虛擬現(xiàn)實(shí)考試題

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)復(fù)習(xí)習(xí)題1. 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念：用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)生成一個(gè)逼真的三維視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)或嗅覺(jué)等感覺(jué)世界；讓用戶可以從自己的視點(diǎn)出發(fā)，利用自然的技能和某些設(shè)備對(duì)這一生成的虛擬世界客體進(jìn)行瀏覽和交互考察。虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)與用戶之間的一種理想化的人-機(jī)界面形式。通常用戶戴一個(gè)頭盔（用來(lái)顯示立體圖象的頭式顯示器），手持傳感手套，仿佛置身于一個(gè)幻覺(jué)世界中，在虛擬環(huán)境中漫游，并允許操作其中的“物體”。2. 虛擬現(xiàn)實(shí)的特征與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有四個(gè)重要特征：沉浸性，交互性，構(gòu)想性，多感知性多感知性：除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺(jué)感知之外，還有聽(tīng)覺(jué)感知 、 力覺(jué)感知 、 觸覺(jué)感知 、 運(yùn)動(dòng)感知

2、 、 甚至應(yīng)該包括味覺(jué)感知和嗅覺(jué)感知等交互性：用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度 ( 包括實(shí)時(shí)性 ) 。沉浸性：又稱為臨場(chǎng)感 (Immersion) ，它是指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。構(gòu)想性：根據(jù)想像從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識(shí)，從而可以深化概念，萌發(fā)新意，在電腦中實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)上的飛躍。三個(gè)基本特征：沉浸性、交互性、構(gòu)想性沉浸：又稱存在感，是指用戶可以沉浸于計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中和使用戶投入到由計(jì)算機(jī)生成的虛擬場(chǎng)景中的能力。交互：是指用戶與虛擬場(chǎng)景中各種對(duì)象相互作用的能力。構(gòu)想：虛擬現(xiàn)實(shí)不僅僅是一個(gè)用戶與終端的接口，而且可使用戶沉浸于此

3、環(huán)境中獲取新的知識(shí)，提高感性和理性認(rèn)識(shí)，從而產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)新的構(gòu)思。3. 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成：a. 檢測(cè)模塊b. 反饋模塊c. 傳感器模塊 d. 控制模塊e. 建模模塊4. 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型（簡(jiǎn)單）桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)5. 虛擬現(xiàn)實(shí)的硬件設(shè)備跟蹤系統(tǒng)（把使用者身體位置的變動(dòng)反饋給主機(jī)，以實(shí)時(shí)改變圖像和聲音） 知覺(jué)系統(tǒng)（人及交互的各種界面，包括視覺(jué)裝置：頭盔顯示器等； 觸覺(jué)裝置:數(shù)據(jù)手套跟蹤球等） 音頻系統(tǒng)：立體聲耳機(jī)等圖像生成和現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：產(chǎn)生視覺(jué)圖象和立體顯示6. 虛擬現(xiàn)實(shí)有哪些軟件 VR系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具：能夠接受各種高性能傳感器的信息，如頭盔的跟蹤信

4、息；能生成立體顯示圖行；能把各種數(shù)據(jù)庫(kù)，各種CAD軟件進(jìn)行調(diào)用和互聯(lián)3DSMax：三維制作軟件Maya：三維動(dòng)畫(huà)以及虛擬現(xiàn)實(shí)制作軟件Multigen Creator，實(shí)時(shí)三維模型創(chuàng)建軟件7. 眼睛的作用、視覺(jué)暫留和臨界融合頻率的概念 眼睛的作用：調(diào)節(jié)和聚焦，明暗適應(yīng)，視覺(jué)暫留，立體視覺(jué)，視場(chǎng)視覺(jué)暫留：視覺(jué)暫留是視網(wǎng)膜的電化學(xué)縣鄉(xiāng)造成視覺(jué)的反應(yīng)時(shí)間。當(dāng)觀看很短的光脈沖時(shí)，視桿細(xì)胞得到越0.25s的峰，視椎細(xì)胞快4倍（0.04s）。這種現(xiàn)象造成視覺(jué)暫留。臨界融合頻率：臨界融合頻率（CFF）效果會(huì)產(chǎn)生把離散圖像序列組合成連續(xù)視覺(jué)的能力，CFF最低20Hz，冰取決于圖像尺寸和亮度。英國(guó)電視場(chǎng)頻50Hz

5、，美國(guó)電視場(chǎng)頻60Hz。電影幀頻24Hz。眼對(duì)閃爍的敏感正比于亮度，所以若白天的圖像更新率為60Hz，則夜間只要30Hz。8. 什么叫LOD？（基本思想、方法、應(yīng)用） LOD（Level Of Detail）模型方法LOD基本思想：對(duì)場(chǎng)景中的不同物體或物體的不同部分，采用不同的細(xì)節(jié)描述方法；在會(huì)只是，如果同一個(gè)物體離視點(diǎn)比較遠(yuǎn)，或物體比較小，則用較粗的LOD模型；反之，如果一個(gè)物體離視點(diǎn)比較近，或物體比較大，則必須用較精細(xì)的LOD模型繪制；運(yùn)動(dòng)的物體，對(duì)運(yùn)動(dòng)速度快或處于運(yùn)動(dòng)中的物體，采用較粗的LOD，對(duì)靜止的物體，采用較細(xì)的LOD。LOD作用：對(duì)物體定義具有多種細(xì)節(jié)水平的幾何表示；用戶根據(jù)實(shí)際

6、需要選擇相應(yīng)精細(xì)程度的模型，使實(shí)時(shí)繪制場(chǎng)景成為可能；有效地控制場(chǎng)景復(fù)雜度；加速圖形繪制速度。LOD方法的應(yīng)用：虛擬現(xiàn)實(shí)，交互式可視化，飛行模擬、3D動(dòng)畫(huà)、交互式仿真等。9. 碰撞檢測(cè)技術(shù)在虛擬環(huán)境中，由于用戶的交互和物體的運(yùn)動(dòng)，物體間經(jīng)?？赡馨l(fā)生碰撞，此時(shí)為了保持環(huán)境的真實(shí)性，需要即時(shí)檢測(cè)這些碰撞，并計(jì)算相應(yīng)的碰撞反應(yīng)，更新繪制結(jié)果，否則，物體間會(huì)出現(xiàn)穿透現(xiàn)象，破壞虛擬環(huán)境的真實(shí)感和用戶的沉浸感；碰撞檢測(cè)：檢測(cè)到有碰撞，計(jì)算出碰撞發(fā)生的位置，檢測(cè)物體間的距離，檢測(cè)下一次碰撞將在何時(shí)發(fā)生。10. 虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展方向虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括（1）地學(xué)應(yīng)用；包括數(shù)字城市建設(shè)、城市規(guī)劃、虛

7、擬旅游、虛擬考古等（2）科學(xué)研究和科學(xué)計(jì)算可視化（3）教育培訓(xùn)（4）軍事模擬訓(xùn)練（5）工程應(yīng)用（6）醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用（7）娛樂(lè)領(lǐng)域應(yīng)用目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)處于多元化的發(fā)展趨勢(shì)，一方面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、攝影技術(shù)、等的發(fā)展而高速發(fā)展，出現(xiàn)了分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、CAD Wall、VR Center、CAVE、IDesk等新技術(shù)。另一方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與專業(yè)技術(shù)相融合又產(chǎn)生了數(shù)字地球研究、虛擬規(guī)劃設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)機(jī)械裝配、虛擬考古、虛擬手術(shù)、虛擬駕駛、虛擬管線設(shè)計(jì)、虛擬軍事對(duì)抗等領(lǐng)域的應(yīng)用，使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為一種嶄新的技術(shù)手段而得到廣泛的應(yīng)用。11. 地形三維顯示中的數(shù)據(jù)類型用于地形三維

