虚拟现实与三维技术的学习汇报(PPT 45页)
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虚拟现实精品PPT课件
虚拟现实技术的应用
危险环境 中作业
• 可以使用VR技术在有放射性、有毒的 危险环境中或者在宇宙进行监控和遥控
作业，处理危险的材料，而不会有危险。
科学研究 •Leabharlann 给研究者的计算过程提供及时的图形化 反馈，可观察到方案的整个过程。
医疗实验 与教学
• 直至目前，医疗研究和教学以实践为主， 由计算机生产的3D人体模型是进行研 究和教学的新方法
用户只能按照设计师预先固定好的 一条路线去看某些场景，是被动的 接受信息。
虚拟现实技术源于人们对三维动画技术自由交互的渴望，虽然它 形式上和三维动画技术有些相似之处，将来虚拟现实它可能将是 三维动画技术的替代品。
为更好满足学习和使用需求，课件在下载后 可以自由编辑，请根据实际情况进行调整
In order to better meet the needs of learning and using, the courseware is freely edited after downloading
分布式虚拟现实
多个用户通过网络连接在一 起，同时参加一个虚拟空间，
共同体验虚拟现实。
三、虚拟现实的基本特征
多感知性（Multi-Sensory）：指除了一般计 算机技术所具有的视觉之外，还有听觉、力 觉、触觉、运动感，甚至包括味觉、嗅觉等。
沉浸感(Immersion)：又称临场感，指用户 感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。
虚拟现实的应用------教育应 用
教育与培训：最普遍的实例是战争模拟， 可以凸显出训练环境，还可以进行现实中 无法展开的危险战争。
VR在教育中的应用，一教育环境不同， 可划分为：虚拟校园、虚拟教室、虚拟实 验室、虚拟图书馆。
虚拟现实(共52张PPT)(共51张PPT)
第二十二页，共五十一页。
6.2.2 VRML语法(yǔfǎ)基础
1、基本(jīběn)造型 Shape
geometry 几何造型节点Box, Sphere, Cone, Cylinder
appearance 定义颜色和表面纹理等外观属性
Material, Texture, TextureTransform
第二十三页，共五十一页。
表面特性 : (tèxìng) Appearance节点
material域: 值为Material节点(jié diǎn), 可有如下域
diffuseColor, 颜色的反射与入光角度有关 shineness, 光洁度, 取值 0.0 -- 1.0 transparency, 透明度, 取值 0.0 -- 1.0
浏览器的控制比较困难。
Vrml与外界的通信能力比较差
Vrml与用户的交互比较弱
第十六页，共五十一页。
6.2.1 VRML与网络(wǎngluò)教学
3 . VRML在网络教学(jiāo xué)中的应用
能营造更为逼真的环境和场景，人机交互更为自然，更能增强想 象力，增强学生的感官刺激，激发学生兴趣
世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自 然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客
体进行浏览和交互考察。它可使用户获得
与真实世界一样的感觉,可达到代替实际系 统的目的.
第三页，共五十一页。
6.1.1 什么(shén me)是虚拟现实？
专业级虚拟现实系统具有高度的实时性,能同时使用多种输入 输出设备，用户可以(kěyǐ)用人体的自然技能，借助数字头盔、立 体显示技术、数据手套和数据衣服等工具，与虚拟的感觉世界进 行交互作用。
6.2.2 VRML语法(yǔfǎ)基础
《虚拟现实VR》PPT课件
三维空间交互球（鼠标）
三维空间跟踪定位器
• 一般与其他VR设备结合使用，如数据头盔、 立体眼镜、数据手套等，使参与者在空间 上能够自由移动、旋转，不局限于固定的 空间位置，操作更加灵活、自如、随意。
虚拟现实交互系统
• 中学oninteractionimagination沉浸交互构想构想性imagination精选ppt高性能计算机为核心的虚拟环境处理器高性能计算机为核心的虚拟环境处理器头盔显示器为核心的视觉系统头盔显示器为核心的视觉系统语音识别声音合成与声音定位为核心的语音识别声音合成与声音定位为核心的听觉系统听觉系统方位跟踪器数据手套和数据衣为主体的方位跟踪器数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备身体方位姿态跟踪设备味觉嗅觉触觉与力觉反馈系统味觉嗅觉触觉与力觉反馈系统精选ppt大屏幕监视器大屏幕监视器头盔显示器头盔显示器立体显示器立体显示器虚拟三维投影显示系统虚拟三维投影显示系统精选ppt头盔显示器头盔显示器hmdhmdheadmountedheadmounteddisplaydisplay精选ppt数据手套数据手套66自由度位置跟踪系统自由度位置跟踪系统其他交互设备其他交互设备精选ppt是一种多模式的虚拟现实硬件通过软件编程是一种多模式的虚拟现实硬件通过软件编程可进行虚拟场景中物体的抓取可进行虚拟场景中物体的抓取移动移动旋转等动作旋转等动作也可以利用它的多模式性用作一种控制场景漫也可以利用它的多模式性用作一种控制场景漫游的工具
《虚拟现实VR》PPT课 件
虚拟现实系统的基本特征
• 3“I” immersion-interaction-imagination （沉浸— 交互—构想）
• 它强调了在虚拟系统中的人的主导作用。 • 多感知性（Multi-Sensory） • 浸没感（Immersion） • 交互性（Interactivity） • 构想性（Imagination）
《vr虚拟现实》课件
解决方案
通过不断的技术创新和研发，提 高VR设备的硬件性能，优化软件 算法，以解决技术瓶颈问题。
