基于射线的虚拟手动态碰撞检测算法
碰撞检测教程(C++)
简介 本文是阐述如何在2D动作游戏中进行精确而高效的碰撞检测。这里的碰撞是基于多边形而不是基于精灵的。这两者之间在设计上会有不同。 基于精灵的碰撞检测是通过精灵之间的重叠的像素来完成的。而多边形使用向量数学来精确计算交点，时间和碰撞方向。虽然多边形仅仅是精灵的一个近似，但是它比精灵系统要高级。 ?可以精确模拟逼真的简单物理学，例如反弹，摩擦，斜面的滑行 ?碰撞检测可以更精确的用于高速精灵系统。在基于精灵的系统中，如果物体移动过快就会在跳过另一个物体。 ?基于向量数学因此可以扩展到3D，然而精灵碰撞系统被严格限制在2D的情况下。 特性 本文使用的算法只适用于凸多边形，例如三角形，四边形，六边形，圆形。对于非凸多边形，你可以将其分解为多个凸多边形，例如三角形。 算法可以用于快速移动或慢速移动的多边形。不管物体移动多快，碰撞都不会丢失。它也可以处理重叠的问题，并促使交叠物体分离。 演示也支持分割多边形交叉。这可以用于子弹的建模。 同时提供了简单的物体系统，弹力，一些基本的摩擦和静摩擦力。用于确保物体不会从斜面上滑落。
有一个刚体系统的例子，使用了Chrsi Hecker的物理教程。 限制 有序碰撞。就是说并不是有序的进行碰撞。这对于快速移动的物体会出现一定的问题。一旦碰撞被检测到，它就被直接处理了。理想状态下你可能需要找到一个碰撞点并处理它，然后寻找更多的碰撞。但是对于2D动作游戏，这通常是不必要的。 一、分离坐标轴方法 这个方法是碰撞检测的核心。它的规则非常简单并且非常易于实现。这个方法也非常快并且非常可靠，因为计算中没有使用除法操作，下面给出一个简单的基于两个BOX的碰撞检测的例子。
模拟退火算法(MATLAB实现)
实验用例： 用模拟退火算法解决如下10个城市的TSP 问题，该问题最优解为691.2 opt f 。 表1 10个城市的坐标 城市 X 坐标 Y 坐标 城市 X 坐标 Y 坐标 3 0.4000 0.4439 8 0.8732 0.6536 编程实现 用MATLAB 实现模拟退火算法时，共编制了5个m 文件，分别如下 1、swap.m function [ newpath , position ] = swap( oldpath , number ) % 对 oldpath 进 行 互 换 操 作 % number 为 产 生 的 新 路 径 的 个 数 % position 为 对 应 newpath 互 换 的 位 置 m = length( oldpath ) ; % 城 市 的 个 数 newpath = zeros( number , m ) ; position = sort( randi( m , number , 2 ) , 2 ); % 随 机 产 生 交 换 的 位 置 for i = 1 : number newpath( i , : ) = oldpath ; % 交 换 路 径 中 选 中 的 城 市 newpath( i , position( i , 1 ) ) = oldpath( position( i , 2 ) ) ; newpath( i , position( i , 2 ) ) = oldpath( position( i , 1 ) ) ; end 2、pathfare.m function [ objval ] = pathfare( fare , path ) % 计 算 路 径 path 的 代 价 objval % path 为 1 到 n 的 排 列 ，代 表 城 市 的 访 问 顺 序 ； % fare 为 代 价 矩 阵 ， 且 为 方 阵 。 [ m , n ] = size( path ) ; objval = zeros( 1 , m ) ; for i = 1 : m for j = 2 : n objval( i ) = objval( i ) + fare( path( i , j - 1 ) , path( i , j ) ) ; end objval( i ) = objval( i ) + fare( path( i , n ) , path( i , 1 ) ) ; end
碰撞检测
二维碰撞检测算法 碰撞检测（Collision Detection,CD）也称为干涉检测或者接触检测，用来检测不同对象之间是否发生了碰撞，它是计算机动画、系统仿真、计算机图形学、计算几何、机器人学、CAD\ CAM等研究领域的经典问题。 碰撞物体可以分为两类：面模型和体模型。面模型是采用边界来表示物体，而体模型则是使用体元表示物体。面模型又可根据碰撞后物体是否发生形变分为刚体和软体，刚体本身又可根据生成方式的不同分为曲面模型和非曲面模型。目前对于碰撞的研究多集中于面模型的研究，因为体模型是一种三维描述方式，对它进行碰撞检测代价较高。而在面模型的研究中，对刚体的研究技术更为成熟。 下面列举几种常用的碰撞检测技术： 1：包围盒（bounding box）是由Clark提出的，基本思想是使用简单的几何形体包围虚拟场景中复杂的几何物体，当对两个物体进行碰撞检测时，首先检查两个物体最外层的包围盒是否相交，若不相交，则说明两个物体没有发生碰撞，否则再对两个物体进行检测。基于这个原理，包围盒适合对远距离物体的碰撞检测，若距离很近，其物体之间的包围盒很容易相交，会产生大量的二次检测，这样就增大了计算量。 包围盒的类型主要有AABB(Aligned Axis Bounding Box)沿坐标轴的包围盒、包围球、OBB(Oriented Bounding Box)方向包围盒和k-DOP(k Discrete Orientation Polytopes)离散方向多面体等。 AABB是包含几何对象且各边平行于坐标轴的最小六面体，两个AABB包围盒相交当且仅当它们三个坐标轴上的投影均重叠，只要存在一个方向上的投影不重叠，那么它们就不相交。AABB间的相交测试和包围体的更新速度比其他算法