8、顯示的數(shù)據(jù)按其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型可分為：矢量型和柵格型兩大類 矢量型數(shù)據(jù)主要包括:等高線矢量數(shù)據(jù)（平面數(shù)據(jù)帶高程屬性）；地形特征點(diǎn)、線矢量數(shù)據(jù)；各類地形要素的矢量數(shù)據(jù)（如居民地、河流、道路等） 柵格型數(shù)據(jù)主要包括：數(shù)字高程模型DEM（Digital Elevation Model）；紋理圖像數(shù)據(jù)。 說(shuō)明：（1）數(shù)字高程模型DEM一般有網(wǎng)格型（Grid）和不規(guī)則三角形網(wǎng)格（Tin）兩種類型。一般Grid型DEM更常用一些，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易獲取等特點(diǎn)；（2）紋理圖像有多種類型，常見(jiàn)的用于地形三維可視化的紋理圖像有：經(jīng)掃描后獲得的地形圖圖像數(shù)據(jù)（也叫像素地形圖）、各種數(shù)字遙感圖像或其他植被紋理圖像。（3

9、）矢量數(shù)據(jù)一般由點(diǎn)數(shù)、屬性以及坐標(biāo)串所組成，一般可分為點(diǎn)、線、面三大類。而其中等高線以及地形特征點(diǎn)、線矢量數(shù)據(jù)是用于生成DEM數(shù)據(jù)的。DEM是地形三維顯示中最重要的數(shù)據(jù)，它的精度、質(zhì)量直接影響到以后生成地形三維圖的質(zhì)量. 12. DEM的概念、三種主要獲取DEM的方法及優(yōu)缺點(diǎn)比較、另外三種獲取DEM的方法的原理及優(yōu)缺點(diǎn) EM的概念、三種主要獲取DEM的方法及優(yōu)缺點(diǎn)比較、另外三種獲取DEM的方法的原理及優(yōu)缺點(diǎn)DEM（Digital Elevation Models數(shù)字高程模型）：是國(guó)家空間數(shù)據(jù)的重要組成部分，表示地形區(qū)域內(nèi)三維向量的有限序列，即地面高程集合。DEM數(shù)據(jù)的獲取主要有三種方法：（1）

10、野外實(shí)地直接測(cè)量得到；該方法適用于大比例尺、精度要求高、采集面積范圍較小的DEM數(shù)據(jù)獲取。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以獲取高精度的DEM數(shù)據(jù)。其缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度較大、效率較低，僅適用于小范圍面積內(nèi)作業(yè)。（2）利用攝影測(cè)量方法獲取；適用于大范圍區(qū)域測(cè)量，成像效率高。該方法的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)源（立體像對(duì)）獲取的成本較高、采集作業(yè)要求具備專業(yè)的儀器設(shè)備（主要是解析測(cè)圖儀或數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)）和訓(xùn)練有素的攝影測(cè)量專業(yè)技術(shù)人員。（3）從地形圖中采集。所需的原始數(shù)據(jù)源（地圖）容易獲取，對(duì)采集作業(yè)所需的儀器設(shè)備和作業(yè)人員的要求不太高，采集速度也比較快，易于進(jìn)行大批量作業(yè)。精度較低。其它獲取DEM方法：用航天遙感立體像對(duì)獲取DE

11、M.INSAR(干涉合成孔徑雷達(dá)）獲取DEM.激光掃描測(cè)高儀等13. 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換流程觀察變化模型坐標(biāo) 模型變換 世界坐標(biāo) 觀察坐標(biāo)投影變換 工作站變換 規(guī)范化變化設(shè)備坐標(biāo)規(guī)范化坐標(biāo)投影坐標(biāo)系14. 地形三維顯示的基本過(guò)程：（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：獲取地形三維可視化所需的各類地形數(shù)據(jù) （2）DEM遞歸細(xì)分：將DEM細(xì)分成子網(wǎng)格，再進(jìn)一步細(xì)分為三角形面素，以便下一步繪制處理。（3）透視投影變換：建立地面點(diǎn)（DEM結(jié)點(diǎn)）與三維圖像點(diǎn)間的透視關(guān)系，由視面、視角、三維圖形大小等參數(shù)確定。 （4）光照模型：建立一種能逼真反映地形表面明暗、顏色充化的數(shù)學(xué)模型，逐點(diǎn)計(jì)算每像素的顏色和灰度。 （5）消隱和裁剪：消去（或不

12、顯示）三維圖形的可視部分，裁剪掉三維圖形尺寸范圍之外的部分。 （6）圖形繪制和存貯：依各種相應(yīng)算法（如模擬灰度、分形幾何、紋理映射等）繪制并顯示各種類型的三維地形圖，并以標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式（如PCX，TIFF，BMP等）存貯。 （7）三維圖形的后處理：在三維透視圖上添加各種地物符號(hào)、注記等，進(jìn)行顏色、亮度、對(duì)比度等處理。 （8）基于三維地形圖的分析：在三維地形圖上依據(jù)有關(guān)參數(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)文件以及有關(guān)算法，進(jìn)行空間信息查詢或地形分析。 15. 投影轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型公式DEM中任一點(diǎn)M在地面坐標(biāo)系OTXTYTZT，a中的坐標(biāo)為（Xm,Ym，Zm），它在投影平面P上的像點(diǎn)為m，則m點(diǎn)在投影坐標(biāo)系Oxy

13、中的坐標(biāo)（xm,ym）由下式計(jì)算求出： (XT,YT,ZT)是視點(diǎn)S在地面坐標(biāo)系O-XYZ中的坐標(biāo)；是投影平面與地面坐標(biāo)系的平面間的夾角；是地面坐標(biāo)系的XT軸與投影坐標(biāo)系的X軸之間的夾角。 16. 幾種常用的消隱算法 消隱處理曾經(jīng)是計(jì)算機(jī)三維圖形繪制中的重點(diǎn)研究難題，現(xiàn)在已有多種成熟而有效的算法。 具有代表性的三種算法是： （1）畫(huà)家算法（優(yōu)先度法）； 先將屏幕置為背景色，然后將物體的各個(gè)面距視點(diǎn)遠(yuǎn)近排序，按由遠(yuǎn)及近的順序逐投影到屏幕上，顯示多邊形所包含的實(shí)心區(qū)域。由于后顯示的區(qū)域?qū)⒏采w以前的區(qū)域，從而達(dá)到自然消隱的目的。 畫(huà)家算法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是只能處理不相交的區(qū)域，且深度優(yōu)先級(jí)表中面

14、的順序可能出錯(cuò)。 （2）Zbuffer（深度緩沖器）法； Zbuffer算法采用緩沖區(qū)記錄每個(gè)像素的深度值，保證每個(gè)像素都具有最大的深度值。算法對(duì)面出現(xiàn)的先后沒(méi)有要求，實(shí)現(xiàn)上比總統(tǒng)排序靈活，簡(jiǎn)單，有利于硬件實(shí)現(xiàn)。但需要增加額外的緩存。17. 光照模型的概念及影響因素 所謂光照模型，是根據(jù)光學(xué)物理的有關(guān)定律計(jì)算畫(huà)面上景物表面各點(diǎn)投影到觀察者眼中光亮度和色彩組成的公式。 對(duì)于地形立體圖的繪制而言，一個(gè)好的光照模型應(yīng)該滿足以下要求： （1）能產(chǎn)生較好的立體視覺(jué)效果； （2）在理論上具有一定的合理性或嚴(yán)密性； （3）較小的計(jì)算量，以保證較快的繪制速度； 對(duì)于自然景物中的地形表面，光照模型可考慮到以下幾

