虚拟场景中协同感知技术研究

论文摘要

协同虚拟环境是虚拟现实技术与网络技术相结合的产物,是在Internet相关标准协议基础上构建的多用户共享的虚拟环境,能够使多个用户在一个共享的三维场景中进行交互,协同完成某一项任务。研究内容包括如何在虚拟场景中支持多用户之间的协同工作,每个参与的用户如何感知到对方,以及如何在多个用户之间建立合理的交互方式。本论文对协同感知技术进行深入研究,得出以下成果:1.在对分布式虚拟现实技术和感知技术深入分析的基础上,提出虚拟场景中的用户替身模型。用户替身模型是对参与协同工作的用户属性的精确描述,通过分析和建立支持用户协同的各种特征参数、组成部分,来有效地支持协同者之间的协同感知。2.通过分析传统的协同感知模型,给出一种可视化的协同感知模型。多用户之间的感知主要是通过应用合理的感知策略来定义用户的感知范围和感知粒度,从而实现共享虚拟场景中协同用户之间不同程度的感知与交互。3.研究了协同交互模型及实现方法,分析传统并发控制算法的优缺点,提出了基于令牌的集中并发控制算法。该算法在一定程度上可有效避免这些缺点,最大限度地解决并发冲突问题。4.结合VRML和Java的技术特点,利用VRML的平台无关性和Java强大的网络访问能力,设计并实现了一个支持协同感知的虚拟场景。本论文的研究成果不但丰富了多用户共享虚拟环境的既有理论,也为协同交互与并发控制提供了一种解决方案。用户替身模型与协同感知模型的建立、基于令牌的集中并发控制算法的实现为虚拟实验室的建设提供了理论依据,并取得了较好的运行效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 研究背景及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 研究内容及组织结构
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 论文组织结构
• 第二章 虚拟现实技术和协同感知技术
• 2.1 分布式虚拟现实
• 2.1.1 虚拟现实及其建模技术
• 2.1.2 分布式虚拟现实概念特征
• 2.2 协同虚拟现实
• 2.2.1 协同虚拟现实概念及应用
• 2.2.2 协同虚拟环境的相关问题
• 2.3 协同感知技术
• 2.3.1 协同感知的概念
• 2.3.2 协同感知的形成过程及感知方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 虚拟场景中的协同感知
• 3.1 协同虚拟场景体系结构
• 3.1.1 软件体系结构
• 3.1.2 核心 CORBA结构
• 3.1.3 模块功能说明
• 3.2 用户替身模型设计
• 3.2.1 用户替身模型的定义
• 3.2.2 协同用户间的消息流程
• 3.2.3 用户替身模型概念设计
• 3.2.4 用户替身模型的生成
• 3.3 协同感知模型设计
• 3.3.1 协同感知模型定义
• 3.3.2 感知对象的描述
• 3.3.3 感知信息发布
• 3.3.4 协同感知策略
• 3.3.5 感知管理的实现
• 3.3.6 可视感知模型的应用
• 3.4 感知信息的交互及实现
• 3.4.1 信息交互模型
• 3.4.2 网络信息交互的实现
• 3.5 协同感知的实现方法
• 3.6 本章小结
• 第四章 协同交互中的并发控制
• 4.1 多用户之间的协同交互
• 4.1.1 协同交互模型
• 4.1.2 协同交互的实现
• 4.2 交互中的并发控制
• 4.2.1 并发控制原理
• 4.2.2 传统并发控制方法
• 4.2.3 锁定机制与操作变换
• 4.3 并发控制算法的设计
• 4.3.1 并发控制的设计准则
• 4.3.2 基于令牌的集中并发控制算法
• 4.4 本章小结
• 第五章 支持协同感知的虚拟场景设计
• 5.1 虚拟场景中对象的建模
• 5.1.1 利用原型节点实现对象建模
• 5.1.2 用户替身（虚拟人）的建模
• 5.2 虚拟场景中对象的控制
• 5.2.1 外部编程接口
• 5.2.2 利用 EAI的实现方法
• 5.3 虚拟场景的运行
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 下一步展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