虚拟现实复习资料(1)汇总

虚拟现实技术复习习题

1.虚拟现实的概念：

用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界；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。

虚拟现实是计算机与用户之间的一种理想化的人-机界面形式。通常用户戴一个头盔（用来显示立体图象的头式显示器），手持传感手套，仿佛置身于一个幻觉世界中，在虚拟环境中漫游，并允许操作其中的“物体”。

2.虚拟现实的特征

与传统计算机相比，虚拟现实系统具有四个重要特征：临界性，交互性，想象性，多感知性

3.虚拟现实系统的构成：

a.虚拟世界（包含三维模型或环境定义的数据库）

b.虚拟现实软件（提供实现观察和参与虚拟世界的能力）

c.计算机

d.输入设别（观察和构造虚拟世界；如三维鼠标，数据手套，定义跟踪器等）

e.输出设备（现实虚拟世界；如显示器，头盔等）

4.虚拟现实系统的类型

桌面虚拟现实系统，沉浸式虚拟现实系统，混合虚拟现实系统

5.虚拟现实的硬件设备

跟踪系统（把使用者身体位置的变动反馈给主机，以实时改变图像和声音）

知觉系统（人及交互的各种界面，包括视觉装置：头盔显示器等；

触觉装置:数据手套跟踪球等）

音频系统：立体声耳机等

图像生成和现实系统：产生视觉图象和立体显示

6.虚拟现实有哪些软件

VR系统开发工具：能够接受各种高性能传感器的信息，如头盔的跟踪信息；能生成立体显示图行；能把各种数据库，各种CAD软件进行调用和互联

3DSMax：三维制作软件

Maya：三维动画以及虚拟现实制作软件

Multigen Creator，实时三维模型创建软件

7.眼睛的作用、视觉暂留和临界融合频率的概念

眼睛的作用：调节和聚焦，明暗适应，视觉暂留，立体视觉，视场

视觉暂留：视觉暂留是视网膜的电化学县乡造成视觉的反应时间。当观看很短的光脉冲时，视杆细胞得到越0.25s的峰，视椎细胞快4倍（0.04s）。这种现象造成视觉

临界融合频率：临界融合频率（CFF）效果会产生把离散图像序列组合成连续视觉的能力，CFF最低20Hz，冰取决于图像尺寸和亮度。英国电视场频50Hz，美国电视场频60Hz。电影帧频24Hz。眼对闪烁的敏感正比于亮度，所以若白天的图像更新率为60Hz，则夜间只要30Hz。

8.什么叫LOD？（基本思想、方法、应用）

LOD（Level Of Detail）模型方法

LOD基本思想：①对场景中的不同物体或物体的不同部分，采用不同的细节描述方法；②在会只是，如果同一个物体离视点比较远，或物体比较小，则用较粗的LOD 模型；③反之，如果一个物体离视点比较近，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，对运动速度快或处于运动中的物体，采用较粗的LOD，对静止的物体，采用较细的LOD。

LOD作用：①对物体定义具有多种细节水平的几何表示；②用户根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有效地控制场景复杂度；④加速图形绘制速度。

LOD方法的应用：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。

9.碰撞检测技术

在虚拟环境中，由于用户的交互和物体的运动，物体间经常可能发生碰撞，此时为了保持环境的真实性，需要即时检测这些碰撞，并计算相应的碰撞反应，更新绘制结果，否则，物体间会出现穿透现象，破获虚拟环境的真实感和用户的沉浸感；

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。

10.虚拟现实的应用领域和发展方向

虚拟现实的应用领域主要包括（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）科学研究和科学计算可视化（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）娱乐领域应用

目前虚拟现实技术处于多元化的发展趋势，一方面虚拟现实技术借助于计算机技术、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 Wall、VR Center、

CA VE、IDesk等新技术。另一方面，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、虚拟现实机械装配、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的技术手段而得到广泛的应用。

11.地形三维显示中的数据类型

用于地形三维显示的数据按其数据结构类型可分为：矢量型和栅格型两大类

矢量型数据主要包括:等高线矢量数据（平面数据带高程属性）；地形特征点、线矢量数据；各类地形要素的矢量数据（如居民地、河流、道路等）

栅格型数据主要包括：数字高程模型DEM（Digital Elevation Model）；纹理图像数据。

（1）数字高程模型DEM一般有网格型（Grid）和不规则三角形网格（Tin）两种类型。

一般Grid型DEM更常用一些，具有结构简单，容易获取等特点；

（2）纹理图像有多种类型，常见的用于地形三维可视化的纹理图像有：经扫描后获得的地形图图像数据（也叫像素地形图）、各种数字遥感图像或其他植被纹理图像。

（3）矢量数据一般由点数、属性以及坐标串所组成，一般可分为点、线、面三大类。

而其中等高线以及地形特征点、线矢量数据是用于生成DEM数据的。DEM是地形三维显示中最重要的数据，它的精度、质量直接影响到以后生成地形三维图的质量.

12.DEM的概念、三种主要获取DEM的方法及优缺点比较、另外三种获取DEM

的方法的原理及优缺点

EM的概念、三种主要获取DEM的方法及优缺点比较、另外三种获取DEM的方法的原理及优缺点

DEM（Digital Elevation Models数字高程模型）：是国家空间数据的重要组成部分，表示地形区域内三维向量的有限序列，即地面高程集合。

DEM数据的获取主要有三种方法：

（1）野外实地直接测量得到；该方法适用于大比例尺、精度要求高、采集面积范围较小的DEM数据获取。该方法的优点是可以获取高精度的DEM数据。其缺点是劳动强度较大、效率较低，仅适用于小范围面积内作业。

（2）利用摄影测量方法获取；适用于大范围区域测量，成像效率高。该方法的缺点是数据源（立体像对）获取的成本较高、采集作业要求具备专业的仪器设备（主要是解析测图仪或数字摄影测量系统）和训练有素的摄影测量专业技术人员。

（3）从地形图中采集。所需的原始数据源（地图）容易获取，对采集作业所需的仪器设备和作业人员的要求不太高，采集速度也比较快，易于进行大批量作业。精度较低。

其它获取DEM方法：

用航天遥感立体像对获取DEM.

INSAR(干涉合成孔径雷达）获取DEM.

激光扫描测高仪等

13.坐标转换流程

观察变化

模型坐标模型变换世界坐标观察坐标

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

14.地形三维显示的基本过程：

（1）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。

（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。