用户体验与设计
用户体验
良好的用户体验是VR技术发展的关 键，包括舒适度、交互自然性、视觉 真实感等方面。
设计原则
遵循人体工学和心理学原理，注重用 户需求和习惯，提高VR产品的易用性 和舒适性。
内容创新与制作
声音设备
耳机
提供立体声音频，增强虚拟世 界的真实感。
麦克风
用于语音交互和语音识别，实 现语音控制和交流。
音效和音质
音效和音质对营造虚拟环境的 氛围和沉浸感至关重要。
舒适度
耳机和麦克风的舒适度也是重 要的考量因素，长时间使用不
易疲劳。
其他设备
数据线和其他连接设备
兼容性和扩展性
为了确保稳定的图像和声音传输，需 要高质量的数据线和连接设备。
02
03
04
控制器
用于用户与虚拟世界进行交互 的设备，如手柄、手套等。
定位器
通过接收器和传感器，精确追 踪用户的动作和位置，实现真
实与虚拟的交互。
精确度和响应速度
控制器和定位器的精确度和响 应速度影响用户体验的真实感
和交互性。
舒适度和易用性
设备舒适度和易用性也是重要 的考量因素，方便用户操作和
携带。
02
它通过模拟人的视觉、听觉、触 觉等感官感受，使用户仿佛身临 其境地置身于一个三维的虚拟环 境中，与虚拟世界进行互动。
VR虚拟现实发展历程
01
02
03
1950年代
科幻小说家首次提出虚拟 现实概念。
1980年代
VR开始进入商业化应用， 推出了一些VR设备和游戏 。
通过不断的技术创新和研发，提 高VR设备的硬件性能，优化软件 算法，以解决技术瓶颈问题。
用户体验与设计
用户体验
良好的用户体验是VR技术发展的关 键，包括舒适度、交互自然性、视觉 真实感等方面。
设计原则
遵循人体工学和心理学原理，注重用 户需求和习惯，提高VR产品的易用性 和舒适性。
内容创新与制作
声音设备
耳机
提供立体声音频，增强虚拟世 界的真实感。
麦克风
用于语音交互和语音识别，实 现语音控制和交流。
音效和音质
音效和音质对营造虚拟环境的 氛围和沉浸感至关重要。
舒适度
耳机和麦克风的舒适度也是重 要的考量因素，长时间使用不
易疲劳。
其他设备
数据线和其他连接设备
兼容性和扩展性
为了确保稳定的图像和声音传输，需 要高质量的数据线和连接设备。
02
03
04
控制器
用于用户与虚拟世界进行交互 的设备，如手柄、手套等。
定位器
通过接收器和传感器，精确追 踪用户的动作和位置，实现真
实与虚拟的交互。
精确度和响应速度
控制器和定位器的精确度和响 应速度影响用户体验的真实感
和交互性。
舒适度和易用性
设备舒适度和易用性也是重要 的考量因素，方便用户操作和
携带。
02
它通过模拟人的视觉、听觉、触 觉等感官感受，使用户仿佛身临 其境地置身于一个三维的虚拟环 境中，与虚拟世界进行互动。
VR虚拟现实发展历程
01
02
03
1950年代
科幻小说家首次提出虚拟 现实概念。
1980年代
VR开始进入商业化应用， 推出了一些VR设备和游戏 。
《VR虚拟现实》PPT课件
编辑ppt
14
概念简介
近期发展
Virtual Reality
发展前景 和市场
发展要点 和不足
编辑ppt
15
VR
硬件技术的实现
软硬件平台的构建
软件内容的支持
编辑ppt
16
VR
VR硬件
1. 目前世面的设备主要以各类头盔产品
2.头盔使用头部追踪，眼球追踪，视野 ，环境表现触觉技术等方面来 呈现给用户虚拟化的环境
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4
概念简介
近期发展
Virtual Reality
发展前景 和市场
发展要点 和不足
编辑ppt
5
VR
全球各大科技公司在VR上布局和发展
三星电子和Facebook旗下的虚拟现实设备公司 Oculus VR周四共同推出了新版本的虚拟现实头盔 Gear VR
Facebook首席技术官斯科洛普夫表示未来10年内对虚拟现实 技术的投入将达到10亿美元，其收购的Oculus宣布即将在 2016年一季度正式开始发售消费者版本Oculus Rift CV1
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19
VR
现今阶段，VR的尝试者还只是少数，毕竟软件和硬件方面的 复杂和专业程度让大部分都无法接受。
随着VR的快速的发展和其无限的未来可能，虚拟现实毕竟会 成为继电脑，手机之后，人类和机器进行交互的崭新的平台， 未来的世界会因此而改变。
编辑ppt
20
直接通过头戴设备呈现在用户眼前。
编辑ppt
7
概念简介
近期发展
Virtual Reality
发展前景 和市场
发展要点 和不足
编辑ppt
8
VR移动游戏 VR影音娱乐
虚拟现实VR技术ppt课件
3
一种使用数学算
1 虚拟现法将实二技维术或三(4维)
图形转化为计算
1.3 虚拟机形现显式示的实器科的的 学技栅。术格支持
计算机 图形学
研究、开发用于 模拟、延伸和扩 展人的智能的理 论、方法、技术 及应用系统的一 门技术科学。
人工交 互技术
虚拟 现实
人工 智能
是指通过计算机输入、 输出设备，以有效的 方式实现人与计算机 对话的技术。
3.3 VRP的安装配置 软件安装 插件配置
15
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器6
功能分类 属性面板
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器界面组成—菜单
常用菜单 •另存场景 •安装插件
17
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器界面组成—工具栏
18
4 常见材质的创建与编辑
11
3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform VRP是国内中视典数字科技独立开发的具有独 立自主知识产权的一款三维虚拟现实软件平台。
VRP可应用于城市规划、室内设计、工业仿真、 古迹复原、桥梁道路设计、军事模拟等行业。
