虛擬現(xiàn)實技術應用和Kinect開發(fā)：基于煤層氣仿真訓練系統(tǒng)

第1章  概述 1
1.1  虛擬現(xiàn)實概念與研究現(xiàn)狀 1
1.1.1  虛擬現(xiàn)實技術的概念 1
1.1.2  虛擬現(xiàn)實研究領域的形成 2
1.1.3  國外虛擬現(xiàn)實技術的研究現(xiàn)狀 5
1.1.4  國內(nèi)虛擬現(xiàn)實技術的研究現(xiàn)狀 7
1.1.5  虛擬現(xiàn)實技術的應用領域 8
1.2  虛擬現(xiàn)實技術的特征與分類 12
1.2.1  虛擬現(xiàn)實的3I特征 12
1.2.2  虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類 14
1.3  虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的硬件設備 16
1.3.1  立體顯示設備 16
1.3.2  人機交互設備 19
1.3.3  位置跟蹤設備 20
1.3.4  聲音輸出設備 21
1.4  虛擬現(xiàn)實的相關技術 22
1.4.1  虛擬現(xiàn)實建模技術 22
1.4.2  虛擬現(xiàn)實人機交互技術 23
1.5  煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況 24
1.5.1  國外煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況 25
1.5.2  國內(nèi)煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況 27
1.5.3  虛擬現(xiàn)實技術在煤層氣產(chǎn)業(yè)中的應用 28
1.6  煤層氣仿真訓練系統(tǒng)的應用與需求分析 29
1.6.1  煤層氣仿真訓練系統(tǒng)的應用概述 29
1.6.2  煤層氣仿真訓練系統(tǒng)的核心系統(tǒng) 29
1.6.3  煤層氣仿真訓練系統(tǒng)的特色功能 31
1.7  本章小結(jié) 33
第2章  系統(tǒng)的開發(fā)平臺 34
2.1  UML 34
2.1.1  UML概述 35
2.1.2  UML的應用 35
2.2  C#編程語言 36
2.2.1  C#概述 36
2.2.2  Visual Studio 2010開發(fā)環(huán)境 37
2.3  Unity3D開發(fā)平臺 38
2.3.1  Unity3D概述 38
2.3.2  Unity3D在煤層氣仿真訓練系統(tǒng)中的應用 42
2.4  3ds Max虛擬建模工具 43
2.4.1  3ds Max概述 43
2.4.2  3ds Max的應用 45
2.5  本章小結(jié) 48
第3章  系統(tǒng)的總體設計 49
3.1  系統(tǒng)定位 49
3.2  系統(tǒng)設計原則 50
3.3  系統(tǒng)模塊設計 50
3.3.1  任務系統(tǒng)模塊 50
3.3.2  設備操作系統(tǒng)模塊 57
3.3.3  仿真系統(tǒng)模塊 58
3.3.4  流程演示系統(tǒng)模塊 60
3.3.5  文字語音系統(tǒng)模塊 62
3.3.6  輸入、輸出系統(tǒng)模塊 62
3.4  本章小結(jié) 63
第4章  系統(tǒng)模型的構(gòu)建 64
4.1  三維建模基礎知識 64
4.1.1  幾何建模 64
4.1.2  圖像建模 66
4.1.3  物理建模 66
4.1.4  運動建模 67
4.1.5  行動建模 68
4.2  實體模型的構(gòu)建 68
4.2.1  實體建模軟件 69
4.2.2  圖像與幾何相結(jié)合的建模方法 69
4.2.3  設備建模 70
4.3  場景模型的構(gòu)建 73
4.3.1  分場景與模塊設計 74
4.3.2  主場景 74
4.3.3  增壓站 74
4.3.4  加氣站 75
4.3.5  集氣站 76
4.3.6  電潛泵單井 76
4.3.7  磕頭機單井 77
4.4  模型真實感處理 77
4.4.1  紋理映射 77
4.4.2  細節(jié)等級技術 78
4.4.3  光照和著色 78
4.5  用戶界面 79
4.5.1  界面設計的必要性 79
4.5.2  任務提示面板 80
4.5.3  操作界面可變圖標 80
4.5.4  操作界面固定圖標 80
4.5.5  實體模型指示物 81
4.5.6  文字描述框 81
4.6  本章小結(jié) 81
第5章  系統(tǒng)的演示模式 82
5.1  演示模式簡介 82
5.2  演示模式的設計思路 83
5.3  全景演示模式 86
5.3.1  系統(tǒng)核心模塊代碼 86
5.3.2  點擊操作與按鈕操作示例 89