15、項(xiàng)影響：（1）光源的位置；（2）光源的強(qiáng)度；（3）視點(diǎn)的位置；（4）地面的漫反射光；（5）地面對(duì)光的反射和吸收特性。 18. 分形理論的概念 分形（Fractal）理論是非線性科學(xué)中的一個(gè)活躍的數(shù)學(xué)分支，其研究對(duì)象是在非線性系統(tǒng)中產(chǎn)生的不光滑河不可為的幾何形體，對(duì)應(yīng)的定量參數(shù)是分形維數(shù)。19. 分形維數(shù)的概念、作用 20. 分形集的特征：（1）精細(xì)的結(jié)構(gòu)，具有任意小尺度下的細(xì)節(jié)；（2）分型基因太不規(guī)則而不能用傳統(tǒng)的幾何語(yǔ)言來(lái)描述；（3）某種自相似性，可能是近似的自相似或統(tǒng)計(jì)上的自相似；（4）其分形維數(shù)常大于其拓?fù)渚S數(shù)；（5）在多數(shù)情況下可遞歸的定義。利用分形理論中的隨機(jī)分維函數(shù)模型，來(lái)模擬生成

16、自然景物中許多不規(guī)則物體和表面（如云，山體表面，數(shù)目，草地，煙火等），已獲得了極大的成功21. 紋理映射的基本思路、優(yōu)點(diǎn)基本思想是：選擇或找到該目標(biāo)地區(qū)的地形紋理圖，根據(jù)各種圖像間的映射關(guān)系，從而將紋理圖像按規(guī)定要求貼到三維地形圖表面，使所生成的三維地形圖即有立體感又有真實(shí)性。紋理映射的優(yōu)點(diǎn)是：由它產(chǎn)生的圖像具有立體感和真實(shí)感，信息豐富，現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的三維影像實(shí)景圖。22. 直接繪制法流程基于地形要素矢量數(shù)據(jù)的三維圖就是充分利用已獲得的各類地形矢量要素，將其柵格化和符號(hào)化處理，再結(jié)合三維地形圖繪制的基本算法，生成以模擬灰度或顏色為背景，疊加各種地形要素（包括等高線、居民地、河流、道路、文字注記等）

17、的地形矢量要素三維圖。主要的生成方法是：紋理映射法，直接繪制法。直接繪制法是依據(jù)地形適量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在繪制完成模擬灰度模擬地形圖之后，在逐一對(duì)地形矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)投影變換消隱，取色，繪制等一系列過(guò)程，將各矢量要素的相應(yīng)的符號(hào)繪制在背景三維圖上，形成地形矢量要素三維圖。流程：讀入地物的矢量數(shù)據(jù)-逐點(diǎn)獲得平面坐標(biāo)-從DEM內(nèi)插出Z-透視變換-判斷是否可見(jiàn)，如果可見(jiàn)，則按地物和顏色屬性選擇符號(hào)，在繪制和輸出；如果不可見(jiàn)，按光照模型計(jì)算灰度，然后繪制和輸出23. 遙感影像的基本思路、優(yōu)點(diǎn) 在獲取區(qū)域內(nèi)的地形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，在數(shù)字化航攝圖像上按一定的點(diǎn)位分布要求選取一定數(shù)量的明顯特征點(diǎn)，測(cè)量其向

18、坐標(biāo)的精確值以及在地面的精確位置，據(jù)此安航攝像片的成像原理和有關(guān)公式確定紋理圖像與相應(yīng)地面之間的映射關(guān)系，解算出變換參數(shù)。同時(shí)利用生成三維地形圖的透視變換原理，確定紋理圖像與地形立體圖之間的映射關(guān)系。 優(yōu)點(diǎn)：大面積同步觀測(cè)，時(shí)效性，數(shù)據(jù)綜合性和可比性，經(jīng)濟(jì)性，局限性。24. 空間后方變換和直接線性變換的概念、公式、優(yōu)點(diǎn)、參數(shù)求解要求直接線性變換是一種直接描述遙感圖象與地面相應(yīng)坐標(biāo)之間透視關(guān)系的解析表達(dá)式。他包含11個(gè)參數(shù)，含有對(duì)影象坐標(biāo)的線性誤差改正的作用，穩(wěn)定性強(qiáng)。公式是：x=Sx/Szy=Sy/Sz其中：Sx=L1X+L2Y+L3Z+L4Sy=L5X+L6Y+L7Z+L8Sz=L9X+L1

19、0Y+L11Z+1(x，y)為遙感圖像上冷一點(diǎn)的想坐標(biāo)，(X，Y，Z)為該點(diǎn)的地面坐標(biāo)；L1L2L3.L11為11個(gè)變換參數(shù)?？臻g后方交會(huì)是通過(guò)定義遙感圖像曾相識(shí)傳感器的內(nèi)、外部姿態(tài)參數(shù)來(lái)描述這種中心投影關(guān)系的，公式為：x=x0-f*Fx/Fzy=y0-f*Fy/Fz其中：Fx=a1(X-X1)+b1(Y-Y1)+c1(Z-Z1) Fy=a2(X-X2) +b2(Y-Y2)+c2(Z-Z2) Fz=a3(X-X3) +b3(Y-Y3)+c3(Z-Z3)(x0，y0，-f)、(ai、bi、ci，i=1、2、3。 a2、a3、b3是三個(gè)獨(dú)立的方向余弦)、(XYZ)25. 重采樣的方法（1）最臨近象

20、元法（2）雙線性內(nèi)插（3）雙三次樣條函數(shù)（4）拉格朗日多項(xiàng)式填空題：1、 虛擬現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)特征： 沉浸性 交互性 構(gòu)想性2、 沉浸感是最弱的，是虛擬現(xiàn)實(shí)最重要的技術(shù)特征。3、視覺(jué)感知設(shè)備： 頭盔顯示器；立體眼鏡顯示系統(tǒng)；洞穴式立體顯示系統(tǒng)；響應(yīng)工作臺(tái)立體顯示系統(tǒng)； 墻式立體顯示系統(tǒng)；裸體立體顯示系統(tǒng)。4、電磁式位置跟蹤設(shè)備可分為交流電發(fā)射器型與直流電發(fā)射器型。5、觸覺(jué)反饋設(shè)備：充氣式觸覺(jué)反饋裝置；振動(dòng)式觸覺(jué)反饋裝置；視覺(jué)式觸覺(jué)反饋裝置；電刺激式觸覺(jué)反饋裝置；神經(jīng)肌肉刺激式觸覺(jué)反饋裝置。6、虛擬對(duì)象建模：幾何建模、圖像建模、圖像與幾何相結(jié)合建模、視覺(jué)外觀設(shè)計(jì)。7、分形技術(shù)屬于物理建模。8、虛擬環(huán)境

21、建模：物理建模、對(duì)象行為建模、運(yùn)動(dòng)建模、幾何建模。9、幾何建模的方法：多邊形；非均勻有理B樣條曲線；細(xì)分曲面技術(shù)建模。10、碰撞檢測(cè)的方法：直接檢測(cè)法；包圍盒檢測(cè)法；分割檢測(cè)法；Lin-Canny檢測(cè)法。名詞解釋：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：虛擬環(huán)境是人工構(gòu)造的，存在于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的環(huán)境。用戶應(yīng)該能夠以自然的方式與這個(gè)環(huán)境交互（包括感知環(huán)境并干預(yù)環(huán)境），從而產(chǎn)生置身于相應(yīng)的真實(shí)環(huán)境中的虛幻感，沉浸感，身臨其境的感覺(jué)的一種技術(shù)。（簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是人們利用計(jì)算機(jī)生成一個(gè)逼真的三維虛擬環(huán)境，通過(guò)自然技能使用傳感設(shè)備與之相關(guān)作用的新技術(shù)。）LOD技術(shù)：即Level Of Details，細(xì)節(jié)層次。我們用LOD來(lái)描述一個(gè)