模拟退火算法原理及matlab源代码
模拟退火算法模拟退火算法是一种通用的随机搜索算法，是局部搜索算法的扩展。它的思想是再1953 年由metropolis 提出来的，到1983 年由kirkpatrick 等人成功地应用在组合优化问题中。 模拟退火算法来源于固体退火原理，将固体加温至充分高，再让其徐徐冷却，加温时，固体内部粒子随温升变为无序状，内能增大，而徐徐冷却时粒子渐趋有序，在每个温度都达到平衡态，最后在常温时达到基态，内能减为最小。根据Metropolis 准则，粒子在温度T 时趋于平衡的概率为e- △ E/(kT)，其中E为温度T时的内能，AE为其改变量，k 为Boltzmann 常数。用固体退火模拟组合优化问题，将内能E模拟为目标函数值f ,温度T演化成控制参数t，即得到解组合优化问题的模拟退火算法：由初始解i和控制参数初值t开始，对当前解重复“产生新解-计算目标函数差T接受或舍弃”的迭代，并逐步衰减t值，算法终止时的当前解即为所得近似最优解，这是基于蒙特卡罗迭代求解法的一种启发式随机搜索过程。退火过程由冷却进度表(Cooli ng Schedule)控制，包括控制参数的初值t 及其衰减因子△ t、每个t值时的迭代次数L和停止条件S。 模拟退火算法新解的产生和接受可分为如下四个步骤：第一步是由一个产生函数从当前解产生一个位于解空间的新解；为便于后续的计算和接受，减少算法耗时，通常选择由当前新解经过简单地变换即可产生新解的方法，如对构成新解的全部或部分元素进行置换、互换等，注意到产生新解的变换方法决定了当前新解的邻域结构，因而对冷却进度表的选取有一定的影响。 第二步是计算与新解所对应的目标函数差。因为目标函数差仅由变换部分产生，所以目标函数差的计算最好按增量计算。事实表明，对大多数应用而言，这是计算目标函数差的最快方法。 第三步是判断新解是否被接受,判断的依据是一个接受准则，最常用的接受准则是Metropo1is准则：若厶t‘ <0 则接受S'作为新的当前解S,否则以概率exp(- △ t‘ /T) 接受S'作为新的当前解S。 第四步是当新解被确定接受时，用新解代替当前解，这只需将当前解中对应于产生新解时的变换部分予以实现，同时修正目标函数值即可。此时，当前解实现了一次迭代。 可在此基础上开始下一轮试验。而当新解被判定为舍弃时，
虚拟现实实训室建设方案(DOC 26页)
虚拟现实实训室建设方案(DOC 26页)
虚拟现实系统建设项目建议书 2015年7月
一、项目提出背景 （一)、随着我国经济水平的持续稳步发展，人们的生活水平不提高，生活内容也在日新月异的快速变化，人们开始更多的参与到舆论当中。在当今社会人们对资讯需求越来越高，电视、网络、报纸、杂志已经成为人们生活必不可少的资讯来源，各种媒体已经成为社会舆论的主导。而政府各职能部门如何能够与媒体进行良好互动，如何及时掌控信息，如何正确反馈和传达信息，让媒体积极引导社会舆论，促使政府各职能部门对社会进行合理的高效的管控，这已经成为当今所有职能部门所面临的重要课题。建设和应用媒体沟通情景模拟教学系统，已成为提高领导干部应对媒体能力的重要手段。 (二)、当今社会各类危机事件频发，如自然灾害中的洪涝灾害、雪灾与冰灾、火灾和旱灾，城市大火、重大工程事故、群体事件、重大犯罪事件等。当危机发生时，如何能在第一时间协调各职能部门，迅速有效地进行处理，最大限度的减少危机带来的损失与影响，这将是新时期、新形势下领导干部面对的重要课题。 (三)、传统教学方式与手段落后，老师授课难有激情，已经无法满足当前干部培养的教学需求，呆板、无味的教条式教学模式，学生听课索然无味，使得当前的干部教学水平不进反退，教学效果差。这些因素迫使党的干部教育事业必须走出一条创新之路，形势迫在眉睫。 二、项目概述 情景模拟教学实训系统，是为了培养领导干部应对突发事件能力和和直面媒体的能力而建设的，极具实践性和可操作性，从模拟案例的构思、角色的分配、场景的设计到模拟演练，再现了现实工作的场景，对在实际中如何运用科学的决策和灵活的技巧快速有效地处置群体性突发事件起到很好的训练效果，达到理论教学与能力培训的有机统一，可激发学员的学习兴趣，充分调动学员的学习积极性，通过情景模拟演练，使学员的主体作用得到充分发挥，学员之间的互动交流比较深入。
虚拟手术中实时碰撞检测技术