12
3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform
VRP-Bulider 虚拟现实编辑器
1 虚拟现实技术(1)
1.1 虚拟现实的概念
• 虚拟现实(Virtual Reality) • 是一种综合应用计算机图形学、人机 接口技术、传感器技术以及人工智能等 技术，制造逼真的人工模拟环境，并能 有效地模拟人在自然环境中的各种感知 的高级的人机交互技术。
1
1 虚拟现实技术(2)
1.2 虚拟现实的基本特征 • 多感知性：指除了一般计算机技术所 具有的视觉之外，还有听觉、力觉、触 觉、运动感，甚至包括味觉、嗅觉等。
一种使用数学算
1 虚拟现法将实二技维术或三(4维)
图形转化为计算
1.3 虚拟机形现显式示的实器科的的 学技栅。术格支持
计算机 图形学
研究、开发用于 模拟、延伸和扩 展人的智能的理 论、方法、技术 及应用系统的一 门技术科学。
人工交 互技术
虚拟 现实
人工 智能
是指通过计算机输入、 输出设备，以有效的 方式实现人与计算机 对话的技术。
3.3 VRP的安装配置 软件安装 插件配置
15
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器6
功能分类 属性面板
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器界面组成—菜单
常用菜单 •另存场景 •安装插件
17
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器界面组成—工具栏
18
4 常见材质的创建与编辑
11
3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform VRP是国内中视典数字科技独立开发的具有独 立自主知识产权的一款三维虚拟现实软件平台。
VRP可应用于城市规划、室内设计、工业仿真、 古迹复原、桥梁道路设计、军事模拟等行业。
12
3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform
VRP-Bulider 虚拟现实编辑器
1 虚拟现实技术(1)
1.1 虚拟现实的概念
• 虚拟现实(Virtual Reality) • 是一种综合应用计算机图形学、人机 接口技术、传感器技术以及人工智能等 技术，制造逼真的人工模拟环境，并能 有效地模拟人在自然环境中的各种感知 的高级的人机交互技术。
1
1 虚拟现实技术(2)
1.2 虚拟现实的基本特征 • 多感知性：指除了一般计算机技术所 具有的视觉之外，还有听觉、力觉、触 觉、运动感，甚至包括味觉、嗅觉等。
Virtual Reality 虚拟现实PPT学习课件
虚拟现实,就是说本来没有的事物 和环境,通过各种电脑技术虚拟出 来,让人感觉到就如真实的一样。
2020/2/24
2
❖ Virtual reality (VR), sometimes referred to as immersive multimedia, is a computer-simulated environment that can simulate physical presence in places in the real world or imagined worlds. Most current virtual reality environments are primarily visual experiences, displayed either on a computer screen or through special stereoscopic displays, but some simulations include additional sensory information, such as sound through speakers or headphones. Some advanced, haptic systems now include tactile information, generally known as force feedback in medical, gaming and military applications.
2020/2/24
4
Special glasses， gloves and suits
equipped with sensors
2020/2/24
5
virtual reality
2020/2/24
2
❖ Virtual reality (VR), sometimes referred to as immersive multimedia, is a computer-simulated environment that can simulate physical presence in places in the real world or imagined worlds. Most current virtual reality environments are primarily visual experiences, displayed either on a computer screen or through special stereoscopic displays, but some simulations include additional sensory information, such as sound through speakers or headphones. Some advanced, haptic systems now include tactile information, generally known as force feedback in medical, gaming and military applications.
