虛擬現實與增強現實

數字化技術是智能製造的核心，基於VR/AR的可視化技術則是智能製造的先進載體。介紹基於VR/AR在數字化設計的可視化技術；製造過程的人機交互、虛擬裝配、數據可視化技術；以及智能製造的水平集成和垂直集成中VR和AR關鍵技術；並介紹應用和開發技術，介紹應用實例。本書主要內容包括：介紹基於VR/AR的數字化製造的基礎理論與技術支撐體系；然後給出關鍵支撐技術和使能技術；從智能製造的設計、製造、服務的全生命周期角度，展開行業領域的VR/AR的智能製造應用新方法；最後介紹國內外主流的工具集，開發工具和實施方法。

目錄

第1章虛擬/增強現實技術基礎

1.1概念與發展歷史

1.1.1定義

1.1.2VR/AR的特點

1.1.3VR/AR的發展

1.2VR/AR的沉浸原理

1.2.1深度暗示

1.2.2自然人機交互

1.2.3虛實融合

1.3VR/AR系統與組成

1.3.1VR系統

1.3.2AR系統

1.4面向製造的VR/AR典型應用

習題

參考文獻

第2章三維幾何表達與處理

2.1三維模型數據及處理

2.1.1概述

2.1.2三維多邊形網格

2.1.3三維點雲

2.2常用的三維網格模型文件

習題

參考文獻

第3章三維虛擬場景

3.1坐標系與坐標變換

3.1.1坐標系統

3.1.2坐標變換

3.2三維場景圖

3.2.1一個簡單三維場景

3.2.2場景圖數據結構

3.2.3場景圖的基本要素

3.2.4場景圖累積變換矩陣

3.3AR場景的虛實融合

3.3.1虛實融合概述

3.3.2相機標定技術

3.3.3虛實場景註冊技術與跟蹤技術

3.4場景優化

3.4.1概述

3.4.2模型優化

3.4.3場景結構優化

3.4.4場景加載優化

習題

參考文獻

第4章真實感渲染

4.1圖形渲染流程概述

4.2模型、視圖與投影變換

4.3光柵化

4.4著色

4.4.1光源

4.4.2光線表示

4.4.3光照模型

4.5紋理

4.5.1紋理定義

4.5.2紋理映射

4.6使用Unity進行真實感渲染

習題

參考文獻

第5章運動模擬與動畫

5.1電腦動畫概述

5.2基於關鍵幀的模擬動畫

5.2.1關鍵幀動畫基本方法

5.2.2關鍵幀動畫應用

5.3基於物理的模擬動畫

5.3.1粒子

5.3.2剛體運動

5.3.3柔性體模擬

5.4基於運動學的機構模擬動畫

5.4.1正向運動學計算

5.4.2逆運動學計算

5.4.3虛擬人運動模擬方法

習題

參考文獻

第6章工程數據可視化

6.1數據可視化概述與基本流程

6.1.1概述

6.1.2可視化流程

6.2科學計算可視化

6.2.1有限元分析數據表示

6.2.2標量場可視化

6.2.3矢量場可視化

6.2.4多物理場可視化

6.2.5基於VTK的可視化

6.3信息可視化

6.3.1信息可視化概述

6.3.2信息可視化方法

6.4數據可視化與虛擬場景融合

習題

參考文獻

第7章人機交互技術

7.1人機交互概述

7.1.1概念

7.1.2流程

7.1.3技術發展

7.2人機交互輸入設備與原理

7.3人機交互輸出界面

7.4人機交互關鍵技術

7.4.1選擇與操作

7.4.2漫游

7.4.3用戶界面設計

7.5案例： 人機交互式虛擬維修訓練

習題

參考文獻

第8章VR/AR開發方法

8.1VR/AR開發概述

8.1.1VR/AR應用類型

8.1.2系統工程方法

8.2利用Unity進行系統開發

8.2.1使用PTC Vuforia軟件包

8.2.2使用蘋果ARKit軟件包

8.2.3使用谷歌ARCore軟件包

8.2.4使用微軟MRTK軟件包

8.3利用OpenSceneGraph進行開發

8.4基於WebXR的開發

習題

參考文獻

附錄術語簡表