检索结果-南通市图书馆

作者：李皓明天津科技大学

学位级别：硕士

虚拟实验室（Virtual Laboratory）是现实科学理论和实验的计算机仿真虚拟镜像,是为了实现远程教学、实验学习、科研创新等活动,使用计算机技术、分布式通信技术和虚拟仿真技术构建的存在与计算机中的电子实验室,随着电子技术与各种计... 详细信息

虚拟实验室（Virtual Laboratory）是现实科学理论和实验的计算机仿真虚拟镜像,是为了实现远程教学、实验学习、科研创新等活动,使用计算机技术、分布式通信技术和虚拟仿真技术构建的存在与计算机中的电子实验室,随着电子技术与各种计算机技术的发展,虚拟实验室开始向沉浸式虚拟现实实验室发展,虚拟现实技术（Virtual Reality,缩写为VR）,又称灵境技术,是应用了多种高尖端计算机技术的综合技术,虚拟现实技术的火热带给了虚拟实验室新的突破。本课题使用htc vive虚拟现实设备,在Unity3d游戏引擎上构建沉浸式色彩学虚拟实验室。首先对课题的研究背景、研究目的与意义、国内外发展现状进行调研,了解了使用虚拟现实技术开发虚拟实验室所需的技术、主流的开发软件和开发工具;进行了需求分析,并根据需求分析设计VR虚拟实验室核心的功能模块,然后介绍了本系统的技术路线;收集与制作素材,使用PhotoShop进行贴图的制作,用Premiere进行视频处理,3dMax进行模型和模型动画的制作,再到Unity中搭建场景;在Unity中实现色彩学虚拟实验室的各个功能,并进行最终测试,最后发布到PC端完成沉浸式色彩学虚拟实验室的开发。本课题所构建的色彩学虚拟实验室,应用了空间定位技术、图像渲染技术、沉浸式技术、人机交互等技术丰富实验室的体验效果,能够让学生在沉浸式虚拟环境中进行基础理论知识的学习、实战实验演练和在色彩学历史展览馆中虚拟漫游,使用虚拟现实技术增加了系统的沉浸感与交互性,让虚拟的实验和学习更加具有趣味性,这种全新的交互体验使得学生更能够集中注意于虚拟实验室,提高了学生的学习兴趣和学习效率,加强了学生的实战实验能力,本系统可以作为高校色彩学课堂的辅助工具,帮助学生更好地了解印刷色彩学这门课程。未来这种沉浸式的虚拟实验室必将成为高校开发使用虚拟实验室的趋势。

关键词： htc vive 色彩学虚拟实验室虚拟漫游

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基于VR的虚拟液压实验系统设计与开发

基于VR的虚拟液压实验系统设计与开发

作者：宋辛辛西安工程大学

学位级别：硕士

虚拟现实（Virtual Reality）技术因具有沉浸感高、交互性强及多感知性等优点,而被广泛应用于医学、工业制造、航空航天、教育等领域。而自2020年以来,为应对新冠疫情对传统课堂的影响,全国陆续开展线上教学,但实验类课程由于受到实验... 详细信息