2020/2/24
4
Special glasses， gloves and suits
equipped with sensors
2020/2/24
5
virtual reality
小学教育ppt课件教案学习用虚拟现实技术观察三维图形
定义
虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算 机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体 行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。
发展历程
虚拟现实技术经历了从萌芽、初步发展、概念产生、理论完善、应用拓展等阶 段，逐渐从军事、航空航天等领域拓展到教育、医疗、娱乐等民用领域。
但方向相反。
03 虚拟现实技术在三维图形观察中应用
CHAPTER
沉浸式体验与交互性优势
沉浸式体验
通过虚拟现实技术，学生可以身临其 境地进入三维图形世界，获得更加直 观和深刻的感受。
交互性优势
虚拟现实技术允许学生与三维图形进 行互动，例如旋转、缩放、移动等， 从而更加深入地理解图形的结构和特 性。
是特殊的长方体，所有棱长相 等，六个面都是正方形。
圆锥体
由一个圆面和一个侧面组成， 侧面是曲面，且所有母线相等 。
长方体
由六个矩形面组成，每个面都 是矩形，相对的面相等。
圆柱体
由两个平行的圆面和一个侧面 组成，侧面是曲面。
球体
由一个连续的曲面组成，任意 一点到球心的距离都相等。
三维图形变换原理
平移变换
互动与体验
学生们积极参与虚拟环境 中的互动，体验虚拟现实 技术带来的沉浸式学习感 受。
学生自我评价报告分享
知识掌握程度
学生们普遍反映通过虚拟现实技术的学习，对三 维图形的理解更加深入。
学习兴趣与动机
学生们表示这种新颖的学习方式激发了他们的学 习兴趣，愿意主动探索更多知识。
技能提升与收获
学生们在观察、分析和解决问题的能力上有所提 高，同时也培养了空间想象力和创新思维。
CHAPTER
设备准备与配置要求
虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算 机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体 行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。
发展历程
虚拟现实技术经历了从萌芽、初步发展、概念产生、理论完善、应用拓展等阶 段，逐渐从军事、航空航天等领域拓展到教育、医疗、娱乐等民用领域。
但方向相反。
03 虚拟现实技术在三维图形观察中应用
CHAPTER
沉浸式体验与交互性优势
沉浸式体验
通过虚拟现实技术，学生可以身临其 境地进入三维图形世界，获得更加直 观和深刻的感受。
交互性优势
虚拟现实技术允许学生与三维图形进 行互动，例如旋转、缩放、移动等， 从而更加深入地理解图形的结构和特 性。
是特殊的长方体，所有棱长相 等，六个面都是正方形。
圆锥体
由一个圆面和一个侧面组成， 侧面是曲面，且所有母线相等 。
长方体
由六个矩形面组成，每个面都 是矩形，相对的面相等。
圆柱体
由两个平行的圆面和一个侧面 组成，侧面是曲面。
球体
由一个连续的曲面组成，任意 一点到球心的距离都相等。
三维图形变换原理
平移变换
互动与体验
学生们积极参与虚拟环境 中的互动，体验虚拟现实 技术带来的沉浸式学习感 受。
学生自我评价报告分享
知识掌握程度
学生们普遍反映通过虚拟现实技术的学习，对三 维图形的理解更加深入。
学习兴趣与动机
学生们表示这种新颖的学习方式激发了他们的学 习兴趣，愿意主动探索更多知识。
技能提升与收获
学生们在观察、分析和解决问题的能力上有所提 高，同时也培养了空间想象力和创新思维。
CHAPTER
设备准备与配置要求
虚拟现实课件ppt
虚拟现实
虚拟 现实
也就就是说,当虚拟现实做得足够好,就就是现实。
虚拟现实
VR 不仅仅很有意思,还能改变世界,不久得将来我们也会参与其中。
未来可期？
虚拟现实
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
现实中多数时候得颜色都就是由我们得感知系统“凭空捏造”出来得,而且其捏造程度远远超出您得 想象。
虚拟现实
现实中多数时候得颜色都就是由我们得感知系统“凭空捏 造”(认识得不断发展) 出来得,而且其捏造程度远远超出您得想 象。
虚拟现实
也许大家会说,这些都就是颜色而已,这个世界上还有色盲呢！
虚拟现实课件
目录
01
概念
02
发展历史
03
应用领域
04
组成分类
05
特征
06
未来前景
虚拟现实
定义
虚拟现实技术( Virtual Reality)简称VR技术,模拟人类视觉、听觉、触觉等感 知行为得 高度逼真 得人机交互技术。(利用电脑模拟产生得一个三维空间得虚 拟世界 )
