虚拟现实是一种新型的人一机界面形式，是计算机图形学、网络技术、图像处理与模式识别、传感器测量等多项技术发展的综合产物。本书立足于虚拟现实具体应用，系统地阐述了虚拟现实技术的主要内容，包括系统构成、体验者“人的因素”分析、视景生成理论和常用的计算模型、虚拟环境中的人一机交互与检测原理、虚拟环境中图像识别与语音合成以及目前国内外相关软硬件开发环境和平台等。同时，结合了NASA哈勃太空望远镜虚拟训练和虚拟风洞研究、BOEING的飞机虚拟装配以及作者所进行的虚拟航天器设计和相关认知工效学研究，介绍了该项技术在航空航天领域中的具体应用，以加深读者对虚拟现实技术的理解。

本书可作为计算机应用科学、航天工效学、工程学、心理学等多门学科教材，也可作为对虚拟现实技术感兴趣的工程总体技术人员和专业老师的参考读物。

本书是航天医学工程系列教材之一。全书共分10章，系统地论述了航天工效学所涉及的领域，包括人一机功能分配、人一机界面设计、工作负荷、航天器座舱布局以及环境参数要求的确定，以及和工效学评价等与航天员有关问题的工效学设计方法。还介绍了重要航天活动中的工效学研究情况。书中内容与载人航天器结构设计的工效学评价与要求紧密联系。

本书是由多位作者共同撰写的，覆盖的专业面较广，结合了我国载人航天发展的实际，注重理论与技术并重，且内容重点突出，是一部有实用价值的教科书和参考书。

本书可作为航天工效学研究的技术人员、载人航天器工程设计人员、载人航天总体设计人员和管理人员的参考读物，也可供武器装备人一机工程设计人员等其他相关专业的人员参考。

第1章 绪论

 1．1 虚拟现实(VR)概念

1．1．1 VR定义

1．1．2 VR历史起源

1．1．3 VR技术优点

 1．2 VR系统特征与基本组成

1．2．1 VR系统特征

1．2．2 VR系统基本组成

 1．3 VR系统分类

1．3．1 桌面式VR系统

1．3．2 头盔显示或沉浸式VR系统

1．3．3 增强叠加显示VR系统

1．3．4 分布式VR系统

 1．4 VR技术应用领域

 思考题

 参考文献

第2章 人的能力及特征

 2．1 信息接受

2．1．1 感觉和知觉的特征

2．1．2 视觉机能及其特征

2．1．3 听觉

2．1．4 其他感觉机能与特征

 2．2 人的信息处理系统

2．2．1 信息存储

2．2．2 分析、综合

2．2．3 决策

2．2．4 信息处理能力

 2．3 执行器

2．3．1 肉和骨骼

2．3．2 人的运动输出

 思考题

 参考文献

第3章 视景生成理论

 3．1 概述

3．1．1 视景生成系统组成

3．1．2 视景生成工作过程

 3．2 视景的内部表示

3．2．1 图形学表示

3．2．2 图像表示

3．2．3 视景的高层内部表示

 3．3 生成真实感三维图形的基本理论

3．3．1 曲线曲面的数学基础

3．3．2 光线跟踪技术

3．3．3 辐射度方法

 思考题

 参考文献

第4章 虚拟现实系统的常用算法

 4．1 概述

 4．2 真实感图形的绘制

4．2．1 消隐算法

4．2．2 光照模型

4．2．3 纹理映射

 4．3 层次细节简化技术

4．3．1 LOD技术

4．3．2 网格简化算法

4．3．3 基于顶点聚类的模型简化算法

4．3．4 基于删除操作的模型简化算法

4．3．5 基于渐进网格的模型简化算法

 4．4 碰撞检测

4．4．1 概述

4．4．2 包围盒法

 思考题

 参考文献

第5章 虚拟现实人一机交互设备

 5．1 立体显示原理

5．1．1 人眼的结构与立体视觉机制

5．1．2 立体显示原理

 5．2 立体显示设备

5．2．1 HMD

5．2．2 BOOM

5．2．3 立体眼镜

5．2．4 立体投影显示

5．2．5 3D显示器

5．2．6 墙式立体显示器

 5．3 虚拟环境中的位置跟踪设备

5．3．1 位置跟踪的方式

5．3．2 位置跟踪器的性能指标

5．3．3 位置跟踪技术的类型

5．3．4 虚拟现实系统中不良跟踪的后果

 5．4 触觉与力觉反馈装置

5．4．1 触觉与力觉反馈的原理

5．4．2 触觉与力觉反馈装置的种类

 5．5 VR的3D声音系统

 5．6 VR硬件的系统集成

 思考题

 参考文献

第6章 手势的合成与识别

 6．1 概述

 6．2 人手结构特点及运动特性

6．2．1 关节的运动分析

6．2．2 关节的约束

 6．3 手势合成

 6．4 手势识别

6．4．1 手势识别原理

6．4．2 手势建模与手势输入

6．4．3 手势识别方法

 思考题

 参考文献

第7章 开发环境和开发平台

 7．1 图形API：OpenGL和Direct3D

7．1．1 OpenGL

7．1．2 Direct3D

 7．2 三维视景生成软件

7．2．1 IRIS Performer

7．2．2 Vega

7．2．3 Vega Prime

7．2．4 VTree 

7．2．5 Virtools

 7．3 硬件计算平台

7．3．1 Silicon Graphics-Onyx4

7．3．2 SGI Onyx300

7．3．3 simFUSION 6000

 7．4 小结

 思考题

 参考文献

第8章 飞行器的虚拟制造

 8．1 概述

8．1．1 虚拟制造的概念

8．1．2 虚拟制造的分类

8．1．3 虚拟制造的主要特点

 8．2 虚拟制造的关键技术

8．2．1 建模技术

8．2．2 仿真技术

8．2．3 虚拟现实技术

 8．3 虚拟制造的应用领域

 8．4 虚拟制造技术在航空领域应用的成功案例

8．4．1 三维数字化飞机设计制造技术

8．4．2 波音飞机的虚拟制造

8．4．3 我国首架数字化电子样机

 思考题

 参考文献

第9章 虚拟现实技术在航天工程中的典型应用

 9．1 哈勃太空望远镜维护的虚拟训练

9．1．1 哈勃太空望远镜的概况

9．1．2 虚拟训练技术

9．1．3 训练及评价方法

 9．2 虚拟风洞技术

9．2．1 风洞与虚拟风洞的概念

9．2．2 虚拟风洞的系统基本组成

  9．2．3 虚拟风洞软件工具

  9．2．4 虚拟风洞技术的发展方向

 9．3 虚拟现实技术在航天工效学研究中的应用

  9．3．1 空间实验室舱内视觉环境研究

  9．3．2 虚拟环境中人的操作判断及反应特性研究

  9．3．3 航天器交会对接人工控制设计与人一机结合特性研究

  9．3．4 虚拟环境下的认知工效学研究

思考题

参考文献