虚拟手术中实时碰撞检测技术研究 彭 磊 张裕飞 王秀娟 （泰山医学院 信息工程学院 山东 泰安 271016） 摘 要： 碰撞检测是虚拟手术的关键技术，为提高检测速度，满足系统实时性的要求，提出空间剖分和层次包围盒相结合的方法。使用八叉树表示法对虚拟场景进行空间剖分，在叶节点构建层次包围盒。进行碰撞检测时属于不同八叉树节点的几何元素不会相交，否则使用层次包围盒算法继续进行检测，对于有可能相交的几何元素再进行精确相交检测。 关键词： 虚拟手术；碰撞检测；空间剖分；层次包围盒 中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120029－02 进行碰撞检测时从八叉树的根节点开始，计算两几何元素0 引言 是否属于同一节点，如果不属于同一节点则不相交，如果属于虚拟手术是集医学、生物力学、材料学、计算机图形学、同一节点，递归的到下一级节点进行检查，直到发现两几何元虚拟现实等诸多学科为一体的交叉研究领域。虚拟手术在医学素属于同一叶节点，则需要进一步使用层次包围盒进行检查。 中的应用主要包括：手术计划与过程模拟、术中导航与监护、 2 层次包围盒 手术教学与训练等。碰撞检测是虚拟手术系统中的关键技术，贯穿于虚拟手术的整个过程。 对于八叉树的每个叶节点包含的几何元素，建立层次包围虚拟手术系统中的对象根据材质可分为刚体组织和软件组盒（Bounding Volume Hierarchy ，BVH ）。相对于单纯的层次织。骨骼、手术器械等属于刚体组织，而人体的许多器官如肌包围盒技术，使用空间剖分与层次包围盒相结合的方法进行碰肉、血管、肝脏等属于软体组织。以往大部分碰撞检测的研究撞检测，构建的层次树规模更小，计算量更少。层次包围工作都是针对刚体对象的。与刚体相比较，软体组织由于其特殊的物理性质，在外力或某些操作的作用下会发生几何形状、位置甚至数量上的变化，因此基于软体组织的碰撞检测需要更详细的信息和更多的处理。 最简单的碰撞检测方法是对场景中的几何元素进行两两相2交测试，其时间复杂度为O(n )，虽然这种方法可以得到正确的结果，但是当场景中的几何模型稍微增多些，其实时性便无法满足实际的需求。为了尽可能地减少参与相交测试的几何元素的数量，提高系统的实时性，目前碰撞检测技术使用的主要算法有：层次包围盒法，空间分割法，基于网格剖分的方法[1]。但是这些经典的算法也都存在着构造难度大、紧密性差、相交测试复杂、效率低等缺点。 本文采用空间剖分和层次包围盒相结合的方法，简化了几何信息的表示，进行碰撞检测时可排除明显不相交的几何元素，无法排除的再进行精确相交检测，从而减少计算量，加速碰撞检测速度，提高系统实时性。 1 空间剖分技术 整个虚拟手术的场景空间递归的剖分成若干个网格单元，每一个几何元素都属于某个网格单元，处于同一网格单元内的几何元素才有相交的可能，不在同一网格单元的几何元素一定不会相交。采用八叉树的表示方法进行空间剖分。即包含整个场景的立方体作为八叉树的根节点，立方体的3条棱边分别与x ，y ，z 轴平行。递归的将立方体剖分为8个小块，如图1（a ）所示，生成8个子节点，直到达到指定的剖分层次为止，如图1（b ）所示，每个叶节点包含有限个几何元素。 图1 八叉树表示法 盒包括包围盒和层次树两种数据结构。 2.1 包围盒 包围盒技术是减少相交检测次数，降低碰撞检测复杂度的一种有效的方法。其基本思想是用几何形状相对简单的封闭表面将一复杂几何元素包裹起来，首先进行包围盒之间的相交测试，排除明显不相交的几何元素，无法排除的几何元素，再进一步进行精确的相交测试，从而达到减少相交测试计算量的目的。常见的包围盒类型有：包围球（Bounding Sphere ）、沿坐标轴的包围盒（Axis Aligned Bounding Box ，AABB ）、方向包围盒（Oriented Bounding Box ，OBB ）。离散方向包围盒（k-Discrete Orientation Polytopes ，k-DOPs ）等[2]，如图2所示。 图2 包围盒 由于虚拟手术对实时性要求较高，本文选择AABB 型包围盒，AABB 是平行于坐标轴的，包含几何元素的最小正立方体。其优点是：1）易于构建，只需要计算所包含几何元素的顶点的x ，y ，z 坐标的最大值和最小值，存储6个浮点数即可；2）相交测试计算量小，相交测试时只需对两个包围盒在三个坐标轴上的投影分别进行比较，最多6次比较运算即可。 2.2 包围盒层次树 包围盒层次树即包围盒的层次结构，层次树的根节点包含某个八叉树叶节点几何元素的全集，向下逐层分裂，直到每个叶节点表示一个基本几何元素。常用的构建策略有自顶向下和自底向上两种。 自顶向下的方法首先建立根结点，利用基于全集的信息递归地将每个节点分裂为两个或多个子集，直至生成只包含一个 基本图元的叶结点为止，从而建立一棵自顶向下的包围盒层次 （ ）八叉树结构 （ ）节点的剖分
虚拟现实系统组成_虚拟现实系统的特征
自从计算机被发明以来，在传统的信息处理环境中一直是以计算机为主体的，是“人围着机器〔计算机) 转”的。例如，在传统的仿真和建模环境中，虽然主观上一直在强调要发挥人的主动作用，但由于在客观上计算机只能在处理数字化的信息时才发挥出强大的威力。人不得不大“凑合”当时的计算机所能提供的技术条件. 人和机器的关系是不甚和谐的。 为了从“机器是主体”改变到“人是主体” ，从“人围着机器转”改变到要让“机器围着人转” .必须首先克服一系列的技术“瓶颈”。以仿真和建模为例. 这些“瓶颈”技术包括:如何实现参与仿真和建模的人的感知能力、认知能力和心理状况在仿真环境中的反应，如何表达和处理定性知识等。归根结底是如何把计算机只善于处理数字化的单调信息改变为计算机也善于处理人所能感受到的、在思维过程中所接触到的. 除了数字化信息之外的其他各种表现形式的多维信息。 为了达到以上所说的目标，我们必须首先回答一个前提性的问题，即“人的思维过程是可以认识的吗” ，如果答案是否定的，又如何能设计出这种多维信息的智能计算机和信息处理系统呢？ 我国著名科学家钱学森同志曾写道:“我们认为人的思维过程是可以理解的。不但如此，而又具有具体的研究途径，即通过四门科学:人工智能、认知科学、神经生理学〔神经解剖学〕和心理学。这个研究范围要比逻辑学广得多，它包括了人的全部思维，包括逻辑思维和形象思维。为了使计算机不仅仅成为人进行逻辑思维的有力工具，而目也是人进行形象思维的帮手. 首先要求计算机应能适应于人所惯用的信息获取形式和思维过程. 例如:人并不是仅仅靠听和看文字（或数字）材料获取信息的. 而是通过他与所处环境的交互作用，利用人本身对所接触事物的感知和认知能力，以全方位的方式获取各式各样表现形式的信息。
