填空題

1.虛擬現(xiàn)實的本質(zhì)特性：Immersion（沉浸）Interaction（交互）Imagination（想象），其中沉浸是最弱町是虛擬現(xiàn)實最

重要的技術(shù)特性。

2.電磁式位置跟蹤設(shè)備可分為交流電發(fā)射器型與1誕發(fā)射器型。

3.虛擬對象建模包括：幾何建模、圖像建模、圖像與幾何相結(jié)合建模、視覺外觀設(shè)計建模o

4.虛擬環(huán)境建模包括:物理建模、行為建模、運動建模、聲音建模。其中分形技術(shù)屬于物理建模。

5.幾何建模的措施包括：多邊形；非統(tǒng)一有理B樣條：構(gòu)造立體幾何。

6.虛擬現(xiàn)實是一種高端人機接口，包括通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺等多種感覺通道的實時模擬和實時交互。

7.一種經(jīng)典的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的構(gòu)成重要由：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)實對“沉浸性”程度和交互程度的不一樣，可把虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)劃分為四種經(jīng)典類型，沉浸式、桌面式、增

強式、分布式0

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)微差異的圖像進行融合，從而在大腦中產(chǎn)生有空間感的

立體物體視覺。

1.在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的輸入部分，基于自然交互設(shè)備重要有力反饋設(shè)備、數(shù)據(jù)手套、三維鼠標(biāo)。

2.多選題（本大題共10小題，每題2分，共20分）

3.如下屬于視覺感知設(shè)備的有（ABCDEF）

A.頭盔顯示屏B.立體眼鏡顯示系統(tǒng)C.洞穴式立體顯示系統(tǒng)

4.D.響應(yīng)工作臺立體顯示系統(tǒng)E.墻式立體顯示系統(tǒng)F.裸眼立體顯示系統(tǒng)

5.觸覺反饋設(shè)備不包括（E）

A.充氣式觸覺反饋裝置:B.振動式觸覺反饋裝置：C.視覺式觸覺反饋裝置:

D.電剌激式觸覺反饋裝置；E.聲波觸覺反饋裝置F.神經(jīng)肌肉刺激式觸覺反饋裝置

HMD（Head_Mounted_Display）即頭盔式顯示屏，重要構(gòu)成是（CD）

A.顯示元件B.光學(xué)系統(tǒng)C.觸覺元件D.聽覺系統(tǒng)

空間位置跟蹤技術(shù)有多種,常見的跟蹤系統(tǒng)有（ABCDE）

A.機械跟蹤器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

所謂力反饋,是運用先進的技術(shù)手段將虛擬物體的空間無能運動轉(zhuǎn)變成物埋設(shè)備的機械運動,使做客可以體驗到其

實的力度感和方向感,從而提供一種嶄新的人機交互界面。該項技術(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

立體顯示技術(shù)是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的一種極為重要的支撐技術(shù),要實現(xiàn)立體的顯示,既有多種措施與手段進行實現(xiàn)。重

要有（ADCDE）

A.互補色B.偏振光C.時分式D.光柵式E.真三維顯示F.全

^^影像

為了保證虛擬環(huán)境的真實性，常霜要對虛擬物體進行碰撞檢測，實現(xiàn)措施有多種但其中的（B）措施是碰撞檢測算

法中廣泛使用的一種措施，它是處理碰撞檢測問題復(fù)雜性的I一種有效措施.

6.A.直接檢測法B.包圍盒檢測法C.分割檢測法D.Lin-Canny檢測法，

7.洞穴式立體顯示裝置（CAVEComputerAutomaticVirtualEnviroment）系統(tǒng)是一套基于高端計算機的多面式的房

間式立體投影處理方案,CAVE重要由（ABC）構(gòu)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)

在真實感實時繪制技術(shù)中，為了提高顯示的逼真度，加強真實性，常運用的措施有（ABC）

8.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

二、在基于幾何圖形的實時繪制技術(shù)實現(xiàn)過程中，目前有下面幾種用來減少場景的復(fù)雜度，以提高三維場景的動態(tài)顯示速

度的措施.其中（C）法應(yīng)用較為普遍。

三、A.預(yù)測計算法B.脫機計算法C.細(xì)節(jié)層次模型法D.可見消隱法E.3D

剪切法

四、簡答題

1.簡述虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的重要技術(shù)和經(jīng)典硬件構(gòu)成。

答：

2.重要技術(shù):立體顯示技術(shù)、環(huán)境建模技術(shù)、真實感圖形繪制技術(shù)、三維虛擬聲音的實現(xiàn)技術(shù)、自然交互與傳感技

術(shù)、實時碰撞檢測技術(shù)。

3.經(jīng)典硬件：顯示和觀測設(shè)備、交互設(shè)笛、傳感設(shè)備、二維立體聲系統(tǒng)、二維數(shù)據(jù)獲取設(shè)備。

4.論述場景管理的目的及設(shè)計思想

5.簡述虛擬現(xiàn)實引擎的架構(gòu)

6.簡述基于場景包圍體的場景組織技術(shù)

7.簡述場景繪制的重要幾何剖分技術(shù)及其特點.