22、物體在不同的距離上進(jìn)行渲染時(shí)可選的細(xì)節(jié)程度。 在不影響畫(huà)面視覺(jué)效果的條件下，通過(guò)逐次簡(jiǎn)化景物的表面細(xì)節(jié)來(lái)減少場(chǎng)景的幾何復(fù)雜性，從而提高繪制算法效率的技術(shù)。消隱技術(shù)：就是要解決形體的二義性問(wèn)題，通過(guò)消隱線或消隱面方法，提高圖形的真實(shí)感的技術(shù)。要消除二義性，必須在繪制時(shí)消除被遮擋的不可見(jiàn)的線或面，稱作消除隱藏線或隱藏面，或簡(jiǎn)稱為消隱。消隱技術(shù)就是給定一組三維對(duì)象及投影方式（視見(jiàn)約束），判定線、面或體的可見(jiàn)性的過(guò)程。景深技術(shù)：指被攝景物中能產(chǎn)生較為清晰影像的最近點(diǎn)至最遠(yuǎn)點(diǎn)的距離。簡(jiǎn)答題：1. 關(guān)于行為建模、行人的運(yùn)動(dòng)建模有哪些？ 行為建模:基于Agent的行為建模，基于狀態(tài)圖的行為建模，基于物理的行

23、為建模，基于特征的行為建模和基于事件驅(qū)動(dòng)的行為建模。 行人的運(yùn)動(dòng)建模有典型代表性模型有：元胞自動(dòng)機(jī)模型、磁力場(chǎng)模型、社會(huì)力模型以及排隊(duì)論模型等。 2.光照模型反射和透射的光則進(jìn)入我們的視覺(jué)系統(tǒng)，我們便看見(jiàn)物體。為此，我們需要了解已知物理形態(tài)和光源性質(zhì)的條件下，計(jì)算物體的光照效果的數(shù)學(xué)模型。最常使用的表面明暗光滑法的方法有兩種：gourand方法和phong模型。 Phong模型：phong光滑發(fā)不是采用亮度插值，二十采用法線方向插值。然后，按照插值后每一點(diǎn)的法線方向，用光照模型求其亮度。用phong方法可以產(chǎn)生很好地鏡面反射的高光效果，真實(shí)感更強(qiáng)，但同時(shí)，計(jì)算工作量也大。3.紋理映射過(guò)程：當(dāng)光

24、柵化程序檢索到對(duì)應(yīng)的紋理像素的顏色后，用它來(lái)改變明暗模型中的像素顏色。這個(gè)過(guò)程成為調(diào)制，用紋理顏色乘以幾何處理引擎輸出的表面顏色。4.消隱技術(shù)分類：包圍盒技術(shù)、空間分割技術(shù)論述題：關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的構(gòu)成部分，應(yīng)用方向發(fā)展方向？ 構(gòu)成部分：計(jì)算機(jī)：是系統(tǒng)的心臟，也稱之為虛擬世界的發(fā)動(dòng)機(jī)。負(fù)責(zé)虛擬世界的生成、人與虛擬世界的自然交互等功能的實(shí)現(xiàn)輸入與輸出設(shè)備(接口)：特殊的設(shè)備，用以識(shí)別用戶各種形式的輸入，并實(shí)時(shí)生成相應(yīng)反饋信息應(yīng)用軟件：虛擬世界中物體的幾何模型、物理模型、運(yùn)動(dòng)模型的建立；三維虛擬立體聲的生成；模型管理技術(shù)及實(shí)時(shí)顯示技術(shù)、虛擬世界數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與管理等數(shù)據(jù)庫(kù)：存放整個(gè)虛擬世界中所有物體的各

25、方面信息。發(fā)展方向：動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)；實(shí)時(shí)三維圖形生成和顯示技術(shù)； 新型人機(jī)交互設(shè)備的研制；智能化語(yǔ)音虛擬現(xiàn)實(shí)建模；網(wǎng)絡(luò)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究與應(yīng)用。常見(jiàn)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)？ 仿真駕駛系統(tǒng)；軍事作戰(zhàn)系統(tǒng)；醫(yī)學(xué)；虛擬城市系統(tǒng)。實(shí)際生活中缺少的應(yīng)用難點(diǎn)，導(dǎo)致因素：成本高CyberGlove是如何工作的？CyberGlove是一種復(fù)雜且昂貴的傳感手套，它使用的是線性彎曲傳感器。CyberGlove集成了很薄的電子張力變形測(cè)量器，安裝在彈性尼龍彎曲材料上 ，該手套去掉了手掌區(qū)域和指尖部分 。手套傳感器或者是矩形的（用于測(cè)量彎曲角度），或者是U形的（用于測(cè)量外展和內(nèi)收角度）。手套中有18個(gè)到22個(gè)傳感器，

26、用于測(cè)量手指的彎曲（每個(gè)手指2個(gè)到3個(gè)）、外展（每個(gè)手指1個(gè)）和拇指前置、手掌弧度、手腕的偏航角和俯仰角。傳感器的分辨率為0.5°，并且能夠在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的整個(gè)范圍內(nèi)保持該分辨率，該手套具有去耦傳感器，兩個(gè)手套的輸出互不干擾。關(guān)節(jié)角度是通過(guò)一對(duì)張力變形側(cè)量器電阻的變化間接側(cè)量出的。在手指運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，一個(gè)張力變形測(cè)量器處于壓力（C)作用下，另一個(gè)處于張力（T)作用下。它們的電阻變化使得Wheatstone橋上的電壓產(chǎn)生變化，如圖 (c）所示。手套中有許多Wheatstone橋電路，它們產(chǎn)生的不同電壓被多路復(fù)用、放大，繼而通過(guò)一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器被數(shù)字化。來(lái)自18個(gè)傳感器的手套數(shù)據(jù)通過(guò)RS-23

27、2串行線發(fā)送給主計(jì)算機(jī)。通信速率（當(dāng)前為115.2 kbaud）允許每秒最多發(fā)送150個(gè)數(shù)據(jù)集如果使用濾波（為了減小傳感器噪聲），采樣率將下降到112個(gè)數(shù)據(jù)集，而帶有22個(gè)傳感器的CyberGlove模型會(huì)下降得更多。為了彌補(bǔ)用戶手的大小差異帶來(lái)的誤差，以及把張力變形測(cè)量器產(chǎn)生的電壓轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)角度需要對(duì)CyberGlove手套進(jìn)行校正。HMD的視場(chǎng)和分辨率有什么關(guān)系？為什么說(shuō)他們很重要？頭盔顯示器把圖像投影到用戶面前1-5 m(3-15 ft)的位置，通過(guò)放置在HMD小圖像面板和用戶眼睛之間的特殊光學(xué)鏡片，能使眼睛聚焦在如此近的距離而不易感到疲勞，同時(shí)也能起到放大小面板中的圖像的作用，使它盡可

28、能填滿人眼的視場(chǎng)(field of view，簡(jiǎn)稱FOV)，惟一的負(fù)面影響是顯示器像素之間的距離（A1 A2）也同時(shí)被放大了。因此，HMD顯示器的顆粒度（表達(dá)為arc-minutes/pixel)在虛擬圖像中變得很明顯。HMD分辨率越低，F(xiàn)OV越高，眼睛視圖中對(duì)應(yīng)于每個(gè)像素的arc-minutes數(shù)目也越大。但是，F(xiàn)OV過(guò)大使得出口瞳孔直徑變大，從而在圖像邊緣產(chǎn)生陰影。什么是HRTF？用convolvotron如何實(shí)現(xiàn)？把人放在一個(gè)有多個(gè)聲源（喇叭）的Dome下，在實(shí)驗(yàn)者的內(nèi)耳放置一個(gè)微型麥克風(fēng)。當(dāng)喇叭依次打開(kāi)時(shí)，把麥克風(fēng)的輸出存儲(chǔ)下來(lái)并且進(jìn)行數(shù)字化。這樣，就可以用兩個(gè)函數(shù)（分別對(duì)應(yīng)一只耳朵）