虚拟现实实训室建设方案
虚拟现实系统建设 项目建议书 2015年7月 目录 一、项目提出背景 (2) 二、项目概述 (3) 三、建设内容 (4) 四、建设行业标准 (4) 五、建设要求 (5) 六、总体设计思路 (6) 七、情景模拟实训系统功能可行性分析 (6) 八、详细系统设计 (9) 8.1 应急管理情景模拟教学实训系统 (9) 8.1.1 分组讨论系统 (10) 8.1.2 教学显示系统 (10) 8.1.3 讨论发言系统 (10) 8.1.4 中央控制系统...................... 错误!未定义书签。 8.1.5 视音频切换系统 (10) 8.1.6 摄像系统 (10) 8.1.7 情景模拟教学系统.................. 错误!未定义书签。 8.1.8 流媒体平台........................ 错误!未定义书签。 8.1.9 扩声系统 (11) 其他设备 (11) 8.2 媒体沟通情景模拟教学实训系统 (12) 8.2.1 教学显示系统 (14) 8.2.2 讨论发言系统 (14) 6.2.3 中央控制系统 (14) 8.2.4 视音频切换系统 (14)
8.2.5 摄像系统 (14) 8.2.6 情景模拟教学系统.................. 错误!未定义书签。 8.2.7 扩声系统.......................... 错误!未定义书签。 8.2.8 灯光系统.......................... 错误!未定义书签。 8.2.9 其他设备.......................... 错误!未定义书签。 8.3 远程视频会议系统 (15) 8.3.1 丰富的显示手段 (16) 1920×1080的全高清视频效果 (16) 高清的数据内容显示 (16) 无损数字大屏显示 (17) 8.3.2 课件录制及历史资料点播............ 错误!未定义书签。 8.3.3 所见即所得的系统控制方式 (17) 8.3.4 全方位云台及周边设备的控制 (18) 8.4 数字化智能会议系统 (18) 8.4.1 设计特点 (18) 主要功能 (18) 九、参考效果图 (20) 一、项目提出背景 （一)、随着我国经济水平的持续稳步发展，人们的生活水平不提高，生活内容也在日新月异的快速变化，人们开始更多的参与到舆论当中。在当今社会人们对资讯需求越来越高，电视、网络、报纸、杂志已经成为人们生活必不可少的资讯来源，各种媒体已经成为社会舆论的主导。而政府各职能部门如何能够与媒体进行良好互动，如何及时掌控信息，如何正确反馈和传达信息，让媒体积极引导社会舆论，促使政府各职能部门对社会进行合理的高效的管控，这已经成为当今所有职能部门所面临的重要课题。建设和应用媒体沟通情景模拟教学系统，已成为提高领导干部应对媒体能力的重要手段。 (二)、当今社会各类危机事件频发，如自然灾害中的洪涝灾害、雪灾与冰灾、火灾和旱灾，城市大火、重大工程事故、群体事件、重大犯罪事件等。当危机发
实时视频图像的清晰度检测算法研究教案
实时视频图像的清晰度检测算法研究 2010-12-18 17:11:42 来源:微型机与应用 关键字：实时视频图像背景提取Sobel算子清晰度检测 实时视频图像的质量分析已成为众多应用领域性能好坏的关键因素之一，因此实时视频图像的清晰度检测变得尤为重要。目前针对实时视频图像清晰度检测的研究较少，图像清晰度检测算法的研究对象主要针对静止的图像。现有的图像清晰度检测算法大致分为空域和频域两类。在空域中多采用基于梯度的算法，如拉普拉斯(Laplace)算法、差分平方和(SPSMD)算法、Sobel算子等。此类算法计算简洁、快速、抗噪性能好、可靠性较高。在频域中多采用图像的FFT变换(或其他变换)，如功率谱(Power-spectra)算法等[1-2]。此类算法的检测效果好，但计算复杂度高、计算时间长，不适合应用在基于软件实现的实时检测系统中。 当前对实时视频图像的一种重要应用是对运动目标的检测，常用的目标检测方法有帧差法、背景减法、光流法及运动能量法[3]，其中最简单而又快捷的方法是背景差法。其基本思想是通过对输入图像与背景图像进行比较来分割运动目标，关键环节是背景图像的提取。目前常用的背景提取方法有多帧图像平均法、灰度统计法、中值滤波法、基于帧差的选择方法、单高斯建模等。参考文献[4]中对以上算法做了充分的研究。 本文是针对实时视频图像的清晰度检测，基于实时视频图像背景基本保持不变的环境。通过比较上述算法，针对实时视频图像的特点，提出一种基于背景提取与Sobel算子相结合的实时视频图像的清晰度检测算法。 1 实时视频图像的清晰度检测算法原理 当视频播放画面超过24帧/s时，根据视觉暂留原理，人眼无法辨别每幅单独的静态画面，看上去是平滑连续的视觉效果。视频中的事物通常分为静止和运动两类，连续多帧画面中保持静止的物体可视为静止的背景，连续多帧画面中位置变化的物体可视为运动的前景。因此，实时视频图像中的每帧图像都可以划分为静止的背景和运动的前景两类区域。由于视频序列图像中运动的前景区域随机变化，引起图像像素点梯度值的随机改变，使得实时视频图像的清晰度检测较难实现。因此，本文的算法是利用实时视频图像中静止的背景区域检测视频序列图像的清晰度，即由背景提取和清晰度检测两部分组成。 1.1 实时视频图像的背景提取
