本书是介绍虚拟现实和增强现实技术在智能建模领域应用的专业书籍。全书共分为13章，对虚拟现实和增强现实从基础概念到具体技术应用进行了全面介绍。其中包括基于单张图片的三维建模技术、室内场景三维重建、三维人体重建、中轴网格提取方法、中轴球预测技术、中轴网格构建方法、基于中轴变换的连续碰撞检测方法、中轴驱动的皮肤变形方法研究等内容。本书通过具体的应用实例和场景，提供了模拟实操的方法、路径及实验参考结果。
样章试读
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“新一代人工智能理论、技术及应用丛书”序
前言
第1章虚拟现实与增强现实介绍1
1.1虚拟现实和增强现实简介1
1.1.1虚拟现实2
1.1.2增强现实2
1.1.3混合现实3
1.2虚拟现实和增强现实的发展历史4
1.3虚拟现实和增强现实的发展趋势6
1.4虚拟现实和增强现实的应用领域7
1.4.1游戏领域7
1.4.2教育领域8
1.4.3交通领域8
1.4.4工业领域9
1.5虚拟现实和虚拟现实建模9
1.6本章小结10
参考文献10
第2章基于单张图片的广义柱形物体BLCS结构的创建11
2.1轮廓提取11
2.1.1前背景分割11
2.1.2多轮廓的提取和分离12
2.2轮廓对称轴提取和拟合13
2.2.1对称轴提取的方法13
2.2.2多项式曲线拟合16
2.3BLCS结构模型17
2.4创建BLCS结构19
2.4.1基结构的创建19
2.4.2边结构的创建22
2.4.3帽结构的创建23
2.4.4点对的创建24
2.4.5层结构的创建26
2.5本章小结27
参考文献28
第3章基于单张图片的广义柱形物体三维建模技术研究29
3.1曲线变形29
3.2相邻层间的建模技术31
3.2.1相邻层31
3.2.2相邻层间建模32
3.3模型贴图处理35
3.3.1图像处理35
3.3.2纹理图案合成36
3.4多格式模型文件的输出37
3.5本章小结37
参考文献38
第4章基于单张图片的广义柱形物体三维建模技术的应用39
4.1应用介绍39
4.2实验环境40
4.3应用场景40
4.3.1产品快速设计和展示40
4.3.2数字文物和3D打印41
4.3.3增强现实和虚拟现实应用42
4.4实验结果43
4.5本章小结44
参考文献44
第5章基于单幅图像的室内场景三维重建45
5.1研究内容简介45
5.2相关工作46
5.2.1室内内容分析46
5.2.2支撑关系推理47
5.2.3单视场景建模47
5.3概览48
5.4非关系语义分析49
5.4.1二维布局估计49
5.4.2场景分割49
5.4.3模型检索50
5.5关系推理50
5.6全局场景优化52
5.6.1场景初始化52
5.6.2内容精炼55
5.7实验和分析57
5.7.1性能分析58
5.7.2定性评价58
5.7.3定量评价59
5.7.4讨论62
5.8本章小结63
参考文献63
第6章基于稀疏柔性传感器的三维人体体形重建65
6.1研究背景与动机65
6.1.1带柔性传感器的智能服装65
6.1.2人体体形重建66
6.2方法概述67
6.2.1硬件开发68
6.2.2人体重建71
6.3结果分析74
6.3.1实现和性能74
6.3.2从传感器信号到长度的映射74
6.3.3用户实验1：定量和定性评估75
6.3.4用户实验2：多次穿脱一致性77
6.3.5用户实验3：长期可穿戴性78
6.3.6动态捕捉呼吸80
6.3.7生产成本80
6.3.8局限性81
6.4本章小结81
参考文献82
第7章基于最刚性方法的动态网格的中轴网格提取方法84
7.1引言84
7.2算法流程85
7.3计算参考帧中轴86
7.4中轴体积图元与曲面点的对应性计算88
7.5基于最刚性方法的中轴网格变形92
7.6结果与分析99
7.6.1结果与比较99
7.6.2算法局限108
7.7本章小结109
参考文献109
第8章基于卷积神经网络的稀疏点云的中轴球预测111
8.1引言111
8.2点云中轴球预测的卷积神经网络结构112
