一、 填空题1. 虚拟现实的本质特性：Immersion(沉醉) Interaction(交互) Imagination(想象)，其中 沉醉 是最弱的，是虚拟现实最重要的技术特性。2. 电磁式位置跟踪设备可分为交流电发射器型与 直流电 发射器型。3. 虚拟对象建模包括：几何建模、图像建模、图像与几何相结合建模、 视觉外观设计建模 。4. 虚拟环境建模包括：物理建模、行为建模、运动建模、声音建模。其中分形技术属于 物理 建模。5. 几何建模的措施包括：多边形；非统一有理B样条； 结构立体几何 。6. 虚拟现实是一个高品位人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和 味觉 等多个感觉通道的实时模拟和实时交互。7. 一个经典的虚拟现实系统的组成重要由: 头盔显示设备 、 多传感器组 、 力反馈装置 组成。8. 依照虚拟现实对“沉醉性”程度和交互程度的不一样，可把虚拟现实系统划分为四种经典类型，沉醉式、桌面式、增强式、 分布式 。9. 正是因为人类两眼的 视差 ，使人的大脑能将两眼所得到的细微差异的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。10. 在虚拟现实系统的输入部分，基于自然交互设备重要有力反馈设备、 数据手套 、三维鼠标。二、 多项选择题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 1. 如下属于视觉感知设备的有（ABCDEF ）A.头盔显示器B.立体眼镜显示系统C. 洞穴式立体显示系统D.响应工作台立体显示系统E.墙式立体显示系统F. 裸眼立体显示系统2. 触觉反馈设备不包括（ E ）A.充气式触觉反馈装置；B.振动式触觉反馈装置；C.视觉式触觉反馈装置；D.电刺激式触觉反馈装置；E.声波触觉反馈装置F.神经肌肉刺激式触觉反馈装置3. HMD（Head_Mounted_Display）即头盔式显示器，重要组成是（ CD ）A.显示元件B.光学系统C.触觉元件 D.听觉系统4. 空间位置跟踪技术有多个，常见的跟踪系统有（ ABCDE ）A.机械跟踪器B.电磁跟踪器C.超声波跟踪器D.惯性跟踪器E.光学跟踪器5. 所谓力反馈，是利用先进的技术伎俩将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。该项技术最早应用于（ AB ）A.尖端医学B.军事领域C.房地产领域D.教育仿真6. 立体显示技术是虚拟现实系统的一个极为重要的支撑技术，要实现立体的显示，既有多个措施与伎俩进行实现。重要有（ ABCDE ）A.互补色B.偏振光C.时分式D.光栅式E.真三维显示F.全息影像7. 为了确保虚拟环境的真实性，常需要对虚拟物体进行碰撞检测，实现措施有多个但其中的( B )措施是碰撞检测算法中广泛使用的一个措施，它是处理碰撞检测问题复杂性的一个有效措施。A.直接检测法B.包围盒检测法C.分割检测法D. Lin-Canny检测法， 8. 洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系统是一套基于高品位计算机的多面式的房间式立体投影处理方案,CAVE重要由( ABC )组成: A.高性能图形工作站B.投影设备C.跟踪系统D.声音系统9. 在真实感实时绘制技术中，为了提升显示的逼真度，加强真实性，常利用的措施有( ABC )A.纹理映射B.反走样C.环境映射D. 细节层次模型法10. 在基于几何图形的实时绘制技术实现过程中，目前有下面几个用来减少场景的复杂度，以提升三维场景的动态显示速度的措施，其中（ C ）法应用较为普遍。A.预测计算法B.脱机计算法C. 细节层次模型法D.可见消隐法E. 3D剪切法三、 简答题1. 简述虚拟现实系统中的重要技术和经典硬件组成。答：重要技术：立体显示技术、环境建模技术、真实感图形绘制技术、三维虚拟声音的实现技术、自然交互与传感技术、实时碰撞检测技术。经典硬件：显示和观测设备、交互设备、传感设备、三维立体声系统、三维数据获取设备。2. 论述场景管理的目标及设计思想3. 简述虚拟现实引擎的架构4. 简述基于场景包围体的场景组织技术5. 简述场景绘制的重要几何剖分技术及其特点。6. 什么是虚拟现实技术？虚拟环境是人工结构的，存在于计算机内部的环境。用户应当能够以自然的方式与这个环境交互（包括感知环境并干预环境），从而产生置身于对应的真实环境中的虚幻感，沉醉感，身临其境的感觉的一个技术。7. 触觉反馈和力反馈有什么不一样？接触反馈传送接触表面的几何结构、虚拟对象的表面硬度、滑动和温度等实时信息。它不会积极抵抗用户的触摸运动，不能制止用户穿过虚拟表面。力反馈提供虚拟对象表面柔顺性、对象的重量和惯性等实时信息。它积极抵抗用户的触摸运动，并能制止该运动（假如反馈力比较大）。8. 什么是消隐技术？就是要处理形体的二义性问题，通过消隐线或消隐面措施，提升图形的真实感的技术。要消除二义性，必须在绘制时消除被遮挡的不可见的线或面，称作消除隐藏线或隐藏面，或简称为消隐。消隐技术就是给定一组三维对象及投影方式（视见约束），判定线、面或体的可见性的过程。9. 什么是景深技术？指被摄景物中能产生较为清楚影像的最近点至最远点的距离。10. 有关行为建模、行人的运动建模有哪些？行为建模：基于Agent的行为建模，基于状态图的行为建模，基于物理的行为建模，基于特性的行为建模和基于事件驱动的行为建模。