80

6.3 OpenGL程序编写原理与方法 81

6.3.1 OpenGL中描述图元的方法 81

6.3.2 OpenGL中描述颜色的方法 83

6.4 OpenGL变换 85

6.4.1 模型变换和视图变换 86

6.4.2 投影变换 86

6.4.3 视口变换 88

6.5 OpenGL光照及纹理处理 89

6.5.1 光照模型 89

6.5.2 法线向量 89

6.5.3 控制光源 90

6.5.4 控制材质 91

6.5.5 选择光照模型 92

6.6 Open Inventor 95

6.6.1 Open Inventor简介 95

6.6.2 Open Inventor应用领域 95

小结 98

习题 98

第7章 3ds Max三维建模工具 99

7.1 3ds Max的基础知识 99

7.1.1 3ds Max 概述 99

7.1.2 3ds Max的用户界面 100

7.2 几何体建模 102

7.3 二维图形建模 103

7.4 高级造型技巧NURBS 104

7.4.1 NURBS概念 104

7.4.2 建立NURBS模型 106

7.5 材质与灯光 110

7.5.1 材质编辑器的使用 110

7.5.2 设定基本材质 113

7.5.3 灯光的运用 115

7.6 3ds Max与VRML 117

7.6.1 在3ds Max中插入VRML结点 117

7.6.2 将3ds Max的场景导出到VRML 118

小结 119

习题 119

第8章 SketchUp三维模型的建立与实例 120

8.1 建模方法及工具 120

8.2 SketchUp特点 121

8.3 Sketch Up与传统工具的比较 122

8.4 SketchUp功能 123

8.4.1 SketchUp软件窗口 124

8.4.2 SketchUp中的主要工具 125

8.4.3 SketchUp中绘图工具的使用 126

8.5 虚拟现实软件中三维模型建立的方法 132

8.5.1 直接导入法基本步骤 132

8.5.2 后期导入法基本步骤 132

8.6 贴图的方法和类型 132

8.6.1 贴图的方法 132

8.6.2 贴图的类型 133

8.7 虚拟校园模型 133

小结 134

习题 134

第9章 虚拟现实系统在各行业中的应用 135

9.1 工程领域的应用 135

9.1.1 航空发动机设计中的应用 136

9.1.2 潜水艇设计中的应用 137

9.1.3 建筑设计中的应用 137

9.1.4 人体建模方面的应用 139

9.1.5 工业概念设计中的应用 139

9.1.6 虚拟空间辅助决策系统中的应用 140

9.2 艺术与娱乐领域的应用 140

9.2.1 计算机动画设计中的应用 141

9.2.2 游戏系统中的应用 142

9.2.3 电视方面的应用 142

9.3 科学领域的应用 143

9.3.1 计算机神经科学中应用 144

9.3.2 分子建模中的应用 145

9.3.3 恐惧表情的表现 145

9.3.4 遥现操作中的应用 146

9.3.5 超声波反馈深度探测仪 146

9.4 虚拟训练 147

9.4.1 虚拟消防学院 147

9.4.2 飞行仿真 147

9.4.3 虚拟手术训练 149

9.4.4 虚拟军事训练 150

9.5 虚拟现实系统应用举例 151

9.5.1 皇家御用金砖的制作 151

9.5.2 模拟驾驶防真 152

9.5.3 数字园区规划 155

9.5.4 聊城古城的数字复原 155

9.5.5 油田仿真项目 156

9.5.6 产品虚拟展示 157

小结 158

习题 158

第10章 虚拟现实系统与教育培训 159

10.1 虚拟现实应用于教育教学、培训领域的教育理论基础 159

10.1.1 虚拟现实技术与认知主义学习理论 160

10.1.2 虚拟现实与行为主义学习理论 160

10.1.3 虚拟现实技术与建构主义学习理论 161

10.1.4 虚拟现实技术与人本主义学习理论 164

10.2 虚拟现实教与学的方法 166

10.2.1 教学方法 166

10.2.2 虚拟现实教学方法 166

10.2.3 虚拟现实学习方式 173

小结 178

习题 179

参考文献 180