5.4  第一人稱視角演示模式 90
5.4.1  系統(tǒng)核心模塊代碼 90
5.4.2  第一人稱視角演示模式操作示例 101
5.5  演示模式在Unity3D中的實現(xiàn) 102
5.5.1  全景演示模式的配置 102
5.5.2  第一人稱視角演示模式的配置 104
5.6  本章小結(jié) 107
第6章  系統(tǒng)的向?qū)Ｊ?108
6.1  向?qū)Ｊ胶喗?108
6.2  向?qū)Ｊ降娜蝿赵O計 108
6.2.1  任務系統(tǒng)核心模塊代碼 108
6.2.2  老工人NPC的控制代碼 117
6.2.3  路徑代碼 126
6.2.4  avatar跟隨NPC代碼實現(xiàn) 127
6.3  向?qū)Ｊ降脑O備操作 129
6.3.1  InteractiveObject 129
6.3.2  avatar的控制腳本 134
6.3.3  可交互物體的控制腳本 141
6.4  向?qū)Ｊ降奈淖终Z音 151
6.4.1  背景音樂控制 151
6.4.2  語音系統(tǒng) 152
6.4.3  文字系統(tǒng) 153
6.5  向?qū)Ｊ降拿姘逶O計 155
6.5.1  MsUi 156
6.5.2  UIButtonMessage 161
6.6  本章小結(jié) 164
第7章  煤層氣仿真訓練系統(tǒng)的人機交互 165
7.1  人機交互簡介 165
7.2  人機交互的任務設計 166
7.3  人機交互的設備操作 172
7.3.1  抽油機單井場景中可交互物體的控制腳本 173
7.3.2  電潛泵單井基站場景中可交互物體的控制腳本 176
7.3.3  加壓站場景中可交互物體的控制腳本 185
7.4  人機交互的仿真系統(tǒng) 198
7.5  本章小結(jié) 202
第8章  數(shù)據(jù)手套相關技術的研究與應用 203
8.1  數(shù)據(jù)手套簡介 203
8.2  數(shù)據(jù)手套的工作原理和功能 204
8.2.1  數(shù)據(jù)手套的原理概述 204
8.2.2  5DT數(shù)據(jù)手套的原理和功能介紹 204
8.3  數(shù)據(jù)手套在系統(tǒng)中的應用 206
8.3.1  DataGloveContent 206
8.3.2  DataGloveSupport 215
8.4  數(shù)據(jù)手套碰撞檢測 221
8.4.1  層次包圍盒 222
8.4.2  基于虛擬手的運動方向的動態(tài)碰撞檢測算法 225
8.5  本章小結(jié) 230
第9章  Kinect初探 231
9.1  Kinect硬件設備 232
9.1.1  核心芯片 234
9.1.2  攝像頭 234
9.1.3  麥克風陣列 236
9.1.4  傳動馬達 236
9.1.5  其他部件 237
9.2  Kinect工作原理 239
9.2.1  深度圖像成像原理 239
9.2.2  骨骼追蹤原理 240
9.3  Kinect底層開發(fā)接口 242
9.3.1  Kinect SDK系統(tǒng)架構(gòu) 243
9.3.2  數(shù)據(jù)流處理 244
9.3.3  骨骼追蹤 248
9.3.4  坐標變換 252
9.4  本章小結(jié) 254
第10章  Kinect開發(fā)與應用 255
10.1  結(jié)合Kinect和Adaboost算法的動作識別開發(fā) 255
10.1.1  人體動作識別的系統(tǒng)構(gòu)架 255
10.1.2  動作特征曲線的獲取 257
10.1.3  動作特征集與強分類器的獲取 260
10.1.4  動作識別與結(jié)果分析 262
10.2  基于Kinect骨骼空間幾何角度的動作識別開發(fā) 264
10.2.1  基于Kinect獲取骨骼數(shù)據(jù)及骨骼拓撲結(jié)構(gòu) 264
10.2.2  提取感興趣骨骼關節(jié)點及定義骨骼向量 265
10.2.3  提取骨骼向量的方向余弦特征 266
10.2.4  采用支持向量機（SVM）訓練 267
10.2.5  動作識別結(jié)果分析 268
10.3  基于Kinect骨骼關節(jié)點空間位置的動作識別開發(fā) 271
10.3.1  動作的分類 271
10.3.2  單個動作識別算法 272
10.3.3  動作識別的系統(tǒng)實現(xiàn) 277
10.4  Kinect在煤層氣仿真訓練系統(tǒng)中的應用開發(fā) 284
10.4.1  Kinect插件使用說明 284
10.4.2  Kinect輸入系統(tǒng)設計思路 285
10.4.3  Kinect輸入系統(tǒng)具體設計 286
10.4.4  Kinect用戶操作說明 302
10.5  本章小結(jié) 303
展望 304
參考文獻 306