虚拟现实（Virtual Reality）技术因具有沉浸感高、交互性强及多感知性等优点,而被广泛应用于医学、工业制造、航空航天、教育等领域。而自2020年以来,为应对新冠疫情对传统课堂的影响,全国陆续开展线上教学,但实验类课程由于受到实验场地和实验器材影响无法正常教学,因此,如何将虚拟现实技术与实验类课程教学有机结合成为仿真教学领域亟待解决的问题。液压实验教学是机械专业教学领域中的重要一环,而传统液压实验课程不仅受限于成本问题导致的实验器材种类和数量有限,还易受限于时间和空间。因此,以htc vive作为交互工具,以液压元件拆装实验和液压回路实验为研究对象,采用“分而治之”的思想,对液压元件装配序列规划、层次包围盒算法、三维空间管路绘制算法等关键技术展开研究,开发了虚拟液压实验系统,论文主要工作如下:（1）提出了一种基于层次化割集算法的虚拟液压元件拆装实验方案。针对液压元件装配的不可逆性和虚拟拆装对装配序列可行性的需求,利用层次化割集法求解可行装配序列,并建立装配序列评价模型,从而确定最优拆装序列,为虚拟液压元件拆装实验提供依据。（2）设计了一种应用于虚拟液压实验的AABB层次包围盒与Mesh包围盒碰撞检测算法。在虚拟液压实验场景中,阐述了AABB层次包围盒的建立与更新步骤,设计了图元间的接触测试方法,并将液压元件的接触点坐标输出,对比发现该算法可有效提高液压元件装配时碰撞检测精度。（3）提出了基于NURBS曲线的三维空间管路绘制算法和基于粒子系统的油液流动模型。针对三维空间管路实时连接问题,将NURBS曲线与网格建模方法结合,建立基于NURBS曲线的三维空间管路算法;针对液压元件工作原理展示问题,分析粒子生成流程并设定粒子属性参数和流动区域,以斜轴式轴向柱塞泵为例,利用MGS Mechniery模拟运动副间的运动规律,从而为液压元件工作原理动态演示提供新方法。（4）开发了基于VR虚拟液压实验原型系统。在对系统关键技术研究和功能设计的基础上,以htc vive虚拟现实手柄和头盔显示器为交互工具,从液压元件拆装实验、液压回路实验和教学测评三个模块进行设计,开发了一套基于VR的虚拟液压实验原型系统,为液压实验教学提供了一种有效的辅助手段。

关键词：虚拟现实技术液压实验教学层次化割集法碰撞检测算法 htc vive

基于用户体验的虚拟现实交互设计研究——以作战指挥系统中的操控系统为例

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基于用户体验的虚拟现实交互设计研究——以作战指挥系统中的操控...

作者：张静华中科技大学

学位级别：硕士

随着计算机仿真技术的不断发展,基于虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术构造的各种仿真平台得到了极大的发展。目前多家厂商的硬件设备层出不穷,但设备还没有形成标准化的交互模式,比如凝视交互、手势交互、手柄交互等。很多VR产品... 详细信息

随着计算机仿真技术的不断发展,基于虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术构造的各种仿真平台得到了极大的发展。目前多家厂商的硬件设备层出不穷,但设备还没有形成标准化的交互模式,比如凝视交互、手势交互、手柄交互等。很多VR产品的交互界面仍沿用了二维界面的设计方法,用户体验欠佳,VR环境的交互设计方法需要进一步研究。首先,本文基于现有虚拟现实与交互设计概念,分析VR交互界面中不同于传统二维界面的特征及应用现状,总结其中存在的问题与不足。并对VR手柄中的触碰式交互方式和射线交互方式的用户体验进行度量研究,设计了相关实验,对客观数据和主观评分进行统计学分析以量化用户体验。实验结果表明:触碰式交互方式更适用于近距离精确界面交互,射线交互适合远距离精确界面交互。其次,本文对触碰式交互方式中用户的交互状态进行了分析,为得到更好的用户体验,设计并提出了2种适合虚拟交互的反馈方式:视觉反馈、手柄触觉反馈。然后对视觉反馈和手柄触觉反馈的用户体验进行了度量研究,实验结果表明:视觉反馈中的界面前移放大反馈和高亮手柄轮廓反馈能较好的提示用户,手柄触觉反馈中有力反馈的情况下用户认为更能模拟真实环境下的触碰效果,用户体验更好。最后,以海军指挥分析系统中的操控系统为设计案例,基于Unity 3D引擎和htc vive头戴式设备,结合实验研究结论对系统进行了整体设计。并通过可用性测试验证了反馈对提升用户体验的有效性,为今后的虚拟指挥系统相关设计提供新的思路与方法。

关键词：虚拟现实用户体验交互反馈 htc vive

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基于手势交互的装配仿真系统研发

基于手势交互的装配仿真系统研发

作者：陈书骐北方民族大学

学位级别：硕士

目前的装配仿真系统虽能将用户带入到虚拟环境中,但仍需用户手持辅助设备才能进行相应操作,对用户来说是一种负担。随着虚拟现实技术不断进步,人们已不满足于目前的交互体验,对交互方式又提出了新的要求。针对该需求,本课题以宁夏某公... 详细信息

