全景漫游虚拟仿真通用平台的开发与设计

随着科技的飞速发展,虚拟现实技术在教育领域的应用逐渐普及。全景漫游技术作为其中的一种重要技术,已经广泛应用于各学科的教育教学。然而,现有的全景漫游技术软件设计大多不具备跨学科的通用性,给教育领域的应用带来了一定的局限性。为了解决这一问题,本项目致力于设计开发一个全景漫游虚拟仿真通用平台。该平台将通过合理的架构设计来大幅降低对硬件资源的需求,从而降低高校在虚拟仿真方面的投入成本。同时,该平台将提供丰富的教育教学资源,以支持各学科的全景漫游虚拟仿真教学,进而有效解决高校虚拟仿真资源不足的问题,同时提高教育教学的质量和效果。

基于X3D和Panorama的虚拟校园建设

通过对可扩展3D(X3D)和全景图(Panorama)的分析,提出了如何有效利用这两个软件的各自优势,取长补短,共同提高虚拟现实场景的真实效果。最后,应用这些工具综合开发了既能满足建模逼真度又能满足渲染时实行的天津职业大学虚拟校园。

虚拟地理环境中全景图深度信息恢复与应用

针对空中全景图深度信息缺失导致无法进行空间分析量算的问题,本文提出一种基于虚拟地理环境的众源空中全景图深度信息恢复与空间分析量算应用的方法。首先,利用数字地表模型和倾斜摄影测量三维模型构建目标区域高精度虚拟地理环境,设计改进的后方交会算法解算众源空中全景图的拍摄参数;其次,采用射线求交算法计算全景图像点与地面点的距离并生成全景深度图;最后,设计基于深度信息的空中全景图空间分析量算模型,并在登封地区进行实验。结果表明,通过人机交互的方式,利用基于空中全景图深度信息的空间分析量算模型,能够对目标区域开展环境勘察,验证了该方法的有效性。

从全景图到元宇宙——从媒介考古学视角出发

现有元宇宙话语多从技术主义和线性叙事出发,过度关注媒介技术外观的变迁,从而将元宇宙视为数字媒介导向生存抽象化的顶点。不过这种论述既忽略了元宇宙在历史和未来的多样化面貌,也忽略了使用者的体验和审美维度。以媒介考古学和身体现象学方法出发可对上述路径纠偏。通过媒介考古,我们发现艺术史中被压抑的一条触觉媒介谱系,它将身体知觉-动觉的调动置于核心,元宇宙也是如此,它为主体间互动带来更亲近的方式,因而区别于其他数字媒介。当今元宇宙在技术假肢和身体图式融合的探索上更进了一步,极大扩展了人与技术环境耦合的范围和自由度。元宇宙是一种“混合现实”而非“虚拟空间”,它依赖于真实空间中人们的身体活动和情感记忆作为其构成性要素。

基于SDN云网络架构的全感知虚拟机房系统

对大数据、云计算、全景漫游、智能机器人控制、全感知传感器技术进行研究,构建设计全感知虚拟机房。以SDN网云端网络架构为基本平台,利用现有的物理模型、传感器、数据库,构建虚拟数字空间,将温湿度、水位、电梯、门禁消防、工业视频和机器人自动化分析处理系统采集的信息进行智能处理组合与虚拟化构建。应用数据中心专家系统等终端软件,实现运行数据和环境数据的实时同步,实现数据中心远程全面巡查、排除设备隐患和故障。

虚拟现实全景术野融合手术示教直播系统构建与评价

目的:设计一种虚拟现实(VR)全景术野融合手术示教直播系统,并评价其应用效果。方法:构建VR全景术野融合手术示教直播系统,该系统由视频采集模块、流媒体服务模块和终端播放模块3部分组成,具备全景呈现、多画面融合、实时交互等技术特点,可实现全景手术直播、手术示教及远程医疗会诊。选取24名在校临床医学生,采用研究后系统可用性问卷(PSSUQ)评价VR全景术野融合手术示教直播系统的可用性及满意度。结果:在示教直播系统的评价中,PSSUQ单项题目平均得分及99%置信区间均低于平均数3.5分的分界点,单项题目平均得分和4个维度得分均低于PSSUQ最佳基准。结论:VR全景术野融合手术示教直播系统具有较高的体验度,可用性及满意度较高,能够实现手术示教直播技术上的创新与突破,具有良好的应用前景。