虚拟现实
虚拟 现实
我们得意识(或者称之为“灵魂”)从未与真正得现实进行过交流,实际上,我们一 直在交流得,不过就是眼、耳、鼻、舌、身、意对应得大脑部位而已。
那么, 形状 呢？ 就是否眼见得就就是真实得呢？
虚拟现实
这些都就是正常得横平竖直得形状,对吗？ 但我们只要简单地在上面加一些 点 ……
虚拟现实
这个幻觉产生得原因就是:
您得大脑会根据 对比 来判断方向,而这些在方块角落上得点 正就是利用这一点来让您得大脑产生方向偏差得幻觉。
虚拟现实
那么声音呢？下面这个 McGurk 效应告诉我们,连声音都就是 经过了我们大脑修正了得。我们听到得会被我们瞧到得东西所 影响 ,眼见不一定为实,耳听更有可能就就是虚得。
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1965年，Ivan Sutherland博士发表“The Ultimate Display”一文，提出了一种全新的图 形显示技术。
1989年，美国VPL 公司的创建人之一Jaron Lanier 提出Virtual Reality的说法。
虚拟现实简介
虚拟现实（Virtual Reality，VR）， （又称作灵境，幻真）就是采用计算机技术 生成一个逼真的视觉、听觉、触觉、嗅觉及 味觉等虚拟的感观世界，用户可以直接用人 的技能和智慧对这个生成的虚拟实体进行考 察和操作。
三维空间数据模型 单一三维数据模型
三维空间数据模型
格网结构是DEM中常用的一种结构，地形表面 被划分成规则的格网，每个格网点上有一个高 程值相对应，其基本元素是一个点，主要用于 DEM中等高线的2.5D表示。
三维空间数据模型
形状结构通过对象表面点的斜率来描述，基本 元素是表面上各单元所对应的法线向量。主要 用于表面的3D重建。
夏普公司从2003年开始已经卖了上百万部带立体 显示屏的手机
2006年，philips公司推出了20英寸和42英寸可 2D/3D转换的LCD自动立体显示器。
三维空间的数据模型 三维空间的数据模型
三维空间数据模型
三维空间数据模型的研究现状 Bak和Mill提出一个典型的地学资源管理系统(GRMS)。 Rongxing Li提出了一个基于多种表示的三维GIS系统。 Molenaar提出了一个形式化三维数据结构(FormalData
将DEM与航空影像叠加,生成三维影像 3. 利用GIS属性建模
利用现有GIS系统中x、y坐标和作为属性数据的z 坐标值,直接生成三维模型 4. 激光扫描方式建模
利用数字相机和激光扫描仪获取的三维数据建模
三维在GIS上的应用及趋势 三维在GIS上的应用及趋势
三维在GIS上的应用
地质
矿山
数字城市
LOGO
虚拟现实与三维技术的学习汇报
内容提纲
1
虚拟现实简介
2
三维立体显示技术
3
三维空间的数据模型
4
三维空间的拓扑关系
5
三维建模系统及方法
6
三维在GIS上的应用及趋势
虚拟现实简介
世界上首个具有虚拟现实思想的装置是由Morton Heilig在1962年研制成功的，它是一种被 称之为Sensorma的具有多种感官刺激的全景式 立体电影设备。
三维建模系统及方法 三维建模系统及方法
三维模型重建系统 一个完整的三维模型重建系统包括一下五个模块：
三维模型重建系统
目前的研究内容大都集中在距离图像的分割与距离图像的配准 两个方面。 1、 距离图像的分割： ①基于边界检测的分割 ②基于表面拟合的分割 ③边界检测和表面拟合相结合的分割
每种方法都有优缺点:①边界检测方法倾向于定位区域的边界,通 常速度较快。但是,这种算法不可避免地造成边的不连续,容易得到 一些零碎的边,不能保证边界的封闭性,所以必须进行有效的边连接 技术,同时对图像中的噪声比较敏感。②表面拟合方法通常得到封 闭但扭曲、不光滑的边界。同时,基于区域的方法在合并分离时要 求好的准则,在聚类时要求适当的阈值。最后的分割结果与种子点 或种子区域的选取有关,并且容易造成过分割或欠分割的现象。基 于表面拟合的分割通常采用迭代过程,所以很耗时,速度较慢。
Language) Google Earth的API ArcSence
三维建模方法
其他建模方法： 1. 基于Multigen的数据建模
Multigen Creator/Vega产品是世界上领先的实时 三维数据库生成系统,它可以用来对战场仿真、娱乐、 城市仿真和计算可视化等领域的视景数据库进行产生、 编辑和查看 2. 三维影像方式建模
三维建模方法
通过三维应用程序接口实现建模： OpenGL QD3D(Quick-Draw 3D) JAVA 3D Microsoft 的 Direct 3D IDL( Interactive Data Language) VRML( Virtual Reality Modeling
