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协同虚拟环境导航与空间感知研究

作　者: 张晶
导　师: 高俊
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 地图制图学与地理信息工程
关键词: 协同虚拟环境导航模型空间感知视图算子
分类号: P208
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 350次
引　用: 2次
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内容摘要

虚拟现实技术是近十几年悄然兴起的高新技术，协同虚拟环境(CVE)是虚拟现实技术与网络技术相结合的产物，将分布在不同地理位置的独立的虚拟现实系统通过网络连接起来，多个用户在一个共享的三维环境中进行交互，协作完成任务。目前，CVE系统已经在科学可视化、协同设计、战争模拟等多个领域得到了广泛的应用。论文首先总结并分析了CVE体系结构、研究内容以及现有CVE的研究机构和研究项目，提出了当前协同虚拟环境研究和应用中存在的导航与空间感知问题。考虑到协同虚拟环境里导航不同于单用户空间导航，有其自身的特点，在对虚拟环境中单用户空间导航模型综合分析的基础上，建立了协同导航概念模型。论文对协同虚拟环境里空间感知问题进行了系统研究，采用几何描述方法使抽象的理论具体化，具体分析了空间感知问题状态结构中的初始状态、目标状态和从初始状态到目标状态的各种途径，并根据协同导航概念模型找出了影响各种问题状态转移的算子，构成了空间感知的问题空间。同时，根据这个状态空间分析了第一人称视点视图、附着视点视图和第三人称视点视图的导航和空间感知效果，进一步验证了所提出的空间感知问题的状态结构理论。在此基础上，论文对空间感知工具的技术特性，即表现形态、表达方式、Agent特性、时间特性、持续状态等进行了详细分析，并深入探讨了影响空间感知的环境自身因素，即坐标系类型、可识别性、活动性、可操纵性、所需要感知目标的空间参数等，同时具体分析了影响空间感知问题状态结构的行为操作算子，最后，总结了空间感知工具的设计所需要考虑的三个方面，提出了空间感知工具的设计方法，并根据这种方法设计了一种基于Agent的空间感知工具。同时，构建了空间感知工具的实验环境，进行了相关实验测试。论文为今后协同虚拟环境界面的研究工作奠定了理论基础。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章绪论  11-19
  1-1 研究背景及意义  11-14
  1-2 论文主要研究内容  14-16
  1-3 论文的创新点和组织  16-19
    1-3-1 论文的创新点  16-17
    1-3-2 论文组织  17-19
第二章协同虚拟环境概述  19-38
  2-1 协同虚拟环境基本定义  19-21
  2-2 协同虚拟环境的特点  21-22
  2-3 协同虚拟环境体系结构  22-25
    2-3-1 协同虚拟环境网络拓扑结构  22-23
    2-3-2 协同虚拟环境参考体系结构  23-24
    2-3-3 协同虚拟环境通用信息模型  24-25
  2-4 协同虚拟环境的主要研究内容  25-26
  2-5 协同虚拟环境的研究现状与发展趋势  26-34
    2-5-1 协同虚拟环境的发展历程  26-28
    2-5-2 著名研究机构  28-29
    2-5-3 相关系统及研究项目  29-34
  2-6 协同虚拟环境中导航与空间感知问题  34-36
    2-6-1 协同虚拟环境中的空间导航  34-35
    2-6-2 空间感知及其在协同虚拟环境中的重要性  35-36
  2-7 本章小结  36-38
第三章协同导航及其模型的建立  38-58
  3-1 虚拟环境中导航及相关知识  38-45
    3-1-1 导航的定义  38-39
    3-1-2 视点与导航  39-42
    3-1-3 空间知识与导航  42-44
    3-1-4 主动导航与被动导航  44-45
  3-2 单用户空间导航模型  45-52
  3-3 协同导航模型的建立  52-57
    3-3-1 协同导航的特点  52-53
    3-3-2 协同导航模型  53-57
  3-4 本章小结  57-58
第四章协同虚拟环境空间感知问题的几何分析  58-100
  4-1 协同虚拟环境中空间感知的含义  58-60
    4-1-1 协同工作中的感知  58-59
    4-1-2 空间感知  59
    4-1-3 协同虚拟环境中的空间感知  59-60
  4-2 相关领域中的感知问题研究  60-70
    4-2-1 网络虚拟环境中感知模型研究  60-63
    4-2-2 网络虚拟环境中感知技术研究  63-67
      4-2-2-1 感知管理技术  63-65
      4-2-2-2 数据传输技术  65-66
      4-2-2-3 感知增强技术  66-67
    4-2-3 协同虚拟环境中三种视点视图感知效果的研究  67-70
  4-3 协同虚拟环境中空间感知问题分析  70-92
    4-3-1 问题的提出  70-71
    4-3-2 相关理论知识  71-80
      4-3-2-1 问题解决与问题空间  71-73
      4-3-2-2 心理模型与空间关系  73-77
      4-3-2-3 空间关系与语言参照系  77-80
    4-3-3 问题空间的建立  80-92
      4-3-3-1 空间感知问题的分析  80-83
      4-3-3-2 空间感知问题的状态结构  83-85
      4-3-3-3 影响空间感知的行为操作算子  85-87
      4-3-3-4 问题空间的应用  87-90
      4-3-3-5 空间感知问题的基本解决思路  90-92
  4-4 基于问题空间的三种视点视图感知效果分析  92-98
    4-4-1 三种视点视图感知效果实验  92-93
    4-4-2 实验结果分析  93-98
    4-4-3 分析结论  98
  4-5 本章小结  98-100
第五章空间感知工具的设计  100-125
  5-1 空间感知工具的设计方法  100-112
    5-1-1 影响空间感知的虚拟环境因素  100-104
    5-1-2 空间感知工具的技术特性  104-109
    5-1-3 空间感知工具的设计  109-112
  5-2 基于Agent的空间感知工具的设计  112-123
    5-2-1 Agent的概念与特点  112-115
      5-2-1-1 Agent的概念  112-113
      5-2-1-2 Agent的特点  113-114
      5-2-1-3 空间代理  114-115
    5-2-2 协同虚拟环境系统的多Agent模型  115-117
      5-2-2-1 多Agent模型的一般概念  115
      5-2-2-2 协同虚拟环境系统多Agent模型  115-117
    5-2-3 基于Agent的空间感知工具的设计  117-123
      5-2-3-1 协同导航分析  117-118
      5-2-3-2 影响因素分析  118-119
      5-2-3-3 行为操作算子的分析  119-120
      5-2-3-4 表现形式及技术特点分析  120-123
  5-3 本章小结  123-125
第六章空间感知工具实验环境构建  125-138
  6-1 实验系统环境  125-126
  6-2 实验系统架构  126-128
    6-2-1 系统总体结构  126-127
    6-2-2 数据传输模块  127-128
  6-3 实验系统实现  128-137
    6-3-1 服务器的设计  128-131
    6-3-2 通信部件的设计  131-132
    6-3-3 虚拟场景与外部程序的通信  132-133
    6-3-4 场景的一致性维护  133
    6-3-5 系统的运行机制  133-134
    6-3-6 实验系统界面  134-137
  6-4 本章小节  137-138
第七章研究总结及进一步工作  138-141
  7-1 总结  138-139
  7-2 需要进一步研究的问题  139-141
参考文献  141-152
攻读博士学位期间的主要工作介绍  152-153
致谢  153

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