分布式虚拟现实交互仿真系统研究
虚拟现实技术通过多种模拟感官体验的外部设备，建立一个逼真的三维虚拟世界，提供参与者真实的沉浸感体验。而随着计算机图形学、网络技术、交互技术的不断发展，虚拟现实技术已经广泛应用于培训教育、工业训练、军事仿真等多个应用领域。分布式虚拟现实技术结合了虚拟现实技术和网络通信技术，通过高速网络将散落在各个位置的用户连接起来，实现信息共享，协同工作和实时交互。 本文研究了一个基于分布式技术和Unity软件平台的分布式虚拟现实交互仿真系统，系统支持多人实时协同工作。由于分布式虚拟现实系统中普遍存在着真实性和流畅性不足的问题，针对这一问题，本文对系统中的人机交互关键技术和负载均衡机制进行研究，并提出了优化、解决的方案。 论文首先对系统中人机交互关键技术进行研究，在对虚拟手的结构和运动规律进行分析后，根据其特点简化成多层的树形结构。为了实现虚拟手的姿态解算，对传统的一级扩展卡尔曼滤波器进行改进，提出了两级扩展卡尔曼滤波器，能够有效地降低计算复杂度，实现真实人手与虚拟手模型的同步。在此基础上，对系统中交互操作中的穿透处理和抓取操作进行了深入的研究。 针对系统运行过程中负载不平衡的情况，本文设计了虚拟现实系统的负载均衡机制。基于分布式技术，并结合系统的应用需求，提出了由中心服务器和多个节点服务器协同工作的系统框架。节点服务器负责本地任务的调动，周期性收集负载信息发送到中心服务器，中心服务器根据系统负载情况，制定适合的负载均衡策略实现系统的平衡。 最后，本文设计并搭建了分布式虚拟现实交互仿真平台，并对仿真平台进行实验验证。实验结果表明平台具有良好的稳定性和可靠性，能够实现在场景中的自由漫游，虚拟人物的同步交互和多用户并发访问等功能。
虚拟现实;负载均衡;可视化交互;人机交互;尔曼滤波器
浙江大学
硕士
机械电子工程
唐建中
2017
中文
TP391.9
82
2017-06-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）