29、測(cè)量出對(duì)喇叭的響應(yīng)，稱為與頭部相關(guān)的脈沖響應(yīng)（head-related impulse responses，簡(jiǎn)稱HRIR)。相應(yīng)的傅里葉變換稱為與頭部相關(guān)的傳遞函數(shù)(head-related transfer functions，簡(jiǎn)稱HRTF)，它捕獲了聲音定位中用到的所有物理線索。HRTF依賴于聲源的方位角、高度、距離和頻率。對(duì)于遠(yuǎn)聲場(chǎng)聲音，HRTF只與方位角、高度和頻率有關(guān)。每個(gè)人都有自己的HRTF，因?yàn)槿魏蝺蓚€(gè)人的外耳和軀干的幾何特征都不可能完全相同。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了用戶的HRTF,就有可能獲得任何聲音，將pinnal變換作為有限脈沖響應(yīng)（finite impulse response，

30、簡(jiǎn)稱FIR)濾波器，通過(guò)耳機(jī)給該用戶回放聲音。這樣，用戶就會(huì)產(chǎn)生聽(tīng)到了聲音的感覺(jué)，并且能感覺(jué)到這個(gè)聲音來(lái)自放置在空間中相應(yīng)位置的虛擬揚(yáng)聲器。這種信號(hào)處理技術(shù)稱為卷積。實(shí)驗(yàn)表明，該技術(shù)具有非常高的識(shí)別率，特別是當(dāng)聽(tīng)到的聲音是用自己的HRTF生成時(shí)，識(shí)別率會(huì)更高。一種方法是圍繞一些通用的HRTF設(shè)計(jì)硬件，并且允許因此而出現(xiàn)的錯(cuò)誤?？紤]到VR仿真中的高計(jì)算負(fù)載和實(shí)時(shí)性要求，這種三維聲音生成硬件也是需要的。對(duì)包含6面墻和4個(gè)聲源的環(huán)境，其計(jì)算模型需要每秒十億次運(yùn)算，這需要有專門的硬件才能保證獲得比較好的整體系統(tǒng)響應(yīng)。否則CPU將過(guò)于飽和，從而會(huì)降低圖形流的吞吐量。第一個(gè)虛擬三維聲音產(chǎn)生器是1988年由

31、Crystal River Engineering為NASA簽約開(kāi)發(fā)的。這個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信號(hào)處理器稱為Convolvotron，由旋轉(zhuǎn)在分離外殼中的一組與PC兼容的雙卡組成。隨著數(shù)字信號(hào)處理（DSP）芯片和微電子技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在的convolvotron更加小巧。它們由處理每個(gè)聲源的“卷積引擎”組成。觸覺(jué)反饋和力反饋有什么不同？接觸反饋傳送接觸表面的幾何結(jié)構(gòu)、虛擬對(duì)象的表面硬度、滑動(dòng)和溫度等實(shí)時(shí)信息。它不會(huì)主動(dòng)抵抗用戶的觸摸運(yùn)動(dòng)，不能阻止用戶穿過(guò)虛擬表面。力反饋提供虛擬對(duì)象表面柔順性、對(duì)象的重量和慣性等實(shí)時(shí)信息。它主動(dòng)抵抗用戶的觸摸運(yùn)動(dòng)，并能阻止該運(yùn)動(dòng)（如果反饋力比較大）。設(shè)計(jì)一個(gè)觸覺(jué)反饋接口需要

32、完成：首先是用戶的安全性和合適性；輕便性和用戶的舒適度。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：實(shí)施手控力；手工操作的自由度和靈活性；手的感覺(jué)帶寬手部觸覺(jué)反饋的安全性和舒適性。OpenGL繪制流水線的三個(gè)階段是什么？如何平衡它們的負(fù)載？openGL的操作可以簡(jiǎn)單地理解為兩個(gè)過(guò)程：vertex-processing operation和pixel-processing operation，固定功能流水線中對(duì)這兩個(gè)操作都有預(yù)設(shè)的功能，而在使用shader的時(shí)候需要對(duì)整個(gè)圖形流水線有更深的理解。ertex操作的第一個(gè)階段是為你的場(chǎng)景定義基本的幾何信息，這個(gè)階段的輸入是一組頂點(diǎn)的信息（就是在繪制的時(shí)候使用glVertex*,g

33、lNormal*及glTexCoord*等API定義的頂點(diǎn)）以及組定義（一對(duì)glBegin和glEnd中間包含的操作）。第二個(gè)階段是定義容納整個(gè)場(chǎng)景的world坐標(biāo)并將所有的models放置其中。每個(gè)幾何圖元在放置到world空間中之后，通常需要進(jìn)行model轉(zhuǎn)換，比如縮放，旋轉(zhuǎn)或者平移變換。第三個(gè)階段定義了eye空間，這個(gè)空間定義你場(chǎng)景中的viewing信息。這個(gè)階段的輸入是你定義的viewing環(huán)境，通常使用glu函數(shù)gluLookAt(.)。第四個(gè)階段是 剪切空間，這個(gè)工作是在你將場(chǎng)景投影到視角空間的時(shí)候完成的。這個(gè)階段的輸入是你的投影定義，或者是按視角定義，或者是按正交定義。第五個(gè)階段

34、是在屏幕空間上用指定的視角信息確定頂點(diǎn)像素信息。有兩個(gè)基本的操作要做，一是在指定的clip space的邊緣進(jìn)行剪切，完成之后，會(huì)有新的頂點(diǎn)添加或者刪除，當(dāng)有剪裁發(fā)生時(shí)，新的頂點(diǎn)像素會(huì)需要插入新的顏色或者插入新的texture坐標(biāo)，會(huì)使用邊在渲染過(guò)程中同樣的插入方式。第二個(gè)基本操作是將3D的clip空間中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為特定視角下2D的整型視覺(jué)空間的坐標(biāo)。描述你所知道的圖形繪制模式，他們具有那些特征？基于幾何圖形繪制技術(shù)（GBP)；基于幾何圖形混合圖像加速的繪制技術(shù)；基于圖像繪制技術(shù)；基于幾何圖形繪制技術(shù)（GBP)；特征：主要圍繞圖形建模和實(shí)時(shí)圖形渲染兩個(gè)方面進(jìn)行。實(shí)時(shí)圖像渲染則主要關(guān)心幾何裁剪、

35、實(shí)時(shí)消減和幾何元素簡(jiǎn)化幾個(gè)方面?；趲缀螆D形混合圖像加速的繪制技術(shù)；特征：降低了傳統(tǒng)基于幾何繪制技術(shù)的復(fù)雜度，但仍不能從根本上解決它支持大場(chǎng)景生成時(shí)效率低、計(jì)算量大、實(shí)時(shí)性差以及對(duì)圖形顯示設(shè)備要求高等問(wèn)題?；趫D像繪制技術(shù)；特征：基于圖像繪制是一門利用已有多視角目標(biāo)場(chǎng)景圖形生成新視角下虛擬圖像的綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)等多領(lǐng)域知識(shí)的技術(shù)。畫(huà)出單播LAN中多用戶VR所使用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并解釋在每種情況下更新信息如何從一個(gè)用戶傳送到另一個(gè)用戶。什么是VR層次結(jié)構(gòu)？以虛擬手為例，說(shuō)明如何構(gòu)造層次結(jié)構(gòu)。層次定義了作為一個(gè)整體一起運(yùn)動(dòng)的一組對(duì)象，但是各部分也可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。 層次意味著虛擬對(duì)象至少可