8.3损失函数的定义113
8.4预测球优化113
8.4.1球边界策略114
8.4.2法向优化策略114
8.5准备数据集115
8.6预测结果与分析117
8.6.1在测试集的结果117
8.6.2在噪声点云中的结果118
8.7本章小结122
参考文献123
第9章稀疏点云的中轴网格构建方法与应用124
9.1引言124
9.2构建中轴网格连接性124
9.2.1初始连接性的构建125
9.2.2边剔除的规则125
9.3实验结果与对比126
9.4稀疏点云中轴在形状分类中的应用134
9.5本章小结137
参考文献137
第10章刚体仿真中基于中轴变换的连续碰撞检测139
10.1引言139
10.2中轴网格表示141
10.3基于中轴网格的连续碰撞检测142
10.3.1连续碰撞检测142
10.3.2中轴图元对的基元测试143
10.3.3首次碰撞时间144
10.3.4迭代终止条件146
10.3.5碰撞响应147
10.4实验结果147
10.4.1连续碰撞检测的准确性149
10.4.2与层次包围结构对比151
10.4.3与凸包对比152
10.4.4不同质量的中轴变换对比152
10.5本章小结154
参考文献154
第11章中轴驱动的皮肤变形方法研究156
11.1隐式曲面概述156
11.1.1隐式曲面的定义156
11.1.2与显式曲面的区别157
11.1.3支撑半径157
11.1.4组合算子158
11.2方法总览159
11.2.1隐式皮肤变形方法159
11.2.2计算流程159
11.2.3技术贡献160
11.3中轴网格的隐式曲面161
11.3.1距离场定义161
11.3.2全局隐式曲面构建165
11.3.3参数坐标166
11.4中轴网格的“最刚性”变形167
11.5模型网格变形169
11.5.1等势面投射169
11.5.2切向松弛170
11.5.3全局体积保存171
11.6实验结果172
11.6.1实现环境172
11.6.2全局体积保存实验172
11.6.3特征保存实验173
11.6.4弯曲和扭曲实验173
11.6.5其他变形结果展示174
11.7本章小结176
参考文献176
第12章中轴驱动的弹性体变形方法研究178
12.1基于中轴的三维模型弹性模拟框架概述178
12.1.1相关工作介绍178
12.1.2框架的设计原理和目标179
12.1.3技术贡献181
12.2基于中轴网格的模型简化182
12.2.1仿射控制点182
12.2.2非线性控制点182
12.2.3控制点的放置183
12.2.4子空间的映射变换184
12.3半简化的投影动态法185
12.3.1投影动态法概述185
12.3.2全简化和半简化的分析和比较187
12.3.3全局计算的简化189
12.4中轴球半径的调整与更新189
12.4.1中轴球半径的调整189
12.4.2基于位移的半径更新策略190
12.4.3基于变形的半径更新策略192
12.5实验结果194
12.5.1与全简化的投影动态法比较实验194
12.5.2与子结构变形方法比较实验196
12.5.3不同弹性材料模拟实验196
12.5.4压缩变形实验197
12.6本章小结198
参考文献198
第13章中轴驱动的碰撞检测方法研究200
13.1基于中轴网格的高层碰撞剔除200
13.1.1中轴锥之间的相交测试200
13.1.2相交最深点计算202
13.1.3不同类型体积图元间的碰撞剔除204
13.1.4空间点到体积图元的最近球205
13.1.5实现细节205
13.2低层碰撞检测与响应206
13.2.1潜在碰撞三角形对列表生成206
13.2.2碰撞响应206
13.3实验结果207
13.3.1与层次包围盒方法比较实验208
13.3.2不同分辨率的中轴网格比较实验210
13.3.3其他高分辨率模型的碰撞变形实验211
13.4本章小结213
参考文献213
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