目前的装配仿真系统虽能将用户带入到虚拟环境中,但仍需用户手持辅助设备才能进行相应操作,对用户来说是一种负担。随着虚拟现实技术不断进步,人们已不满足于目前的交互体验,对交互方式又提出了新的要求。针对该需求,本课题以宁夏某公司使用的一种机械手爪为装配对象,借助虚拟现实辅助设备htc vive,开发了一个基于手势交互的装配仿真系统,用户除了能在虚拟环境中学习手爪的拆装过程外,还能利用手势操控零件来进行手爪的拆装训练,增强了人机交互的体验感。本课题完成的工作主要有两项:1.对本课题的装配对象——机械手爪进行三维建模和装配工序设计。由于机械手爪包含的零部件数量较多,通过分析其结构特征来对机械手爪进行拆分,然后利用建模软件Solid Works,按照机械手爪各个组成部分的零部件的真实尺寸创建三维模型,并导入到渲染软件3DS Max进行重新渲染和优化,最后参照机械手爪的装配工序对交互的拆装操作进行规划。2.人机交互的设计与实现。根据虚拟环境下机械手爪拆装交互的特点,对系统的交互需求进行分析,设计了一套交互手势动作,包括人物在场景中的漫游、人手对零部件的抓取、移动、释放、旋转以及切换场景等操作手势,并详细介绍了每个手势动作的设计和实现。

关键词：装配仿真虚拟现实 htc vive 手势交互三维建模

基于Unity3D的VR交互场景设计与运行监控

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基于Unity3D的VR交互场景设计与运行监控

作者：邓德荣华南理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着虚拟现实技术的持续火热,越来越多的虚拟现实设备被推出,各种各样的VR应用也被开发出来且应用于各行各业之中,丰富了人们的生活。用户对于VR应用的体验要求也越来越高,因此如何提高VR应用的质量和用户体验成为了开发者亟待... 详细信息

近年来,随着虚拟现实技术的持续火热,越来越多的虚拟现实设备被推出,各种各样的VR应用也被开发出来且应用于各行各业之中,丰富了人们的生活。用户对于VR应用的体验要求也越来越高,因此如何提高VR应用的质量和用户体验成为了开发者亟待解决的问题。对运行在用户环境中的VR应用进行监控,进而分析VR应用的性能表现以及用户行为,是解决问题的有效途径之一。本文对当前VR技术的应用与监控状况进行研究,基于Unity3D游戏引擎及虚拟现实设备htc vive,设计了一个VR交互场景,并提出一套VR应用运行监控方案。本文的主要工作包括以下三个部分:(1)VR交互场景的设计与实现。该VR交互场景具备通用的交互行为功能,包括全视角观察、人物视角移动、物体触碰、物体拾取、物体使用和菜单交互;(2)VR监控SDK的设计与实现。该监控SDK通过在VR应用场景中挂载监控脚本,对运行在用户环境中的VR应用进行用户设备信息、运行时性能信息、崩溃异常信息和用户行为信息的采集,并上报到数据分析中心;(3)数据分析中心的设计与实现。数据分析中心接收存储VR监控SDK上报的数据,并对数据进行聚合统计与算法分析,以可视化图表的形式生成监控报告,帮助开发者了解VR应用运行状况和分析用户行为。最后,本文将所实现的VR交互场景作为测试案例,详细介绍VR应用运行监控方案的使用流程,并对数据分析中心提供的监控报告进行说明,验证该方案的有效性。

关键词：虚拟现实应用监控 Unity3D htc vive

基于VR的虚拟三维数字校园漫游系统设计与实现

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基于VR的虚拟三维数字校园漫游系统设计与实现

作者：张洪鑫天津师范大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的不断发展,虚拟现实技术也在逐渐发展,基于虚拟现实的漫游系统已成功应用于工业模拟领域、城市规划领域、人才培训领域和远程教育领域等。本文以天津师范大学虚拟三维数字校园漫游系统的设计与实现为例。基于Unity3D开... 详细信息