36、以分為兩級(jí)。上一級(jí)對(duì)象稱為父對(duì)象，下一級(jí)對(duì)象稱為子對(duì)象。父對(duì)象的運(yùn)動(dòng)會(huì)被其所有的子對(duì)象復(fù)制，而子對(duì)象的運(yùn)動(dòng)卻不會(huì)影響父對(duì)象的位置。子對(duì)象通常會(huì)在層次中被復(fù)制多次（有多個(gè)實(shí)例）。父- 子層次在數(shù)學(xué)上可以用前面介紹過(guò)的齊次變換矩陣來(lái)描述。一個(gè)矩陣在矩陣乘積公式中的位置與它所表示的層次級(jí)別有關(guān)。虛擬手的層次結(jié)構(gòu)為一個(gè)手掌父節(jié)點(diǎn)和5個(gè)手指子節(jié)點(diǎn)。因此，當(dāng)手掌運(yùn)動(dòng)時(shí)（根據(jù)跟蹤器的數(shù)據(jù)），所有子節(jié)點(diǎn)（手指）也隨之運(yùn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)抓握手勢(shì)，需要把每個(gè)手指再進(jìn)一步細(xì)分為子結(jié)構(gòu)。手指是第一指關(guān)節(jié)的父節(jié)點(diǎn)，第一指關(guān)節(jié)是第二指關(guān)節(jié)的父節(jié)點(diǎn)而第二指關(guān)節(jié)又是末梢關(guān)節(jié)的父節(jié)點(diǎn)，如圖所示。使用來(lái)自傳感手套的數(shù)據(jù)改變手指分

37、段的位置，可以模擬出虛擬手的動(dòng)作，這是通過(guò)改變手的樹(shù)圖結(jié)構(gòu)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的變換矩陣Tij(t）實(shí)現(xiàn)的。用下面的公式可以確定指尖在世界坐標(biāo)系中的位置：模型分割是如何影響繪制速度的？描述各種模型分割方法，并給出評(píng)價(jià)。沒(méi)找到繪制流水線幾何處理階段的投影、剪裁和屏幕映射子階段是如何工作的？試畫(huà)圖說(shuō)明。 當(dāng)我們把繪制的圖形傳遞給OpenGL后，OpenGL還要做許多才能完成3D空間到屏幕的投影。這一系列的過(guò)程稱為OpenGL渲染流水線。一般的渲染流水線過(guò)程有如下幾步： 顯示列表 求值程序 頂點(diǎn)操作 圖元裝配 像素操作 紋理裝配 光柵化 片斷操作OpenGL建立三維模型的基本步驟 從三維空間到二

38、維平面，就如同用相機(jī)拍照一樣，通常都要經(jīng)歷以下幾個(gè)步驟（括號(hào)內(nèi)表示的是相應(yīng)的圖形學(xué)概念） 1 將相機(jī)置于三角架上，讓它對(duì)準(zhǔn)三維景物（視點(diǎn)變換，Viewing Transformation）； 2 將三維物體放在適當(dāng)?shù)奈恢茫Ｐ妥儞Q，Modeling Transformation ）； 3 選擇相機(jī)鏡頭并調(diào)焦，使三維物體投影在二維膠片上（投影變換，Projection Transformation ）； 4 決定二維像片的大?。ㄒ暱谧儞Q，Viewport Transformation ）。 這樣，一個(gè)三維空間里的物體就可以用相應(yīng)的二維平面物體表示

39、了，也就能在二維的計(jì)算機(jī)屏幕上正確顯示了。1、 虛擬現(xiàn)實(shí)是一種高端人機(jī)接口，包括通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)和味覺(jué)等多種感覺(jué)通道的實(shí)時(shí)模擬和實(shí)時(shí)交互。2、 虛擬現(xiàn)實(shí)與通常CAD系統(tǒng)所產(chǎn)生的模型以及傳統(tǒng)的三維動(dòng)畫(huà)是不一樣的。3、 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該具備的三個(gè)特征:Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象)ppt:沉浸性，交互性，構(gòu)想性，多感知性4、 一個(gè)典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成主要由 頭盔顯示設(shè)備多傳感器組力反饋裝置 ppt:檢測(cè)模塊，反饋模塊，傳感器模塊，控制模塊，建模模塊5、從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的相關(guān)概念可以看出，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人機(jī)交互方面有了很大的改進(jìn)

40、。常被稱之為“基于自然的人機(jī)界面”計(jì)算機(jī)綜合技術(shù)，是一個(gè)發(fā)展前景非常廣闊的新技術(shù)。6、根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)劃分為四種典型類型 沉浸式桌面式增強(qiáng)式分布式。7、有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)的輸入設(shè)備主要分為兩類。三維位置跟蹤器ppt:基于自然的交互設(shè)備，三維定位跟蹤設(shè)備8、在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的輸入設(shè)部分，基于自然交互設(shè)備主要有力反饋設(shè)備數(shù)據(jù)手套三維鼠標(biāo).9、三維定位跟蹤設(shè)備是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備之一，一般要跟蹤參與對(duì)象的寬度、高度、深度、俯仰角(pitch)、轉(zhuǎn)動(dòng)角(yaw)和偏轉(zhuǎn)角（roll）,我們稱為6自由度（6DOF）。10、空間位置跟蹤技術(shù)有多種，常見(jiàn)的跟蹤系統(tǒng)有

41、機(jī)械跟蹤器電磁跟蹤器超聲波跟蹤器慣性跟蹤器光學(xué)跟蹤器。11、所謂力反饋，是運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段將虛擬物體的空間無(wú)能運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成物理設(shè)備的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，使用戶能夠體驗(yàn)到真實(shí)的力度感和方向感，從而提供一個(gè)嶄新的人機(jī)交互界面。該項(xiàng)技術(shù)最早應(yīng)用于尖端醫(yī)學(xué)和軍事領(lǐng)域。12、立體顯示技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一種極為重要的支撐技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)立體的顯示?，F(xiàn)已有多種方法與手段進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。主要有互補(bǔ)色偏振光時(shí)分式光柵式真三維顯示 .12、正是由于人類兩眼的視差 ，使人的大腦能將兩眼所得到的細(xì)微差別的圖像進(jìn)行融合，從而在大腦中產(chǎn)生有空間感的立體物體視覺(jué)。13、HMD（Head_Mounted_Display）,頭盔式顯示器，主要組

42、成是 顯示元件 光學(xué)系統(tǒng) 14、洞穴式立體顯示裝置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系統(tǒng)是一套基于高端計(jì)算機(jī)的多面式的房間式立體投影解決方案,CAVE主要組成由高性能圖形工作站投影設(shè)備跟蹤系統(tǒng)聲音系統(tǒng)。13、三維視覺(jué)建模又可細(xì)分為 幾何建模、物理建模 、行為建模技術(shù) ，分別是基于物體的幾何信息來(lái)描述物體模型的建模方法、涉及到物體的物理屬性，行為建模反映研究對(duì)象的物理本質(zhì)及其內(nèi)在的工作原理。14、在真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制技術(shù)中，為了提高顯示的逼真度，加強(qiáng)真實(shí)性，常利用的方法有紋理映射反走樣 環(huán)境映射。 15、在基于幾何圖形的實(shí)時(shí)繪制技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，目

43、前有下面幾種用來(lái)降低場(chǎng)景的復(fù)雜度，以提高三維場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)顯示速度的方法:預(yù)測(cè)計(jì)算法、脫機(jī)計(jì)算法、3D剪切法、可見(jiàn)消隱法、細(xì)節(jié)層次模型法。其中 細(xì)節(jié)層次模型法 應(yīng)用較為普遍。 16、為了保證虛擬環(huán)境的真實(shí)性，常需要對(duì)虛擬物體進(jìn)行碰撞檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)方法有多種，但其中的 層次包圍盒法方法是碰撞檢測(cè)算法中廣泛使用的一種方法，它是解決碰撞檢測(cè)問(wèn)題復(fù)雜性的一種有效方法。實(shí)時(shí)繪制技術(shù)場(chǎng)景簡(jiǎn)化快速消隱紋理化對(duì)象限時(shí)繪制17、VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言。是一種用于建立真實(shí)世界的場(chǎng)景模型或人們虛構(gòu)的三維世界的場(chǎng)景建模語(yǔ)言，也具有平臺(tái)無(wú)關(guān)性。18、分布