虚拟现实文献综述
《VRML虚拟现实技术在数字校园系统中应用研究》文献综述 摘要：教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了数字校园，阐明了数字校园的地位和作用。虚拟数字校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。将虚拟现实技术应用在数字校园系统的开发，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。它在数字校园的应用，可以大大提高校园展示效果，也能够体现校园个性方面的优势，对校园今后的推广及展示带来非常大的帮助 关键词：虚拟现实；数字校园；基本概况 前言 教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。建设虚拟三维数字校园可以比较直观的了解校园的各个区域，在这个三维的校园里，空间次序的视觉理解和感知变得非常容易，使浏览者对校园环境产生身临其境的感觉[1]，其中的教学楼、实验楼、图书馆、宿舍楼、食堂、道路及绿化地带和种植的植物，都栩栩如生的呈现在我们的眼前，三维虚拟校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。三维虚拟校园可直接嵌入到大学的网站，直接通过网络浏览器察看，其丰富的、人性化的信息查询等功能，有效提高大学的美誉度，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。三维虚拟校园的直观特性，可以优化领导管理，对于校园信息管理、校园规划、建设等能够全局掌控。 一、虚拟现实技术的发展状况的研究 虚拟现实（Virtual Reality）技术是20世纪90年代初崛起的一种实用技术，它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成三维信息的虚拟环境，可以真实地模拟现实中能实现的物理上的、功能上的事物和环境[2]。在虚拟现实环境中可以直接与虚拟现实场景中的事物交互，产生身临其境的感受，从而使人在虚拟空间中得到与自然世界同样的感受。该技术的兴起，为科学及工程领域大规模的数据及信息提供了新的描述方法。虚拟现实技术大量应用于建筑设计及其相关领域，该技术提供了“虚拟建筑”这种新型的设计、研究及交流的工具手段[3]。 在虚拟现实的发展过程中总结出虚拟现实系统应具有以下四个特征：（1）多感知性。指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知、甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。（2）存在感。指用户感动作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。（3）交互性。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。（4）自主性。指虚拟环境中物体依据现实世界物理运动定律动作的程度[4]。 虚拟现实技术自诞生以来，其应用一直受到科学界、工程界的重视，并不断取得进展，虚拟现实蕴藏的技术内涵与艺术魅力不断地激发着人们丰富的想象思维和创造的热情。从本质上讲，虚拟现实技术就是一种先进的人机交互技术[5]，其追求的技术目标就是尽量使用户与电脑虚拟环境进行自然式的交互。因此，虚拟现实技术为我们架起了一座人与数字世界沟通的桥梁。 二、虚拟现实技术在数字校园系统的应用解析 目前，数字校园存在有2个定义，并分别带来不同的研究与实践。一种定义是从信息、网络和媒体技术发展角度，数字校园被理解为一个以计算机和网络为平台的、远程教学为主的信息主体；另一个事从因特网、虚拟现实技术、网络虚
基于OSG的虚拟现实碰撞检测及GPU并行加速
河北大学 硕士学位论文 基于OSG的虚拟现实碰撞检测及GPU并行加速 姓名：刘京 申请学位级别：硕士 专业：检测技术与自动化装置 指导教师：王洪瑞 2011-05
摘 要 碰撞问题是机器人、动画仿真、虚拟现实、计算几何、CAD/CAM等领域的关键问题之一，而实时性和精确性是衡量一个碰撞检测算法是否优越的重要标准。尽管国内外已经对碰撞检测问题做了许多有意义的工作，但是随着计算机软硬件及网络等技术的日益成熟，尤其是GPU并行计算技术的快速发展，不同规模程度场景下实时而又精确的碰撞检测问题逐步成为当前研究的热点。 针对大规模复杂场景的碰撞检测问题，本文首先从场景渲染入手，在详细了解OSG 渲染引擎的场景组织方式、渲染流程之后，利用新一代的三维图形渲染系统的功能特性，搭建一个高效的基于场景图的河北大学新校区校园漫游系统。进而在场景交互方面，通过深入研究基于图像的碰撞检测算法，提出了实时性更好的基于向指定平面投影、模板测试和深度测试的改进型图像空间碰撞检测算法，实现了虚拟校园漫游系统中对漫游角色模型与场景模型之间的快速碰撞检测。同时引入GPU并行计算，调高了碰撞检测的效率。 对于更加注重于碰撞检测精度的虚拟手术仿真系统来说，本文在基于距离的碰撞检测算法基础之上，通过扫描线确定模型间潜在碰撞区域内的刨分顶点、自适应面刨分、构造刨分三角形、判断刨分点到刨分三角形之间的距离实现了骨锯模型和头盖骨模型间的精确碰撞检测。该算法不仅能获得碰撞发生位置，还把碰撞区域局限在几个刨分顶点构成的多个刨分三角形之内，同时还继续引入GPU并行计算技术，优化了整个碰撞检测算法，缩短了计算周期。 关键词：虚拟现实碰撞检测 OSG GPU并行计算