8.什么是虛擬現(xiàn)實技術(shù)？

虛擬環(huán)境是人工構(gòu)造Im存在于計算機內(nèi)部的環(huán)境。顧客應(yīng)當(dāng)可以以自然II勺方式與這個環(huán)境交互（包括感知環(huán)境并

干預(yù)環(huán)境），從而產(chǎn)生置身于對應(yīng)的真實環(huán)境中的虛幻感，沉浸感.身臨其境的感覺的一種技術(shù)。

觸覺反饋和力反饋有什么不一樣？

10.接觸反饋傳送接觸表面的幾何構(gòu)造、虛擬對象的表面硬度、滑動和溫度等實時信息。它不會積極抵御顧客的觸摸運

動,不能制止顧客穿過虛擬表面。

力反饋提供虛擬對象表面柔順性、對象的重量和慣性等實時信息，它積極抵御顧客的觸摸運動,并能制止該運動

（假如反饋力比較大）。

11.什么是消隱技術(shù)？

就是要處理形體的二義性問題,通過消隱線或消隱面措施，提高圖形的真實感口勺技術(shù)。要消除二義性,必須在繪制時

消除被遮擋的不可見H勺線或面,稱作消除隱藏線或隱藏面,或簡稱為消隱。消隱技術(shù)就是給定一組三維對象及投影

方式（視見約束），鑒定線、面或體的可見性H勺過程。

什么是景深技術(shù)？

指被攝景物中能產(chǎn)生較為消晰影像H勺近來點至最遠(yuǎn)點的距離。

12.有關(guān)行為建模、行人的運動建模有哪些？

13.行為建模：基于Agent的行為叁模,基于狀態(tài)圖的行為建模,基于物理的行為建模,基于特性的行為建模和基于事件

驅(qū)動的行為建模。

14.行人的運動建模有經(jīng)典代表性模型有:元胞自動機模型、磁力場模型、社會力模型以及排隊論模型等。

15.碰撞檢測技術(shù)

在虛擬環(huán)境中，山丁?顧客H勺交互和物體H勺運動，物體間常常也許發(fā)生碰撞,此時為了保持環(huán)境的直實性，需要即時檢

測這些碰撞，并計算對應(yīng)H勺碰撞反應(yīng),更新繪制成果,否則,物體間會出現(xiàn)穿透現(xiàn)象,破獲虛擬環(huán)境的真實感和顧客的

沉浸感；

16.碰撞檢測：檢測到右?碰撞.計算出碰撞發(fā)生的位置，檢測物體間的跟離,檢測卜一次碰撞將在何時發(fā)生。

17.坐標(biāo)轉(zhuǎn)換流程

觀測變化

----------?--------->---------------?

模型坐標(biāo)模型變換世界坐標(biāo)觀測坐標(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

五、綜合題

描述CybeiGlove數(shù)據(jù)手套是怎樣工作的？

CybcrGlove是一種復(fù)雜且昂賁H勺傳感手套，它使用的是線性彎曲傳感器。CybcrGlove集成了很薄的電子張力變形

測量器，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。

1?手套傳感器或者是矩形的（用二測量彎曲角度），或者是U形的（用于測量外展和內(nèi)收角度）。手套口有18個到

22個傳播器.用于測量手指的彎曲（每個手指2個到3個）、外展（每個手指1個）和拇指前置、手掌弧度、手腕

的偏航角和俯仰角。傳感器的辨別率為0.5°,并且可以在關(guān)節(jié)運動的整個范圍內(nèi)保持該辨別率，該手套具有去耦傳

感器,兩個手套內(nèi)輸出互不干擾。

關(guān)節(jié)角度是通過?對張力變形側(cè)量錯電阻的變化間接側(cè)量出的。在手指運動過程中，一種張力變形測量器處在壓力

（C）作用下，另?種處在張力（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)生的不一樣電壓被多路復(fù)用、放大，繼而通過一種模/數(shù)轉(zhuǎn)換器被數(shù)字化。來自18個