44、式虛擬現(xiàn)實(shí)(Distributed Virtual Reality, DVR)：位于不同物理位置的多個(gè)用戶或多個(gè)虛擬環(huán)境通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)結(jié)，進(jìn)行信息共享和交互。一、 19、：頭盔顯示器是虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的3DVR圖形顯示與觀察設(shè)備，可單獨(dú)與主機(jī)相連以接受來(lái)自主填空題1. 虛擬現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)特征：Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(構(gòu)想)，其中 沉浸 是最弱的，是虛擬現(xiàn)實(shí)最重要的技術(shù)特征。2. 電磁式位置跟蹤設(shè)備可分為交流電發(fā)射器型與 直流電 發(fā)射器型。3. 虛擬對(duì)象建模包括：幾何建模、圖像建模、圖像與幾何相結(jié)合建模、 視覺(jué)外觀設(shè)計(jì)建模 。4. 虛擬環(huán)境建模

45、包括：物理建模、行為建模、運(yùn)動(dòng)建模、幾何建模。其中分形技術(shù)屬于 物理 建模。5. 幾何建模的方法包括：多邊形；非統(tǒng)一有理B樣條； 構(gòu)造立體幾何 。6. 虛擬現(xiàn)實(shí)是一種高端人機(jī)接口，包括通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)和 味覺(jué) 等多種感覺(jué)通道的實(shí)時(shí)模擬和實(shí)時(shí)交互。7. 一個(gè)典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成主要由: 頭盔顯示設(shè)備 、 多傳感器組 、 力反饋裝置 構(gòu)成。8. 根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)劃分為四種典型類型，沉浸式、桌面式、增強(qiáng)式、 分布式 。9. 正是由于人類兩眼的 視差 ，使人的大腦能將兩眼所得到的細(xì)微差別的圖像進(jìn)行融合，從而在大腦中產(chǎn)生有空間感的立體物體視覺(jué)。

46、10. 在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的輸入部分，基于自然交互設(shè)備主要有力反饋設(shè)備、 數(shù)據(jù)手套 、三維鼠標(biāo)。二、 多項(xiàng)選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分） 1. 以下屬于視覺(jué)感知設(shè)備的有（ABCDEF ）A.頭盔顯示器B.立體眼鏡顯示系統(tǒng)C. 洞穴式立體顯示系統(tǒng)D.響應(yīng)工作臺(tái)立體顯示系統(tǒng)E.墻式立體顯示系統(tǒng)F. 裸眼立體顯示系統(tǒng)2. 觸覺(jué)反饋設(shè)備不包括（ E ）A.充氣式觸覺(jué)反饋裝置；B.振動(dòng)式觸覺(jué)反饋裝置；C.視覺(jué)式觸覺(jué)反饋裝置；D.電刺激式觸覺(jué)反饋裝置；E.聲波觸覺(jué)反饋裝置F.神經(jīng)肌肉刺激式觸覺(jué)反饋裝置3. HMD（Head_Mounted_Display）即頭盔式顯示器，主要組成是（ CD

47、）A.顯示元件B.光學(xué)系統(tǒng)C.觸覺(jué)元件 D.聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)4. 空間位置跟蹤技術(shù)有多種，常見(jiàn)的跟蹤系統(tǒng)有（ ABCDE ）A.機(jī)械跟蹤器B.電磁跟蹤器C.超聲波跟蹤器D.慣性跟蹤器E.光學(xué)跟蹤器5. 所謂力反饋，是運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段將虛擬物體的空間無(wú)能運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成物理設(shè)備的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，使用戶能夠體驗(yàn)到真實(shí)的力度感和方向感，從而提供一個(gè)嶄新的人機(jī)交互界面。該項(xiàng)技術(shù)最早應(yīng)用于（ AB ）A.尖端醫(yī)學(xué)B.軍事領(lǐng)域C.房地產(chǎn)領(lǐng)域D.教育仿真6. 立體顯示技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一種極為重要的支撐技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)立體的顯示，現(xiàn)有多種方法與手段進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。主要有（ ABCDE ）A.互補(bǔ)色B.偏振光C.時(shí)分式D.光柵式E.真

48、三維顯示F.全息影像7. 為了保證虛擬環(huán)境的真實(shí)性，常需要對(duì)虛擬物體進(jìn)行碰撞檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)方法有多種但其中的( B )方法是碰撞檢測(cè)算法中廣泛使用的一種方法，它是解決碰撞檢測(cè)問(wèn)題復(fù)雜性的一種有效方法。A.直接檢測(cè)法B.包圍盒檢測(cè)法C.分割檢測(cè)法D. Lin-Canny檢測(cè)法， 8. 洞穴式立體顯示裝置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系統(tǒng)是一套基于高端計(jì)算機(jī)的多面式的房間式立體投影解決方案,CAVE主要由( ABC )組成: A.高性能圖形工作站B.投影設(shè)備C.跟蹤系統(tǒng)D.聲音系統(tǒng)9. 在真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制技術(shù)中，為了提高顯示的逼真度，加強(qiáng)真實(shí)性，

49、常利用的方法有( ABC )A.紋理映射B.反走樣C.環(huán)境映射D. 細(xì)節(jié)層次模型法10. 在基于幾何圖形的實(shí)時(shí)繪制技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，目前有下面幾種用來(lái)降低場(chǎng)景的復(fù)雜度，以提高三維場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)顯示速度的方法，其中（ C ）法應(yīng)用較為普遍。A.預(yù)測(cè)計(jì)算法B.脫機(jī)計(jì)算法C. 細(xì)節(jié)層次模型法D.可見(jiàn)消隱法E. 3D剪切法三、 簡(jiǎn)答題1. 簡(jiǎn)述虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的主要技術(shù)和典型硬件組成。答：主要技術(shù)：立體顯示技術(shù)、環(huán)境建模技術(shù)、真實(shí)感圖形繪制技術(shù)、三維虛擬聲音的實(shí)現(xiàn)技術(shù)、自然交互與傳感技術(shù)、實(shí)時(shí)碰撞檢測(cè)技術(shù)。典型硬件：顯示和觀察設(shè)備、交互設(shè)備、傳感設(shè)備、三維立體聲系統(tǒng)、三維數(shù)據(jù)獲取設(shè)備。2. 闡述場(chǎng)景管理的目標(biāo)

50、及設(shè)計(jì)思想目標(biāo)：是在降低場(chǎng)景的顯示質(zhì)量情況下，盡量簡(jiǎn)化場(chǎng)景物體的表示，以減少渲染場(chǎng)景的算法時(shí)間，降低空間復(fù)雜度，并同時(shí)減少繪制場(chǎng)景物體所占的設(shè)備資源和處理時(shí)間。設(shè)計(jì)思想：在虛擬現(xiàn)實(shí)中，場(chǎng)景的組織與管理一般通過(guò)場(chǎng)景圖來(lái)完成，場(chǎng)景圖是一種將場(chǎng)景中的各種數(shù)據(jù)以圖的形式組織在一起的場(chǎng)景數(shù)據(jù)管理方式。3. 簡(jiǎn)述虛擬現(xiàn)實(shí)引擎的架構(gòu)架構(gòu)主要包括圖形計(jì)算，邏輯控制，數(shù)據(jù)處理，業(yè)務(wù)響應(yīng)，外圍硬件接口，二次開(kāi)發(fā)SDK，圖形計(jì)算。4. 簡(jiǎn)述基于場(chǎng)景包圍體的場(chǎng)景組織技術(shù)常用的場(chǎng)景物體包圍體技術(shù)有五大類：包圍球，AABB盒，結(jié)合使用包圍球和AABB包圍體，OBB盒和物體的凸包圍體。包圍球就是包圍物體的最小球體。任意物體