智能计算-模拟退火算法(matlab实现)
模拟退火算法 摘要：阐述了模拟退火算法的基本原理及实现过程,运用MATLAB语言实现了该算法。并将其运用到解决旅行商问题的优化之中。数值仿真的结果表明了该方法能够对函数进行全局寻优,有效克服了基于导数的优化算法容易陷入局部最优的问题。该方法既可以增加对MATLAB 语言的了解又可以加深对模拟退火过程的认识,并达到以此来设计智能系统的目的。 关键词：模拟退火算法，全局寻优，搜索策略
simulatedannealing algorithm Abstract：This paper describes the basic principles and processes simulatedannealing algorithm, using MATLAB language implementation of the algorithm. And use it to solve the traveling salesman problem among optimization. Simulation results show that the method can be a function of global optimization, effectively overcome the derivative-based optimization algorithm is easy to fall into local optimum. This method not only can increase the MATLAB language can deepen understanding and awareness of the simulated annealing process, and in order to achieve the purpose of the design of intelligent systems. Keywords:simulatedannealing algorithm,Global optimization,strategy
Uni ty 中的碰撞检测方法
Unity 中的碰撞检测方法 碰撞检测技术是游戏和虚拟现实中最核心、最基本的技术。碰撞检测技术在游戏和虚拟现实场景中非常重要，它保证了真实世界的正确虚拟化。例如对于角色的控制欲规划，碰撞检测可以帮助角色避开场景中出现的障碍物。为使用户在虚拟场景中能够感受到自己确实在场景中，就需要能够实时地检测角色与障碍物之间的碰撞检测，并及时作出响应。然而在一个场景中，可能存在许多种不同类型的碰撞，这就要求有不同的碰撞检测方法来适应各种类型的碰撞。 目前，在虚拟现实技术中出现了很多种碰撞检测方法，其目的无非有３个： 检测模型之间是否发生碰撞； 预测即将发生的碰撞； 动态获取模型之间的距离。 在Unity 中主要有３种碰撞检测方法与上面的３个模型对应，分别是基本碰撞检测、触发器碰撞检测和光线投射。 无论是PC 端还是移动应用端，碰撞检测技术始终是程序开发的难点，甚至可以用碰撞检测技术作为衡量引擎是否完善的标准。好的碰撞检测技术要求对象在场景中可以平滑移动，同时还要满足精确性和稳定性，防止对象在特殊情况下发生违背常规的状况。例如，人物无缘无故被卡住不能前进，或者人物穿越了障碍物。目前，引擎Unity ，其功能非常强大，集成了强大的碰撞检测功能，其中一个显著特点就是跨平台游戏开发。 碰撞检测方法 碰撞检测定义 碰撞的发生无非是检测两个物体对象之间的物理接触，在Unity 中是使用碰撞器组件覆盖在物体表面，用来负责与其它物体之间的碰撞。这种从其它碰撞器检测和取得碰撞信息的方法称为碰撞检测。Unity 碰撞检测方法分类 在Unity 中，可以检测两个物体之间的碰撞，也可以检测特定碰撞器之间的碰撞，甚至可以使用光线投射预先检测碰撞。本文以一个角色与３D 物体的碰撞为例说明这３种碰撞方法的不同。 基本碰撞检测 在Unity 中，要实现碰撞检测，就必须给每个对象添加相应的碰撞器。默认情况下，Unity 会自动将碰撞器添加到创建的对象中，当然也可以自己添加碰撞器。判断角色是否和其它物体发生碰撞，可以使用Unity的角色控制碰撞器。Unity 专门有一个方法OnControllerColliderHit用来检测角色控制器和其它物体之间的碰撞，只需要将包含OnControllerColliderHit 的脚本绑定到角色控制器即可。 function OnControllerColliderHit （hit ： ControllerColliderHit）｛ ／／碰撞发生后的动作 ｝ 其中，hit 是一个ControllerColliderHit 类型变量，包含着碰撞发生时所有产生的信息。通过hit 变量，可以获知角色和哪一个物体发生了碰撞。通过记录碰撞时所产生的信息，角色可以做出真实的反应。
高校虚拟现实系统建设项目建议书
高校虚拟现实系统建设项目建议书