行人的运动建模有经典代表性模型有：元胞自动机模型、磁力场模型、社会力模型以及排队论模型等。 11. 碰撞检测技术在虚拟环境中，因为用户的交互和物体的运动，物体间常常也许发生碰撞，此时为了保持环境的真实性，需要即时检测这些碰撞，并计算对应的碰撞反应，更新绘制成果，否则，物体间会出现穿透现象，破获虚拟环境的真实感和用户的沉醉感；碰撞检测：检测到有碰撞，计算出碰撞发生的位置，检测物体间的距离，检测下一次碰撞将在何时发生。12. 坐标转换流程观测变化模型坐标 模型变换 世界坐标 观测坐标 投影变换 工作站变换 规范化变化设备坐标 规范化坐标投影坐标系四、 综合题1. 描述CyberGlove数据手套是怎样工作的？CyberGlove是一个复杂且昂贵的传感手套，它使用的是线性弯曲传感器。CyberGlove集成了很薄的电子张力变形测量器，安装在弹性尼龙弯曲材料上 ，该手套去掉了手掌区域和指尖部分 。手套传感器或者是矩形的（用于测量弯曲角度），或者是U形的（用于测量外展和内收角度）。手套中有18个到22个传感器，用于测量手指的弯曲（每个手指2个到3个）、外展（每个手指1个）和拇指前置、手掌弧度、手腕的偏航角和俯仰角。传感器的辨别率为0.5，并且能够在关节运动的整个范围内保持该辨别率，该手套具备去耦传感器，两个手套的输出互不干扰。关节角度是通过一对张力变形侧量器电阻的变化间接侧量出的。在手指运动过程中，一个张力变形测量器处在压力（C）作用下，另一个处在张力（T）作用下。它们的电阻变化使得Wheatstone桥上的电压产生变化。手套中有许多Wheatstone桥电路，它们产生的不一样电压被多路复用、放大，继而通过一个模/数转换器被数字化。来自18个传感器的手套数据通过RS-232串行线发送给主计算机。通信速率（目前为115.2 kbaud）允许每秒最多发送150个数据集。假如使用滤波（为了减小传感器噪声），采样率将下降到112个数据集，而带有22个传感器的CyberGlove模型会下降得更多。为了填补用户手的大小差异带来的误差，以及把张力变形测量器产生的电压转换成关节角度需要对CyberGlove手套进行校正。2. HMD的视场和辨别率有什么关系？为何说他们很重要？头盔显示器把图像投影到用户面前1-5 m(3-15 ft)的位置，通过放置在HMD小图像面板和用户眼睛之间的特殊光学镜片，能使眼睛聚焦在如此近的距离而不易感到疲劳，同时也能起到放大小面板中的图像的作用，使它尽也许填满人眼的视场(field of view，简称FOV)，惟一的负面影响是显示器像素之间的距离（A1 A2）也同时被放大了。因此，HMD显示器的颗粒度（体现为arc-minutes/pixel)在虚拟图像中变得很明显。HMD辨别率越低，FOV越高，眼睛视图中对应于每个像素的arc-minutes数目也越大。不过，FOV过大使得出口瞳孔直径变大，从而在图像边缘产生阴影。3. 什么叫LOD？论述其基本思想、作用及应用。1）LOD即Level Of Details，细节层次。我们用LOD来描述一个物体在不一样的距离上进行渲染时可选的细节程度。 在不影响画面视觉效果的条件下，通过逐次简化景物的表面细节来减少场景的几何复杂性，从而提升绘制算法效率的技术。2）LOD基本思想：对场景中的不一样物体或物体的不一样部分，采取不一样的细节描述措施；假犹如一个物体离视点比较远，或物体比较小，则用较粗的LOD模型；反之，假如一个物体离视点比较近，或物体比较大，则必须用较精细的LOD模型绘制；运动的物体，对运动速度快或处在运动中的物体，采取较粗的LOD，对静止的物体，采取较细的LOD。3）LOD作用：对物体定义具备多个细节水平的几何表示；用户依照实际需要选择对应精细程度的模型，使实时绘制场景成为也许；有效地控制场景复杂度；加速图形绘制速度。4）LOD应用：虚拟现实，交互式可视化，飞行模拟、3D动画、交互式仿真等。4. 描述地形三维显示的基本过程：1）数据准备：获取地形三维可视化所需的各类地形数据 2）DEM递归细分：将DEM细提成子网格，再深入细分为三角形面素，以便下一步绘制处理。3）透视投影变换：建立地面点（DEM结点）与三维图像点间的透视关系，由视面、视角、三维图形大小等参数确定。 4）光照模型：建立一个能逼真反应地形表面明暗、颜色充化的数学模型，逐点计算每像素的颜色和灰度。 5）消隐和裁剪：消去（或不显示）三维图形的可视部分，裁剪掉三维图形尺寸范围之外的部分。 6）图形绘制和存贮：依各种对应算法（如模拟灰度、分形几何、纹理映射等）绘制并显示各种类型的三维地形图，并以标准图像文献格式（如PCX，TIFF，BMP等）存贮。 7）三维图形的后处理：在三维透视图上添加各种地物符号、注记等，进行颜色、亮度、对比度等处理。 8）基于三维地形图的分析：在三维地形图上依据有关参数、数据库或数据文献以及有关算法，进行空间信息查询或地形分析。 5. 论述有关虚拟现实的组成部分、应用方向、发展方向及趋势？1）组成部分： 计算机：是系统的心脏，也称之为虚拟世界的发动机。负责虚拟世界的生成、人与虚拟世界的自然交互等功效的实现 输入与输出设备(接口)：特殊的设备，用以识别用户各种形式的输入，并实时生成对应反馈信息 应用软件：虚拟世界中物体的几何模型、物理模型、运动模型的建立；三维虚拟立体声的生成；模型管理技术及实时显示技术、虚拟世界数据库的建立与管理等数据库：存储整个虚拟世界中所有物体的各方面信息。2）应用方向：