Strcture(FDS)),定义了一个三维矢量数据模型和三维拓扑关系。 龚健雅提出了一个以矿山应用为背景的矢量与栅格集成面向对象
的三维数据模型,并进一步将面向对象的数据模型扩充到时间维。 Victor和Pilout Metal提出了一个基于点四面体格网(Tetra-
hedra Network(TEN))的三维矢量数据模型。 李青元从矿山与地质领域的应用出发,提出了三维矢量结构GIS的
三维空间数据模型
3D栅格是一个紧密排列充满3D空间的阵列,其 元素值是0或1,1表示对象占有,0表示空。
三维空间数据模型
八叉树结构是2D四叉树结构在空间的扩展,用 层次式的3D空间子区域划分来代替大小相等, 规则排列的3D栅格。
三维空间数据模型
结构实体几何法是用预先定义好的具有一定形 状的基本体素的组合来表示对象，体素之间的 关系包括几何变换和布尔操作。
三维模型重建系统
三维建模方法
通过三维造型软件建模： 3DS MAX是1996年Kinetix公司在以前的3Dstudio
基础上重新开发的一种全新的可用于PC机上的三维造 型和动画软件,它采用了模块化的开发平台,通过大量 的外挂模块和更多的第三模块可以极大地扩展其功能。 可以通过特定外挂软件将3DS MAX中的数据模型转换 为特定的数据文件。
应用
环境Leabharlann 气象海洋三维GIS的发展趋势
随着计算机科学技术的发展和GIS应用的不断深入,在很多 领域,如:地质、矿山、环境、海洋、气象、数字城市等,二维地理 信息系统已不能满足人们的需求,取而代之的是空间的、立体的三 维GIS。进入20世纪90年代后,三维可视化与虚拟现实技术的迅 猛发展使得建立三维GIS成为可能,而“数字地球”对建立三维 GIS也提出了更为迫切的要求。三维GIS不仅能表达空间对象间 的平面关系和垂向关系,而且也能对其进行三维空间分析和操作, 向用户立体展现地理空间现象,给人以更真实的感受。
眼镜和头盔显示技术
分时技术
利用双眼视觉的继时显示特性，将两套画面在 不同时间播放，将两套画面以极快的速度切换， 在人的视觉暂留特性的作用下合成连续的画面， 这种眼镜目前也称为液晶快门眼镜。
头盔显示器
头盔显示其安装有两个小型显示器在人的眼前， 分别为左右眼提供具有双目视差的不同图像。 同时遮挡住外部的光线和视野，会有很强的沉 浸感。
若将三维空间对象A的边界记为 ,内部记为 ,则 存在关系式 =A- 。
设有两个空间对象A和B,其边界与内部的交集分别
用4个集合表示:
S2=
。
。其中Si(i=1 2 3 4)的取值范围为
Ф…dim(Si)。
三维空间的拓扑关系
设三元组(A，R，B)表示三维空间对象A和B间 存在着关系R我们称此三元组为一个事实(fact) 事实可以通过布尔运算交(∩)或并(∪)进行组合。 三维空间拓扑关系最小集的形式化定义如下：
三维空间数据模型
面片结构是用不同形状的面片近似表示一个 对象的表面。面片的形状有正方形、规则三角 形、不规则三角形（TIN）和泰森多边形等。
三维空间数据模型
边界表示是一个分级表示方法，空间的任一对 象可以分解为4类元素的组合，即点、线、面 和体。每一类元素由几何数据、分类标志以及 与其他类元素的相互关系（拓扑关系）来描述。
三维模型重建系统
几个典型的三维重建系统： 美国CMU大学的AVENUE Project城市环境中的
自动场景建模 欧洲的ACTSRESOLV Project进行环境的三维信
息获取与建模,用于重构VR模型 美国MIT大学的City Scanning Project在城市环
境中自主导航,获取场景的三维数据并进行三维模 型重构 加拿大NRC实验室的VIT Group:三维数字化及建 模系统 日本东京大学的VLMS:三维空间的数据自动获取 与建模
三维空间数据模型
不规则四面体结构（TEN）是不规则三角形结 构(TIN)向3D的扩展,以四面体作为最基本体 素来描述对象.这种结构是以连接但不重叠的 不规则四面体构成格网.
三维空间数据模型 混合(含模型集成)三维数据模型
三维空间的拓扑关系 三维空间的拓扑关系
三维空间的拓扑关系
在三维空间中,根据空间对象的自由度，可分为4种空 间对象，即点状对象、线状对象、面状对象和体状对 象。分别定义成零维对象、一维对象、二维对象、三 维对象。根据点集拓扑学理论,三维拓扑空间中的对象 的形式化定义和关系均基于点集的方法。
MAYA是AliaslWaveFont公司的推出三维制作软件, 尽管推出只有几年的时间,但凭借它强大的功能、友好 的界面和丰富的视觉效果,在《恐龙》等影片的三维制 作等大显身手,成为三维模型制作的又一个顶级软件。 同样可以通过特定外挂软件将MAYA中的数据模型转 换为特定的数据文件。
AutoCAD 、Google Earth和Skyline。
虚拟现实简介
虚拟现实系统
沉浸性
多感知性
虚拟现实
真实性
构想性
交互性
虚拟现实简介
虚拟现实系统 组成
虚拟境界 生成设备
感知设备
跟踪设备
交互设备
虚拟现实简介