目录 一、项目提出背景 (5) 二、项目概述 (5) 三、建设内容 (6) 四、建设行业标准 (6) 五、建设要求 (7) 六、总体设计思路 (9) 七、情景模拟实训系统功能可行性分析 (9) 八、详细系统设计 (11) 8.1 应急管理情景模拟教学实训系统 (11) 8.1.1 分组讨论系统 (12) 8.1.2 教学显示系统 (12) 8.1.3 讨论发言系统 (12) 8.1.4 中央控制系统 (12) 8.1.5 视音频切换系统 (13) 8.1.6 摄像系统 (13) 8.1.7 情景模拟教学系统 (13) 8.1.8 流媒体平台 (13) 8.1.9 扩声系统 (14) 8.1.10 其他设备 (14) 8.2 媒体沟通情景模拟教学实训系统 (14) 8.2.1 教学显示系统 (16) 8.2.2 讨论发言系统 (16) 6.2.3 中央控制系统 (16) 8.2.4 视音频切换系统 (16) 8.2.5 摄像系统 (16) 8.2.6 情景模拟教学系统 (16)
8.2.7 扩声系统 (17) 8.2.8 灯光系统 (17) 8.2.9 其他设备 (17) 8.3 远程视频会议系统 (18) 8.3.1 丰富的显示手段 (19) 8.3.1.1 1920×1080的全高清视频效果 (19) 8.3.1.2 高清的数据内容显示 (20) 8.3.1.3 无损数字大屏显示 (21) 8.3.2 课件录制及历史资料点播 (22) 8.3.3 所见即所得的系统控制方式 (23) 8.3.4 全方位云台及周边设备的控制 (23) 8.4 数字化智能会议系统 (23) 8.4.1 设计特点 (23) 8.4.1.1 主要功能 (24) 九、参考效果图 (26)
(完整版)烟火检测算法
6.2 烟火检测算法的组成模块 运行烟火检测算法是为了确认在监测森林地区的相机的视野范围内是否有烟火的存在。这里提出的烟火检测算法由四个主要的子算法构成：（1）视图中缓慢移动物体的检测（2)烟色地区的检测（3）图像中上升物体的检测（4)阴影检测和消除阴影区域，在些子算法对于每一个n时刻输入的图像帧中x位置的像素都分别运用决策函数D1(x,n),D2(x,n),D3(x,n),D4(x,n)，选定高速率运算的算法是为了实现一个在标准个人电脑工作状况下的实时烟火检测系统。 子算法中的决策函数Di，i=1,...,m,不输出二进制的值如1（真）或者-1（假），但是输出代表每一个传入样本x的零均值实数。如果输出正（负）数，那么独立的算法判定出在相机观测范围内有（无）森林烟火。决策函数的输出值代表了了每个子算法的置信度。输出值越大，算法的置信度越高。 6.2.1缓慢移动物体的检测 视图中以相同速率运动的物体看起来在离相机距离远的地方比在离相机距离近的地方移动的要慢( 像素/秒）。假设在不同的背景图像Bfast（x,n）和Bslow（x,n)下把相机对焦，他们以不同的更新速率与现场通信【9】【65】，这里的x代表的是在第n帧图像中某个像素的位置。 在n+1帧时刻的背景图像B（x，n+1)是通过包含图像帧I（x，n）和背景图像B（x，n）的递推公式估算来的。公式如下： 此处的的I（x，n）指的是第n帧图像I中x X是固定的 X是移动的(6.1)
之间的一个常数。初始时，Bfast （x,0）和Bslow （x,0)可以取I （x ，0），固定的像素和移动的像素的定义见【19】。背景图像Bfast （x,n ）和Bslow （x,n)以不同的更新速率更新的方式如式6.1。在我们实现的算法中，Bfast （x,n ）取a=0.7每一帧更新一次，Bslow （x,n)取a=0,9每一秒更新一次。 通过比较两个不同的背景图像Bfast （x,n ）和Bslow （x,n)来检测在相机观测范围内的缓慢移动的物体【83】【9】【65】。如果在某一时间段两个图像中有实质的差异存在，那么就会有缓慢移动物体存在的警报产生，并且那个区域也会被标记。 表明第一个子函数置信度的决策函数输出值是由两个不同背景图像的差异决定的。决策函数D1（x ，n ）是如下定义的： （（ 这里的0
虚拟现实技术实验室的建设实施方案{项目}
校企共建——虚拟现实技术实验室建设方案 一、虚拟现实技术实验室（） 虚拟现实（）,也称虚拟实境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。 与传统的模拟技术相比，虚拟现实技术的主要特征是：操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟现实环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与虚拟仿真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息。 沉浸/临场感和实时交互性是虚拟现实的实质性特征，对时空环境的现实构想（即启发思维，获取信息的过程）是虚拟现实的最终目的。 虚拟现实技术的先进特性使得该项技术应用于各行各业的模拟仿真研究中，并切实有效地指导了生产实践。自从虚拟现实技术诞生以来，它已经在军事模拟、先进制造、城市规划/地理信息系统、医学生物等领域中发挥了巨大的经济、军事和社会效益。虚拟现实技术在不远的将来就会像当年的计算机一样应用于社会生产实践的各个领域，它与网络、多媒体将并称为21世纪最具应用前景的三大技术。