51、的包圍球的中心位于物體的重心（即物體的一階矩），它的直徑是物體表面各點(diǎn)之間的距離的最大值。AABB（軸平行包圍盒）結(jié)構(gòu)是平行于坐標(biāo)軸的包圍物體的最小長(zhǎng)方體。AABB層次包圍盒樹(shù)，是基于AABB結(jié)構(gòu)構(gòu)建的層次結(jié)構(gòu)二叉樹(shù)。結(jié)合使用包圍球和AABB包圍體。在應(yīng)用中，由于效率的考慮將二者結(jié)合起來(lái)。OBB（有向包圍盒）本質(zhì)上是一個(gè)最貼近物體的長(zhǎng)方體，只不過(guò)該長(zhǎng)方體可以根據(jù)物體的一階矩任意旋轉(zhuǎn)。物體的凸包圍體，是最廣泛的一種有用的包圍體類型。凸包由一組平面定義，這些平面的法線由里指向外。5. 簡(jiǎn)述場(chǎng)景繪制的主要幾何剖分技術(shù)及其特點(diǎn)。主要幾何剖分技術(shù)包括BSP樹(shù)、四叉樹(shù)、八叉樹(shù)、均分八叉樹(shù)等。BSP（空間二

52、叉剖分樹(shù)）是三維引擎中常用的空間剖分技術(shù)，它能應(yīng)用在深度排序、碰撞檢測(cè)、繪制、節(jié)點(diǎn)裁剪和潛在可見(jiàn)集的計(jì)算，極大地加速了三維場(chǎng)景的漫游。四叉樹(shù)是一個(gè)經(jīng)典的空間剖分方法。對(duì)可以轉(zhuǎn)換為二維的場(chǎng)景，能有效地使用四叉樹(shù)進(jìn)行管理。與二維平面上的均勻剖分相比，四叉樹(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能提供層次剔除，還能用于加速場(chǎng)景的碰撞檢測(cè)。八叉樹(shù)是另一種有效的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它的構(gòu)建時(shí)間比BSP樹(shù)短，且容易使用。三維均勻八叉樹(shù)剖分將場(chǎng)景均勻地剖分成指定的層次，它可以看成八叉樹(shù)的一個(gè)規(guī)則版本，或者說(shuō)是八叉樹(shù)是三維均分剖分的一個(gè)自適應(yīng)版本。三維均勻剖分的好處在于構(gòu)造極為簡(jiǎn)單，遍歷方便，但是存儲(chǔ)量比八叉樹(shù)大。6. 什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)？虛擬

53、環(huán)境是人工構(gòu)造的，存在于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的環(huán)境。用戶應(yīng)該能夠以自然的方式與這個(gè)環(huán)境交互（包括感知環(huán)境并干預(yù)環(huán)境），從而產(chǎn)生置身于相應(yīng)的真實(shí)環(huán)境中的虛幻感，沉浸感，身臨其境的感覺(jué)的一種技術(shù)。7. 觸覺(jué)反饋和力反饋有什么不同？接觸反饋傳送接觸表面的幾何結(jié)構(gòu)、虛擬對(duì)象的表面硬度、滑動(dòng)和溫度等實(shí)時(shí)信息。它不會(huì)主動(dòng)抵抗用戶的觸摸運(yùn)動(dòng)，不能阻止用戶穿過(guò)虛擬表面。力反饋提供虛擬對(duì)象表面柔順性、對(duì)象的重量和慣性等實(shí)時(shí)信息。它主動(dòng)抵抗用戶的觸摸運(yùn)動(dòng)，并能阻止該運(yùn)動(dòng)（如果反饋力比較大）。8. 什么是消隱技術(shù)？就是要解決形體的二義性問(wèn)題，通過(guò)消隱線或消隱面方法，提高圖形的真實(shí)感的技術(shù)。要消除二義性，必須在繪制時(shí)消除被遮擋

54、的不可見(jiàn)的線或面，稱作消除隱藏線或隱藏面，或簡(jiǎn)稱為消隱。消隱技術(shù)就是給定一組三維對(duì)象及投影方式（視見(jiàn)約束），判定線、面或體的可見(jiàn)性的過(guò)程。9. 什么是景深技術(shù)？指被攝景物中能產(chǎn)生較為清晰影像的最近點(diǎn)至最遠(yuǎn)點(diǎn)的距離。10. 關(guān)于行為建模、行人的運(yùn)動(dòng)建模有哪些？行為建模：基于Agent的行為建模，基于狀態(tài)圖的行為建模，基于物理的行為建模，基于特征的行為建模和基于事件驅(qū)動(dòng)的行為建模。行人的運(yùn)動(dòng)建模有典型代表性模型有：元胞自動(dòng)機(jī)模型、磁力場(chǎng)模型、社會(huì)力模型以及排隊(duì)論模型等。 11. 碰撞檢測(cè)技術(shù)在虛擬環(huán)境中，由于用戶的交互和物體的運(yùn)動(dòng)，物體間經(jīng)?？赡馨l(fā)生碰撞，此時(shí)為了保持環(huán)境的真實(shí)性，需要即時(shí)檢測(cè)這些

55、碰撞，并計(jì)算相應(yīng)的碰撞反應(yīng)，更新繪制結(jié)果，否則，物體間會(huì)出現(xiàn)穿透現(xiàn)象，破獲虛擬環(huán)境的真實(shí)感和用戶的沉浸感；碰撞檢測(cè)：檢測(cè)到有碰撞，計(jì)算出碰撞發(fā)生的位置，檢測(cè)物體間的距離，檢測(cè)下一次碰撞將在何時(shí)發(fā)生。12. 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換流程觀察變化模型坐標(biāo) 模型變換 世界坐標(biāo) 觀察坐標(biāo) 投影變換 工作站變換 規(guī)范化變化設(shè)備坐標(biāo) 規(guī)范化坐標(biāo)投影坐標(biāo)系四、 綜合題1. 描述CyberGlove數(shù)據(jù)手套是如何工作的？CyberGlove是一種復(fù)雜且昂貴的傳感手套，它使用的是線性彎曲傳感器。CyberGlove集成了很薄的電子張力變形測(cè)量器，安裝在彈性尼龍彎曲材料上 ，該手套去掉了手掌區(qū)域和指尖部分 。手套傳感器或者是矩形

56、的（用于測(cè)量彎曲角度），或者是U形的（用于測(cè)量外展和內(nèi)收角度）。手套中有18個(gè)到22個(gè)傳感器，用于測(cè)量手指的彎曲（每個(gè)手指2個(gè)到3個(gè)）、外展（每個(gè)手指1個(gè)）和拇指前置、手掌弧度、手腕的偏航角和俯仰角。傳感器的分辨率為0.5°，并且能夠在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的整個(gè)范圍內(nèi)保持該分辨率，該手套具有去耦傳感器，兩個(gè)手套的輸出互不干擾。關(guān)節(jié)角度是通過(guò)一對(duì)張力變形側(cè)量器電阻的變化間接側(cè)量出的。在手指運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，一個(gè)張力變形測(cè)量器處于壓力（C）作用下，另一個(gè)處于張力（T）作用下。它們的電阻變化使得Wheatstone橋上的電壓產(chǎn)生變化。手套中有許多Wheatstone橋電路，它們產(chǎn)生的不同電壓被多路復(fù)用、放大，繼而通過(guò)一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器被數(shù)字化。來(lái)自18個(gè)傳感器的手套數(shù)據(jù)通過(guò)RS-232串行線發(fā)送給