简易型 沉浸型 共享型
虚拟现实系统
三维立体显示技术 三维立体显示技术
三维立体显示技术
眼镜和头盔显示技术 自动分光立体显示技术 体三维立体技术 研究动向
眼镜和头盔显示技术
分色技术
分色技术是利用人类能感知红蓝绿三原色的机理， 使进入左右眼的光谱不同，从而产生双眼视差来产生 立体感的眼。主要使用3D 眼镜实现对图像的分色。
目前主要应用于3D影院，这种制造相对简单，在 一些DVD等影像制品中也附带这种眼镜，在任何色彩 显示器上都可以播放。
1989年，美国VPL 公司的创建人之一Jaron Lanier 提出Virtual Reality的说法。
虚拟现实简介
虚拟现实（Virtual Reality，VR）， （又称作灵境，幻真）就是采用计算机技术 生成一个逼真的视觉、听觉、触觉、嗅觉及 味觉等虚拟的感观世界，用户可以直接用人 的技能和智慧对这个生成的虚拟实体进行考 察和操作。
三维空间数据模型 单一三维数据模型
三维空间数据模型
格网结构是DEM中常用的一种结构，地形表面 被划分成规则的格网，每个格网点上有一个高 程值相对应，其基本元素是一个点，主要用于 DEM中等高线的2.5D表示。
三维空间数据模型
形状结构通过对象表面点的斜率来描述，基本 元素是表面上各单元所对应的法线向量。主要 用于表面的3D重建。
夏普公司从2003年开始已经卖了上百万部带立体 显示屏的手机
2006年，philips公司推出了20英寸和42英寸可 2D/3D转换的LCD自动立体显示器。
三维空间的数据模型 三维空间的数据模型
三维空间数据模型
三维空间数据模型的研究现状 Bak和Mill提出一个典型的地学资源管理系统(GRMS)。 Rongxing Li提出了一个基于多种表示的三维GIS系统。 Molenaar提出了一个形式化三维数据结构(FormalData
将DEM与航空影像叠加,生成三维影像 3. 利用GIS属性建模
利用现有GIS系统中x、y坐标和作为属性数据的z 坐标值,直接生成三维模型 4. 激光扫描方式建模
利用数字相机和激光扫描仪获取的三维数据建模
三维在GIS上的应用及趋势 三维在GIS上的应用及趋势
三维在GIS上的应用
地质
矿山
数字城市
LOGO
虚拟现实与三维技术的学习汇报
内容提纲
1
虚拟现实简介
2
三维立体显示技术
3
三维空间的数据模型
4
三维空间的拓扑关系
5
三维建模系统及方法
6
三维在GIS上的应用及趋势
虚拟现实简介
世界上首个具有虚拟现实思想的装置是由Morton Heilig在1962年研制成功的，它是一种被 称之为Sensorma的具有多种感官刺激的全景式 立体电影设备。
三维建模系统及方法 三维建模系统及方法
三维模型重建系统 一个完整的三维模型重建系统包括一下五个模块：
三维模型重建系统
目前的研究内容大都集中在距离图像的分割与距离图像的配准 两个方面。 1、 距离图像的分割： ①基于边界检测的分割 ②基于表面拟合的分割 ③边界检测和表面拟合相结合的分割
每种方法都有优缺点:①边界检测方法倾向于定位区域的边界,通 常速度较快。但是,这种算法不可避免地造成边的不连续,容易得到 一些零碎的边,不能保证边界的封闭性,所以必须进行有效的边连接 技术,同时对图像中的噪声比较敏感。②表面拟合方法通常得到封 闭但扭曲、不光滑的边界。同时,基于区域的方法在合并分离时要 求好的准则,在聚类时要求适当的阈值。最后的分割结果与种子点 或种子区域的选取有关,并且容易造成过分割或欠分割的现象。基 于表面拟合的分割通常采用迭代过程,所以很耗时,速度较慢。
Language) Google Earth的API ArcSence
三维建模方法
其他建模方法： 1. 基于Multigen的数据建模
Multigen Creator/Vega产品是世界上领先的实时 三维数据库生成系统,它可以用来对战场仿真、娱乐、 城市仿真和计算可视化等领域的视景数据库进行产生、 编辑和查看 2. 三维影像方式建模
三维建模方法
通过三维应用程序接口实现建模： OpenGL QD3D(Quick-Draw 3D) JAVA 3D Microsoft 的 Direct 3D IDL( Interactive Data Language) VRML( Virtual Reality Modeling
Strcture(FDS)),定义了一个三维矢量数据模型和三维拓扑关系。 龚健雅提出了一个以矿山应用为背景的矢量与栅格集成面向对象
的三维数据模型,并进一步将面向对象的数据模型扩充到时间维。 Victor和Pilout Metal提出了一个基于点四面体格网(Tetra-
hedra Network(TEN))的三维矢量数据模型。 李青元从矿山与地质领域的应用出发,提出了三维矢量结构GIS的
三维空间数据模型
3D栅格是一个紧密排列充满3D空间的阵列,其 元素值是0或1,1表示对象占有,0表示空。
三维空间数据模型
