虛擬現實與增強現實技術

虛擬現實和增強現實技術目前在智能製造中得到了越來越多的應用。本書重點介紹在應用此類技術涉及的關鍵技術，包括繪制技術、人機交互技術、開發平臺特別是幾何引擎和動力學引擎等，對於其在智能製造中的典型應用給予了專門介紹。書中大部分案例都取自作者所在課題組實際開發的工程實例，是一本理論與實用兼顧的參考工具書。

Contents目錄

第1章緒論00

1．1VR與AR的概念00

1．1．1VR與AR的定義00

1．1．2VR與AR的發展簡史00

1．1．3VR和AR的研究現狀00

1．1．4VR與AR的聯系與區別0

1．2VR與AR的系統組成與分類0

1．2．1VR系統組成0

1．2．2VR系統分類0

1．2．3VR系統硬件設備0

1．2．4AR系統組成0

1．2．5AR系統分類0

1．2．6AR系統硬件設備0

1．3VR技術與AR技術的應用領域0

1．3．1VR技術的應用0

1．3．2AR技術的應用0

參考文獻0

第2章虛擬現實圖形學基礎0

2．1模型表達和交換0

2．1．1模型表達0

2．1．2模型交換0

2．2繪制基本原理0

2．2．1模型幾何變換0

2．2．2空間投影0

2．2．3光照模型0

2．2．4著色器0

2．2．5紋理映射0

2．3高級繪制技術0

2．3．1模型簡化與LOD技術0

2．3．2光線追蹤0

2．3．3粒子系統0

2．3．4環境映射0

2．3．5光子映射0

參考文獻0

第3章大數據量幾何模型的繪制0

3．1大規模復雜CAD模型的預處理方法0

3．1．1大規模CAD面片模型的場景組織結構0

3．1．2具有模型裝配層次信息的BVH構建方法0

3．1．3面向GPU的模型數據高效壓縮算法0

3．1．4實例分析0

3．2基於模型度量的可見性剔除和LOD自適應繪制算法0

3．2．1模型剔除0

3．2．2模型度量0

3．2．3基於模型度量的可見性剔除0

3．2．4基於模型度量的LOD自適應繪制0

3．2．5實例分析0

3．3基於小波的多分辨率稀疏體素數據壓縮和實時繪制算法

3．3．1背景介紹

3．3．2基於小波的稀疏體素繪制屬性壓縮

3．3．3基於小波的稀疏體素實時繪制算法

3．3．4實例測試

3．4沉浸式環境立體繪制優化

3．4．1背景介紹

3．4．2基於單相機視覺的頭部位置跟蹤

3．4．3頭部和視點的位移映射

3．4．4左右立體圖像的快速生成

3．4．5實例分析

參考文獻

第4章增強現實三維註冊基礎

4．1攝像機模型

4．1．1坐標系定義

4．1．2坐標系轉換

4．1．3攝像機標定

4．2透視投影

4．2．1投影變換

4．2．2投影不變量

4．3三維註冊

4．3．1基於硬件傳感器的跟蹤註冊

4．3．2基於二維標識的跟蹤註冊

4．3．3基於自然特徵的無標識跟蹤註冊

參考文獻

第5章面向製造場景的增強現實三維註冊

5．1基於線條特徵的三維註冊相關研究

5．1．1基於線條形狀

5．1．2基於硬件傳感器

5．1．3基於拓撲結構

5．2基於直線條特徵與移動設備傳感器的初始化註冊方法

5．2．1基於移動設備傳感器的旋轉矩陣求解

5．2．2基於線條匹配的平移向量求解

5．2．3三維空間豎直線條提取

5．2．4實例分析

5．3基於直線條特徵的位姿實時跟蹤方法

5．3．1RAPiD方法

5．3．2問題與改進

5．3．3基於直線條特徵的位姿實時跟蹤方法

5．3．4實例分析

5．4基於輪廓特徵的初始化註冊方法

5．4．1輪廓提取與預定位

5．4．2旋轉矩陣求解

5．4．3平移參數校正

5．4．4實例分析

5．5基於一般線條特徵與VISLAM的位姿實時跟蹤方法

5．5．1RAPiD方法優化

5．5．2基於線條特徵與VISLAM的混合跟蹤

5．5．3實例分析

5．6基於線條特徵的增強現實裝配輔助原型系統

5．6．1基於移動終端觸控交互的線條模型及控制點自動提取

5．6．2基於線條模型引導的快速準確初始化

5．6．3原型系統

參考文獻

第6章內核引擎與開發平臺

6．1內核引擎

6．1．1幾何造型內核

6．1．2繪制引擎

6．1．3動力學引擎

6．2開發平臺

6．2．1Unity 3D

6．2．2Unreal Engine

6．2．3Metaio

6．2．4Vuforia

6．2．5ARKit

參考文獻

第7章VR/AR與數字孿生

7．1數字孿生簡介

7．1．1數字孿生的發展歷程

7．1．2數字孿生在製造中的應用

7．2典型案例: 數控加工中的數字孿生+VR技術

7．2．1數字孿生系統總體架構

7．2．2加工過程幾何模擬算法

7．2．3離散幾何模型的三維可視化

7．2．4驗證環境和典型零件

7．3典型案例: 飛機裝配中的數字孿生+AR技術

7．3．1基於AR的線纜接頭裝配過程可視化

7．3．2基於AR的支架安裝狀態檢測

7．3．3基於雲服務的裝配狀態監控集成控制系統

7．4典型案例: 發動機裝配中的數字孿生+VR技術

7．4．1多元傳感融合測量系統

7．4．2發動機裝配信息融合與可視化軟件系統

參考文獻

第8章VR/AR在製造領域中的應用

8．1產品設計

8．1．1虛擬設計

8．1．2虛擬樣機

8．2運營管理

8．2．1生產系統的運行模擬

8．2．2數字工廠

8．3製造過程

8．3．1增材製造

8．3．2虛擬裝配與維修

8．3．3質量檢測

8．3．4工業模擬

參考文獻