随着计算机技术的不断发展,虚拟现实技术也在逐渐发展,基于虚拟现实的漫游系统已成功应用于工业模拟领域、城市规划领域、人才培训领域和远程教育领域等。本文以天津师范大学虚拟三维数字校园漫游系统的设计与实现为例。基于Unity3D开发平台作为漫游系统的主要开发平台。以htc vive的硬件平台进行场景漫游系统的开发。以3Ds Max的三维模型创建技术用于虚拟漫游系统场景搭建中的三维模型。解决了虚拟漫游系统中场景搭建效果不佳、沉浸性不足、模型制作慢等问题,虚拟校园漫游系统的开发得以成功地实现。该系统实现了大学校园沉浸的、立体的的虚拟漫游,可以达到学校宣传的需求。本文主要做了以下内容:1.创建三维虚拟场景。利用3Ds Max软件实现了真实校园场景的三维建模,通过MaxScripts脚本建模技术、毛发系统建模技术、多边形建模技术等实现了地形、建筑物、植被(草地、树木)的建模,增强了场景的真实度。2.以Unity3D为开发平台,实现对虚拟校园系统进行开发与场景集成,包括模型导入、灯光添加,为对象添加物理特性,结合C#语言开发等。3.以htc vive为硬件平台,实现漫游系统的相机视角实时转换功能,并在虚拟现实头戴式显示器(HMD)中构建沉浸的空间,结合Lighthouse基站与Unity3D实现用户在场景的漫游。

关键词：虚拟现实 htc vive 建模技术漫游设计

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基于VR的箱体零件虚拟加工教学系统开发

基于VR的箱体零件虚拟加工教学系统开发

作者：李洪营山东建筑大学

学位级别：硕士

传统虚拟零件加工教学系统的人机交互方式大多数为桌面式教学系统,用户通过使用鼠标点击用户界面,将用户指令输入教学系统,系统根据指令做出反馈的方式完成加工过程。这种交互方式使学员和计算机系统成为两个独立的个体,沉浸感较差,学... 详细信息

传统虚拟零件加工教学系统的人机交互方式大多数为桌面式教学系统,用户通过使用鼠标点击用户界面,将用户指令输入教学系统,系统根据指令做出反馈的方式完成加工过程。这种交互方式使学员和计算机系统成为两个独立的个体,沉浸感较差,学员无法体验真实的机床操作的感觉,从而不能达到想要的效果。为了解决上述问题,本文提出采用可使沉浸感加强的沉浸式头盔显示器来提高教学系统的沉浸感,借助数据手套进行人机交互,人手做出的手势通过传感器传输到系统内,控制虚拟手操作机床。具体的研究工作如下:首先,对箱体零件虚拟加工教学系统进行需求及结构分析,根据需求分析进行系统总体设计,选择系统开发平台,对系统中进行虚拟现实交互的硬件设备进行简单介绍。其次,分析箱体零件加工工艺特点,针对其工艺特点制定加工工艺流程,针对该工艺流程分析应该使用何种机床、刀具、夹具。对所需立式铣床、卧式铣床、钻床、镗床等机床及其刀具、夹具进行几何建模与优化,根据工艺流程放置机床位置,形成箱体零件加工生产线。第三,交互系统的设计,根据虚拟现实环境下箱体零件加工特点及系统功能需求的分析,结合数据手套与htc vive头盔的优势,设计了一套人机交互手势,在系统中由虚拟手替代真实手与虚拟物体进行交互,实现加工过程。最后,构建一个完整的虚拟现实环境下的箱体零件虚拟加工教学系统。分析教学系统涉及的关键技术,包括碰撞检测技术,手势识别技术等,分析系统交互过程中遇到的虚拟手与零件干涉问题的解决方案,对用户活动范围较小及如何准确放置模型的方法进行研究,并提出相关解决方案,设计人机交互界面,阐述视频播放功能、语音提示功能及仿真运动实现方法。实验结果表明,本课题的研究成果对以后此类项目有很大的借鉴意义,对学生系统学习箱体零件的加工及相关机床的操作具有很大的教育意义,一定程度上解决了高校设备不足的问题。