八叉树结构是2D四叉树结构在空间的扩展,用 层次式的3D空间子区域划分来代替大小相等, 规则排列的3D栅格。
三维空间数据模型
结构实体几何法是用预先定义好的具有一定形 状的基本体素的组合来表示对象，体素之间的 关系包括几何变换和布尔操作。
三维模型重建系统
三维建模方法
通过三维造型软件建模： 3DS MAX是1996年Kinetix公司在以前的3Dstudio
基础上重新开发的一种全新的可用于PC机上的三维造 型和动画软件,它采用了模块化的开发平台,通过大量 的外挂模块和更多的第三模块可以极大地扩展其功能。 可以通过特定外挂软件将3DS MAX中的数据模型转换 为特定的数据文件。
应用
环境Leabharlann 气象海洋三维GIS的发展趋势
随着计算机科学技术的发展和GIS应用的不断深入,在很多 领域,如:地质、矿山、环境、海洋、气象、数字城市等,二维地理 信息系统已不能满足人们的需求,取而代之的是空间的、立体的三 维GIS。进入20世纪90年代后,三维可视化与虚拟现实技术的迅 猛发展使得建立三维GIS成为可能,而“数字地球”对建立三维 GIS也提出了更为迫切的要求。三维GIS不仅能表达空间对象间 的平面关系和垂向关系,而且也能对其进行三维空间分析和操作, 向用户立体展现地理空间现象,给人以更真实的感受。
眼镜和头盔显示技术
分时技术
利用双眼视觉的继时显示特性，将两套画面在 不同时间播放，将两套画面以极快的速度切换， 在人的视觉暂留特性的作用下合成连续的画面， 这种眼镜目前也称为液晶快门眼镜。
头盔显示器
头盔显示其安装有两个小型显示器在人的眼前， 分别为左右眼提供具有双目视差的不同图像。 同时遮挡住外部的光线和视野，会有很强的沉 浸感。
若将三维空间对象A的边界记为 ,内部记为 ,则 存在关系式 =A- 。
设有两个空间对象A和B,其边界与内部的交集分别
用4个集合表示:
S2=
。
。其中Si(i=1 2 3 4)的取值范围为
Ф…dim(Si)。
三维空间的拓扑关系
设三元组(A，R，B)表示三维空间对象A和B间 存在着关系R我们称此三元组为一个事实(fact) 事实可以通过布尔运算交(∩)或并(∪)进行组合。 三维空间拓扑关系最小集的形式化定义如下：
三维空间数据模型
面片结构是用不同形状的面片近似表示一个 对象的表面。面片的形状有正方形、规则三角 形、不规则三角形（TIN）和泰森多边形等。
三维空间数据模型
边界表示是一个分级表示方法，空间的任一对 象可以分解为4类元素的组合，即点、线、面 和体。每一类元素由几何数据、分类标志以及 与其他类元素的相互关系（拓扑关系）来描述。
三维模型重建系统
几个典型的三维重建系统： 美国CMU大学的AVENUE Project城市环境中的
自动场景建模 欧洲的ACTSRESOLV Project进行环境的三维信
息获取与建模,用于重构VR模型 美国MIT大学的City Scanning Project在城市环
境中自主导航,获取场景的三维数据并进行三维模 型重构 加拿大NRC实验室的VIT Group:三维数字化及建 模系统 日本东京大学的VLMS:三维空间的数据自动获取 与建模
三维空间数据模型
不规则四面体结构（TEN）是不规则三角形结 构(TIN)向3D的扩展,以四面体作为最基本体 素来描述对象.这种结构是以连接但不重叠的 不规则四面体构成格网.
三维空间数据模型 混合(含模型集成)三维数据模型
三维空间的拓扑关系 三维空间的拓扑关系
三维空间的拓扑关系
在三维空间中,根据空间对象的自由度，可分为4种空 间对象，即点状对象、线状对象、面状对象和体状对 象。分别定义成零维对象、一维对象、二维对象、三 维对象。根据点集拓扑学理论,三维拓扑空间中的对象 的形式化定义和关系均基于点集的方法。
MAYA是AliaslWaveFont公司的推出三维制作软件, 尽管推出只有几年的时间,但凭借它强大的功能、友好 的界面和丰富的视觉效果,在《恐龙》等影片的三维制 作等大显身手,成为三维模型制作的又一个顶级软件。 同样可以通过特定外挂软件将MAYA中的数据模型转 换为特定的数据文件。
AutoCAD 、Google Earth和Skyline。
虚拟现实简介
虚拟现实系统
沉浸性
多感知性
虚拟现实
真实性
构想性
交互性
虚拟现实简介
虚拟现实系统 组成
虚拟境界 生成设备
感知设备
跟踪设备
交互设备
虚拟现实简介
简易型 沉浸型 共享型
虚拟现实系统
三维立体显示技术 三维立体显示技术
三维立体显示技术
眼镜和头盔显示技术 自动分光立体显示技术 体三维立体技术 研究动向
眼镜和头盔显示技术
分色技术
分色技术是利用人类能感知红蓝绿三原色的机理， 使进入左右眼的光谱不同，从而产生双眼视差来产生 立体感的眼。主要使用3D 眼镜实现对图像的分色。
目前主要应用于3D影院，这种制造相对简单，在 一些DVD等影像制品中也附带这种眼镜，在任何色彩 显示器上都可以播放。