傳感器的手套數(shù)據(jù)通過RS-232串行線發(fā)送給主計算機。通信速率（目前為115.2kbaud）容許每秒最多發(fā)送150個

數(shù)據(jù)集。假如使用濾波（為了減小傳感器噪聲），采樣率將卜.降到112個數(shù)據(jù)集,而帶有22個傳感器為CybcKilovc

模型會卜降得更多。為了彌補顧客下的大小差異帶來的誤差，以及把張力變形測量器產(chǎn)生H勺電壓轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)角

度.需要對CyberGlove手套進行校正。

2.HMD的視場和辨別率有什么關(guān)系？為何說他們很重要？

頭盔顯示界把圖像投影到顧客面前1-5m(3-15ft)的位置,通過放置在HMD小圖像面板和顧客眼睛之間的特殊光學(xué)

鏡片,能使眼睛聚焦在如此近內(nèi)距離而不易感到疲勞，同步也能起到放大小面板中的圖像的作用，使它盡量填滿人眼

的視場(fieldofview,簡稱FOV),惟一的負(fù)面影響是顯示屏像素之間H勺距離(A1A2)也同步被放大了。因此，

HMD顯示屏口勺顆粒度(體現(xiàn)為arc-minulc$/pixcl)在虛擬圖像中變得很明顯。HMD辨別率越低,FOV越高,眼睛視

圖中對應(yīng)于每個像素H勺arc-minutes數(shù)目也越大。不過,FOV過大使得出口瞳孔直徑變大,從而在圖像出緣產(chǎn)生陰

影。

什么叫LOD?論述其基本思想、作用及應(yīng)用。

1)LOD即LevelOfDetails.組節(jié)層次。我們用LOD來描述一種物體在不一樣H勺距離上進行消染時可選的細(xì)節(jié)程

度。在不影響畫面視覺效果的條件下,通過逐次簡化景物的表面細(xì)節(jié)來減少場景的幾何復(fù)雜性,從而亮高繪制算法

效率的技術(shù)。

3.2)LOD基本思想:①而場景中的不一樣物體或物體的不一樣部分，采用不一樣的細(xì)節(jié)描述措施：②假如同一種物體

離視點比較遠(yuǎn),或物體比較小,則用較粗的LOD模型：③反之，假如一種物體高視點比較近,或物體比較大，則必須

用較精細(xì)的LOD模型繪制：④運動的物體,對運動速度快或處在運動中的物體,采用較粗H勺LOD,對靜止H勺物體，

采用較細(xì)的ICDc

4.3)LOD作用：①對物體定義具有多種細(xì)W水平的幾何表達：②顧客根據(jù)實際需要選擇對應(yīng)精利程度的模型，使實時

繪制場景成為也許：③有效地控制場景復(fù)雜度；④加速圖形繪制速度。

4)LOD應(yīng)用：①虛擬現(xiàn)實，②交互式可視化,③飛行模擬、3D動畫、交互式仿真等。

描述地形三維顯示的基本過程:

I）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)提成子網(wǎng)格，再深入細(xì)分為三角形面素，以便下?步繪制處理。

3）透視投影變換：建立地面點（DEM結(jié)點）與三維圖像點間的透視關(guān)系，由視面、視角、三維圖形大小等參數(shù)確

定。

4）光照模型：建立一種能逼真反應(yīng)地形表面明暗、顏色充化的數(shù)學(xué)模型，逐點計兜每像素的顏色和灰度。

5）消隱和裁剪:消去（或不顯示）三維圖形口勺可視部分，裁剪掉三維圖形尺寸范圍之外的部分。

6）圖形繪制和存貯:依多種對應(yīng)算法（如模擬灰度、分形幾何、紋理映射等）繪制并顯示多種類型的三維地形圖，

并以原則圖像文獻格式（如PCX,T1FHBMP等）存貯。

5.7）三維圖形的后處理:在三維透視圖上添加多種地物符號、注記等，進行顏色、亮度、對比度等處理。

6.8）基卜三維地形圖的分析：在三維地形圖上根據(jù)有關(guān)參數(shù)、數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文獻以及有關(guān)算法,進行空間信息查詢或

地形分

①論述有關(guān)虛擬現(xiàn)實的構(gòu)成部分、應(yīng)用方向、發(fā)展方向及趨勢？

②I）構(gòu)成部分：

③計算機：是系統(tǒng)的心臟，也稱之為虛擬世界的發(fā)動機。負(fù)責(zé)虛擬世界H勺生成、人與虛擬世界的自然交互等功能的

實現(xiàn)