虚拟环境下的低延迟协同渲染方法研究

虚拟现实技术以其独特的沉浸感、交互性,在游戏、直播等各领域的应用愈加广泛。渲染技术是虚拟现实的核心环节之一,而只在本地客户端渲染是目前主要渲染方案,由于实时渲染需要大量的计算资源,导致虚拟现实应用存在响应延迟高、画面刷新率低、图像质量差以及虚拟场景复杂等问题。针对上述问题,该文提出了虚拟环境下低延迟协同渲染方法。首先,将复杂的虚拟环境进行前景交互和背景环境拆分;其次,将渲染工作量较大的背景环境卸载至服务端进行处理;最后,通过运动轨迹预测将渲染的复杂背景以全景图的方式进行分割编码传输至客户端与前景渲染的内容进行合并呈现。经过实验验证,这种协同渲染的方法能够进一步降低传输过程中的CPU/GPU利用率以及网络延迟,提高帧刷新率,进而实现高清低延迟交互。

虚拟实景空间的实时漫游

集成各种媒体信息的虚拟现实空间必须首先能够提供一种具有沉浸感的空间漫游机制，保证用户在漫游过程中获得平滑的视觉效果，并能维持用户视觉的一致性。文中讨论了在基于实景图象的虚拟信息空间进行漫游需要解决的图象处理问题及相关算法，进而设计实现了一种满足实时要求的高效多线程漫游机制。

基于虚拟全景的学习方式促进学习动机与写作成绩的实证研究

虚拟现实(Virtual Reality)技术在学习领域的融合将成为未来教育发展的新趋势。以写作学习为研究主题,在分析小学阶段写作学习存在的诸多现实问题基础上,认为利用虚拟现实技术构筑全景式学习场景并应用到写作学习过程中,能够促进学生学习动机与写作成绩的提升。由此,进一步开展了实证性分析,通过创设以《长城》为写作主题的虚拟全景式学习方式,研究某小学三年级学生的学习动机与写作成绩是否会因学习方式改变而得到一定提升。研究利用独立样本t检验法与单因素方差分析法对实验组与对照组开展写作学习活动的实验数据进行了处理与分析。结果表明:基于虚拟全景的学习方式能够促进写作整体成绩的提高,但是学习动机并不因虚拟环境的介入有所提升;写作成绩在四个维度(主题契合度、结构完整性、语言表达力、思维创新性)的表现上,思维创新性维度上的成绩提升力度相对较低,这需要在分析其原因的基础上,进一步采取措施提升学生创意性写作能力。

基于OpenCV的曲面全景投影算法研究

在实景展示问题的研究中,全景图是虚拟现实场景显示的重要方法。结合OpenCV开源计算机视觉库,设计了曲面全景投影中的一种特殊情况,即全景图像环状柱面投影并旋转算法,主要包括基于平面图像的柱面正投影算法、图像拼接方法、基于图像截取实现图像旋转效果算法、图像拆分方法和从柱面到外切平面投影算法五个部分。整个算法结合微机自带显卡中的图形处理器GPU,保证图像处理的实时性要求。同时由于OpenCV有较强的图像处理功能,使得算法描述非常简单。实验结果表明,整个算法实现效果较好,为后续的大型正交多幕特种电影集成技术及应用奠定了良好的基础。

虚拟全景在建筑教学中的应用研究与实现

虚拟全景是一种基于图象的虚拟现实技术,与目前广泛采用的建模方法不同,虚拟全景成本低,制作简单,且数据量少,可以实现逼真流畅的全景漫游。本文通过建筑网站中的设计实例,说明了虚拟全景的详细制作流程,并介绍了采用PTViewerjavaapplet技术将全景发布到互联网的简单方法。通过实际应用表明了虚拟全景技术在建筑教学、设计等领域有广泛的应用前景。