关键词： VR教学箱体零件虚拟加工数据手套 htc vive

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基于VR的虚拟电厂漫游系统的研究与实现

基于VR的虚拟电厂漫游系统的研究与实现

作者：赵亚琳内蒙古大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的发展,虚拟现实逐渐渗透并改变着每一个行业领域。由于电厂操作的复杂性,对于操作人员的业务熟练程度有着更高的要求。传统的培训主要采用图片和视频展示等方式进行,无法接触到生产实际,对于电厂整体设备布局仍然没有清... 详细信息

随着计算机技术的发展,虚拟现实逐渐渗透并改变着每一个行业领域。由于电厂操作的复杂性,对于操作人员的业务熟练程度有着更高的要求。传统的培训主要采用图片和视频展示等方式进行,无法接触到生产实际,对于电厂整体设备布局仍然没有清晰的认知,培训效率低下。考虑到以上种种弊端,本文以某电厂为例,通过对各种技术的发展应用进行分析,提出将虚拟现实技术与岗前培训等思想相结合,设计了基于VR的虚拟电厂漫游系统。生成高度逼真、沉浸式的三维虚拟场景,并通过htc vive设备进行虚拟电厂车间的全景漫游和交互,让用户仿佛置身于真实的电厂环境中,有效解决传统培训的不足,提高企业效率。本文的研究工作主要有以下五个方面:(1)通过调研分析,确定了系统的研究方向和总体架构,包括系统软硬件技术的选择、需求分析和开发流程等。(2)采用八叉树场景划分法和LOD(Levels of Detail)细节层次模型技术,节省存储空间,加快渲染速度,实现电厂大规模场景的快速可视化。(3)将人工智能引入三维模型的碰撞检测中,创建模型物体的OBB(Oriented Bounding Box)包围盒,用粒子群搜索算法快速找到碰撞物体对,提高碰撞检测效率。(4)基于OSG(Open Scene Graph)三维引擎,以C++为开发语言,对虚拟电厂进行场景设计和渲染。(5)借助htc vive设备,实现虚拟电厂全方位的自主漫游和瞬移漫游,并通过操控手柄实现设备模型的拾取等功能。本文所研究的基于VR的虚拟电厂漫游系统,有效解决了传统培训空间感不足的缺点,实现二维画面到三维虚拟仿真系统的跨越,提高培训质量和效率。

关键词：虚拟现实 OSG htc vive 碰撞检测漫游交互

基于“人—机—环”的虚拟综采工作面人机交互系统设计与实现

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基于“人—机—环”的虚拟综采工作面人机交互系统设计与实现

作者：温利强太原理工大学

学位级别：硕士

综采工作面是煤矿生产的主要环节,也是事故发生的高危区域。目前对于综采工作面的智能化研究已经取得了很大的进步,也实现了初步应用,大幅减少了作业人员的数量,但还是不能达到令人满意的程度。因此关于综采工作面的研究对智慧矿山和少... 详细信息