④輸入與輸出設(shè)備（接口）：特殊的設(shè)備，用以識別顧客多種形式的輸入，并建時生成對應(yīng)反饋信息

①應(yīng)用軟件：虛擬世界中物體的幾何模型、物理模型、運動模型H勺建立：三維虛擬立體聲的生成：模型管理技術(shù)

及實時顯示技術(shù)、虛擬世界數(shù)據(jù)庫的建立與管理等④數(shù)據(jù)庫：寄存整個虛擬世界中所有物體的各方面信息。

②2）應(yīng)用方向：

③地學(xué)應(yīng)用；包括數(shù)字都市建設(shè)、都市規(guī)劃、虛擬旅游、虛擬考占等

④科學(xué)研究和科學(xué)計算可視化

⑤教育培訓(xùn)

⑥軍事模擬訓(xùn)練

⑦工程應(yīng)用

⑧醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用

⑨娛樂領(lǐng)域應(yīng)用仿真駕駛系統(tǒng)：

①3）發(fā)展方向：

②動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)：

③實時三維圖形生成和顯示技術(shù)：

④新型人機交互設(shè)備的研制；

⑤智能化語音虛擬現(xiàn)實建模；

⑥網(wǎng)絡(luò)分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究與應(yīng)用。

①4）發(fā)展趨勢：

7.虛擬現(xiàn)實技術(shù)借助于計算機技犬、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)實系統(tǒng)、CAD

WalkVRCenter.CAVE、IDesk等新技術(shù)。

&虛擬現(xiàn)實技術(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、虛擬現(xiàn)空機械裝配、虛擬考古、虛擬手

術(shù)、虛擬駕駛、虛擬管線設(shè)計、虛擬軍事對抗等領(lǐng)域的應(yīng)用，使得虛擬現(xiàn)實技術(shù)成為一種嶄新H勺技術(shù)手段而得到

廣泛的應(yīng)用。

9.從如下幾種案例系統(tǒng)中任選一種案例論述其虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)實狀況、構(gòu)建措施、關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢（限

500—800字左右）0

①駕駛仿真系統(tǒng)

②軍事作戰(zhàn)模擬系統(tǒng)

③虛擬手術(shù)系統(tǒng)

④虛擬都市系統(tǒng)

⑤3D游戲制作

駕駛仿真系統(tǒng)

應(yīng)用現(xiàn)實狀況

目前汽車駕駛仿真系統(tǒng)重要應(yīng)用于：

I）院校汽車有關(guān)專業(yè)數(shù)字汽車科研與教學(xué)。

2）院?？蒲袉挝唤煌āw行、運送等有關(guān)專業(yè)科研與仿真體驗;

3）科博管汽車仿真數(shù)字體驗展相；

4）駕校的新式培訓(xùn)手段：

5）大型工業(yè)企業(yè)駕駛技術(shù)人工虛擬培訓(xùn)：

6）越野、坦克作戰(zhàn)等單兵和協(xié)同實戰(zhàn)演習(xí);

構(gòu)建措施

汽車駕駛仿真系統(tǒng)的構(gòu)建由硬件和軟件兩部分構(gòu)成。硬件設(shè)備由模擬駕駛艙、操縱控制系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、多媒

體計算機及音響系統(tǒng)等構(gòu)成。軟件系統(tǒng)包括道路環(huán)境的計算機實時動畫生成，汽車行駛動態(tài)仿真，聲響模擬，操作評

價.數(shù)據(jù)管理,網(wǎng)絡(luò)控制,操作平臺等。

由于本系統(tǒng)可以放入實車進行試驗，因而在沒有力和反饋裝置的條件下，對于汽車運動控制的模擬重要由實車部

件中的方向盤、油門、離合、剎車和檔位操作來完畢。

軟件中視景仿真系統(tǒng)的構(gòu)建是在Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下,通過VIRTOOLS調(diào)用3DSMax建立和處理的模型

來完畢的。

關(guān)鍵技術(shù)

1)汽車駕駛仿真系統(tǒng)在模型優(yōu)化過程中所用到的幾種關(guān)鍵技術(shù)：

2)MIP紋理映射技術(shù)。使用紋理映射技術(shù)對模型進行處理來到達顯示真實感的效果和規(guī)定。

3)LOD模型簡化技術(shù)。LOD技術(shù)是可根據(jù)物體與視點的距離來選擇顯示不一樣細(xì)節(jié)層次的模型,從而加緊系統(tǒng)圖

形