虚拟校园三维全景漫游系统探究与实现

对校园全景漫游技术进行了探讨并最终实现了该系统。主要研究并解决了两大问题:全景图的生成;基于krpano引擎的漫游空间的设计与编辑。重点研究了球形全景图的拍摄与制作。不仅分析了全景漫游技术各部分的原理和算法,还通过实验总结出了实现该系统的方法和步骤以及相关设备和软件的应用。

基于全景图像的VR建模研究及实现

在阐述了虚拟柱面全景模型及相关技术的基础上,设计了一种增强图像匹配效果、并能较好地消除“黑洞”现象的建模方法。该方法利用基于特征线段的匹配算法对图像进行匹配,然后用渐入渐出的方法进行平滑无缝拼接,再以反投影算法生成全景图像、正投影算法生成各视线方向的视图,最终在浏览器中实现了柱面全景图像的漫游。

虚拟实景空间的漫游机制及其实现方法

虚拟实景空间是以实景图像为素材构造出的虚拟空间。在基于图像的虚拟空间中,自由漫游是目前虚拟现实领域研究的热点。文章给出了一种在虚拟实景空间中漫游的机制及其实现方法,综合考虑了机制的复杂度和漫游的自由度,在两者之间取得了平衡,具有较好的实用性。

基于未标定普通相机的全景图像拼接方法

提出了一种利用普通相机拍摄的图片来构造全景图像的方法。首先利用ORB特征匹配算法对相邻图像进行匹配,并利用匹配点计算图像间的单应性变换矩阵;其次,对单应性矩阵进行分解,估计出摄像机内参数矩阵及图像间的旋转变换矩阵,并为保持全局一致性,建立全局旋转矩阵以消除拍摄过程中产生的抖动和倾斜;最后,建立柱面环境图,将拼接图像卷绕至柱面,并对拼接后的图像进行融合处理生成360°柱面全景图。本算法使用未标定的普通相机拍摄的图片即可生成柱面全景图像。实验结果表明该方法的拼接效果好,有较强的实用价值。

医院“全景导诊”系统的创建与应用

介绍了＂全景导诊＂系统的创建与应用,指出该系统作为医院导诊服务的一个重要组成部分,无论从服务理念和服务模式上,均率先进行了一次打破常规人工导诊模式的新探索。

一组新的柱面全景图投影公式及其交互浏览器的Java Applet实现算法

事先将在同一视点环绕拍摄的多幅部分重叠的图像正投影合成为一幅无缝的图像文件柱面全景图,它代表在拍摄点看到的周围360度视角的三维场景.在浏览时将用户观察的相应部分实时进行反投影为平面图像,然后投影到屏幕上.随着视角的改变,就可实现虚拟场景的漫游.柱面全景图的环视浏览具有很好的真实感和沉浸感,对计算机的硬件要求不高.本文详细介绍了这种全景图浏览器的实现原理,给出了一组全新且简便的投影与反投影公式,并在此基础上开发了交互式的Java App let柱面全景图浏览器.最后给出了关键的JAVA代码.

基于静态图像的互动虚拟全景技术在医学教育中的应用研究

分析了互动虚拟全景技术的特点及其在医学教育中的应用优势，并以软件PixMaker为开发工具，介绍了互动虚拟全景展示实例的制作方法及其在医学标本或阳性体征、诊疗过程、实验仪器及医疗设备、医疗设施立体空间的构建与展示等医学教学过程中的应用。

基于未校准照片构造全景图的新方法

提出一种基于未校准的系列照片构造全景图的新方法,该组照片可采用普通三脚架/数码相机在固定地点拍摄。采用普通三角架通过旋转角度拍摄的照片难以保证轴心一致性,可能出现图像扭曲、交叠和倾斜,照片之间可能有一定色差,因此,在图像的拼接和建立全景图方面难度大。文中采用特征匹配技术实现照片的拼接,通过照片的定位拼接、相邻照片颜色亮度的协调实现全景图的构建。该算法所生成的全景图效果好,计算速度快,已得到实际应用。它可广泛应用于Web环境下的基于图像的虚拟场景构造等方面。

基于三维全景的可视化平台技术的研究与实践

本文通过对三维全景可视化平台架构的深入剖析和研究,整合可视化管理平台的业务流程,设计统一的平台框架,并阐述全景数据服务和可视化管理服务两个子模块的作用及详细设计方案。