随着虚拟现实技术的成熟，人们开始认识到虚拟现实在教育领域的应用价值，它除了可以辅助高校的科研工作，在实验教学方面也具有利用率高，易维护等诸多优点。近年来，国内的许多重点高校都根据自身科研和教学的需求建立了虚拟现实技术实验室。 二、虚拟现实技术实验室的使用 利用虚拟现实技术，以数字化信息为基础，对学校的教学、科研、管理和生活服务等所有信息资源进行全面的数字化，最终实现教育的信息化，提高学校的办学水平和管理水平。 虚拟现实技术实验室主要从事虚拟现实技术、可视化技术、计算机网络、图形系统工具、图像信息处理、分布式系统和人工智能等领域的科学研究和技术开发。 1、院校教学科研。 建设教学、科研、技术人员结构合理的虚拟仿真实验教学团队，形成一支教育理念先进，学术水平高，教学科研能力强，实践经验丰富，勇于创新的虚拟仿真实验教学和管理队伍。 虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。虚拟仿真实验教学建设工作坚持“科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展”的指导思想，以全面提高高校学生创新精神和实践能力为
虚拟现实技术实验室的建设方案
校企共建——虚拟现实技术实验室建设方案1、虚拟现实技术实验室（The virtual reality laboratory） 虚拟现实（VR-Virtual Reality）,也称虚拟实境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境， 用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。 与传统的模拟技术相比，虚拟现实技术的主要特征是：操作者能够真正进入一个由计 算机生成的交互式三维虚拟现实环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与虚拟仿 真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息。 沉浸/临场感和实时交互性是虚拟现实的实质性特征，对时空环境的现实构想（即启发思维，获取信息的过程）是虚拟现实的最终目的。 虚拟现实技术的先进特性使得该项技术应用于各行各业的模拟仿真研究中，并切实有效地指导了生产实践。自从虚拟现实技术诞生以来，它已经在军事模拟、先进制造、城市规划/地理信息系统、医学生物等领域中发挥了巨大的经济、军事和社会效益。虚拟现实技 术在不远的将来就会像当年的计算机一样应用于社会生产实践的各个领域，它与网络、多媒体将并称为21世纪最具应用前景的三大技术。
随着虚拟现实技术的成熟，人们开始认识到虚拟现实在教育领域的应用价值，它除了 可以辅助高校的科研工作，在实验教学方面也具有利用率高，易维护等诸多优点。近年来，国内的许多重点高校都根据自身科研和教学的需求建立了虚拟现实技术实验室。 2、虚拟现实技术实验室的使用 利用虚拟现实技术，以数字化信息为基础，对学校的教学、科研、管理和生活服务等 所有信息资源进行全面的数字化，最终实现教育的信息化，提高学校的办学水平和管理水平。 虚拟现实技术实验室主要从事虚拟现实技术、可视化技术、计算机网络、图形系统工具、图像信息处理、分布式系统和人工智能等领域的科学研究和技术开发。 1、院校教学科研。 建设教学、科研、技术人员结构合理的虚拟仿真实验教学团队，形成一支教育理念先 进，学术水平高，教学科研能力强，实践经验丰富，勇于创新的虚拟仿真实验教学和管理队伍。 虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学
BIM和VR技术在建筑行业的结合
问题：在建筑行业，BIM和VR技术如何结合？ 建筑行业目前最大的痛点在于 “所见非所得”和“工程控制难”， 难点在于统筹规划、资源整合、具象化联系和平台构建。BIM+VR模式有望提供行业痛点的解决路径。 BIM 同时受益于国家政策支持、工业 4.0需求以及互联网技术进步的推动，是建筑工业化生产最核心的推动力之一。VR在BIM的三维模型基础上，加强了可视性和具象性。通过构建虚拟展示，为使用者提供交互性设计和可视化印象。 尽管建筑设计行业一般会提供简单的三维模型，但这些模型往往集中于建筑外观的描绘，而且往往忽略建筑过程中具体的材质、空间设计和管线布置等问题，所以施工效果往往难以完全贯彻设计理念。 欧美知名建筑设计公司目前已在建筑设计模型测试中使用VR技术，英国IVRNATION 公司根据 TyHedfan 公司在南威尔士设计的住宅搭建了VR模型，模型真实度达到90%。 我国VR设备在地产建筑行业上已初步形成具体应用主要集中于样板房展示，例如指挥家科技有限公司的 VRoom交互式虚拟现实VR样板房。? 相比于传统 CAD 设计和孤立的基础 BIM 软件，系统化的 BIM 平台具有强大的整合能力，涵盖了公司供应链、人力管理、在线监理、成本规划等多个方面。 在整合后的 BIM 系统中图纸可以以立体化状态存储，各部门可直接查阅施工状态、进度和质量，从而能够有效分工，权责分明。从客户角度，施工的部件可依照用户个性需求更新，更易了解。 尽管 BIM 系统在直观展示方面较 CAD 系统已经有所提升，但具体施工效果仍处于三维效果的初级阶段，具象化能力有限。在具体施工中，施工部门可能仍然对各部件在图纸中的具体位臵不够明确。如果搭载了 VR 技术，BIM 系统就能提供沉浸式体验，从而有效提高资源整合能力，提高产品的竞争能力。 设计平台+VR组合： 未来将成为泛设计企业核心竞争力之一 1.BIM+VR未来对建筑设计的革命性推动力量主要在四个方面： 2.BIM建模渲染真实度提升 3.VR动作捕捉精度和显示分辨率提升