综采工作面是煤矿生产的主要环节,也是事故发生的高危区域。目前对于综采工作面的智能化研究已经取得了很大的进步,也实现了初步应用,大幅减少了作业人员的数量,但还是不能达到令人满意的程度。因此关于综采工作面的研究对智慧矿山和少人化、无人化绿色生产的实现具有十分重要的意义。虚拟现实技术作为新兴的技术手段,具有沉浸性、交互性和多感知性的特点,是数字孪生智采工作面构建的支撑技术。结合虚拟现实技术与综采工作面生产的特点,运用虚拟现实技术从人-机-环全方位构建虚拟综采工作面并实现人机交互,是实现煤矿的无人化生产的一种很好的方法。本文通过需求分析的方法对虚拟综采工作面人机交互系统进行了需求分析与架构设计,通过虚拟现实技术搭建了基于人-机-环的全景虚拟综采工作面场景,实现了界面交互、人物漫游、设备操作和大范围传送等功能,并利用htc vive交互设备提高系统的沉浸性,最后完成了对虚拟综采工作面人机交互系统的设计与实现,将虚拟现实与综采工作面的技术结合进行了实践。主要工作和研究成果如下:(1)基于需求分析的方法,在对虚拟综采工作面人机交互系统进行总体设计的过程中,确立了系统的设计目标,从功能性需求和非功能性需求两方面分析了系统的相关需求,并以此为依据对系统的整体架构进行了框架的设定,确定了系统的软硬件设计,建立了系统的设计与实现总体的框架。(2)基于“人-机-环”的场景构建原理,得出了虚拟综采工作面场景的构建方式。利用3ds Max等建模软件对人物、设备、巷道等进行了建模贴图,并进行了人物骨骼蒙皮和动作的制作,利用Unity3D从声音、光照和粒子特效三方面进行了矿井的环境仿真,完成了虚拟综采工作面全景构建,为系统的构建奠定了良好的基础。(3)基于人机交互理论与虚拟现实技术,构建了虚拟综采工作面人机交互系统。利用UGUI设计了系统的交互界面,实现了虚拟矿工人物在虚拟场景中的多种方式漫游方式和设备介绍,用UI界面交互和手动交互两种方式实现了液压支架操作的功能,最终完成了系统人机交互的开发。(4)基于htc vive交互设备,对系统的人机交互方式进行了拓展,使用户能够通过手柄对系统进行操作,并解决了用户易受外部干扰的问题。在系统发布后,对系统进行了完整的功能测试和基于Unity3D的Profiler的性能测试,得到了比较满意的测试结果,验证了系统的设计与功能,并基于用户测试法对系统进行了定性与定量两方面的用户体验分析,对系统的人机交互设计与用户体验进行了实验验证。本文通过对虚拟综采工作面人机交互系统的研究,提出了虚拟综采工作面人机交互系统的设计方案,实现了人机交互的相关功能,完成了对系统的设计与实现,为综采工作面与虚拟现实技术的结合奠定了一定的基础,为数字孪生和CPS的虚实交互技术提供技术支撑。

关键词：虚拟现实综采工作面人机交互人-机-环 htc vive

基于VR技术的人类三维空间导航能力测试研究

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基于VR技术的人类三维空间导航能力测试研究

作者：陈晓德长安大学

学位级别：硕士

传统的认知心理学研究和空间导航能力测试研究使用真实的物理环境或PC端进行相关实验,满足不了便捷的实验数据获取、复杂环境的可视化和真三维的需求。研究人员更希望构建一个方便可控且具有逼真可视化、能与虚拟场景交互的虚拟环境用... 详细信息

传统的认知心理学研究和空间导航能力测试研究使用真实的物理环境或PC端进行相关实验,满足不了便捷的实验数据获取、复杂环境的可视化和真三维的需求。研究人员更希望构建一个方便可控且具有逼真可视化、能与虚拟场景交互的虚拟环境用于空间导航能力测试实验研究。基于VR技术的人类三维空间导航能力测试研究以传统的空间导航能力测试实验理论为基础,结合虚拟现实技术的构想性、沉浸性和交互性等特点,创造出一种新颖的空间导航能力测试实验方法。本文具体工作如下:第一部分,分析传统的空间导航能力测试实验所采用的实验环境和实验方法,找到现有方法在测试环境搭建成高、不易控制以及测试数据收集困难等方面存在的不足,设计并实现基于VR的三维空间导航能力测试系统。在虚拟测试系统设计中为减少碰撞检测引起的性能消耗,本文提出了一种混合层次包围盒与Mesh Collieder碰撞检测算法,有效提高了基于虚拟环境的导航能力测试性能。第二部分,对基于VR技术的人类三维空间导航能力测试的可行性进行验证。为满足实验验证的需要,首先分析了《空间焦虑量表》,利用SPSS对量表中的项目进行了可行性、效度和信度分析,从而验证该量表的可行性。然后征集志愿者,让志愿者参加空间导航能力测试实验,利用SPSS对实验结果进行分析,最后将得到的结果与之前的研究对比分析,结果表明本文设计的虚拟道行能力测试系统可行且有效。综上所述,本文将虚拟现实技术与心理学空间导航能力测试实验结合,尝试设计出了一种基于VR技术的人类三维空间导航能力测试实验方法,为心理学探索空间导航能力提供了一种新的途径。

关键词：虚拟现实碰撞检测空间导航 htc vive