虚拟现实技术
丛 书 名：
人工智能核心课程数智融合精品教材
作 译 者：张考
出 版 日 期：2026-07-01
书 代 号：G0529670
Ｉ Ｓ Ｂ Ｎ：9787121529672
图书简介：
本书为普通高等院校与职业院校虚拟现实技术、数字媒体技术、人工智能、信息工程等专业的教材。本书是一部阐述虚拟现实技术的"产教融合”教材，围绕虚拟现实的概念、关键技术、硬件设备、软件环境、开发应用等模块展开，由浅入深地阐述虚拟现实技术的原理和应用实践。本书共8章，主要内容包括：虚拟现实技术概述、虚拟现实的关键技术、虚拟现实系统的硬件设备、虚拟现实技术的相关软件、Unity开发基础、虚拟博物馆仿真系统开发实践、ThingJS开发基础、智慧校园仿真系统开发实践，内容翔实、案例丰富、图文并茂。
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配 套 资 源
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图 书 内 容
内容简介
本书为普通高等院校与职业院校虚拟现实技术、数字媒体技术、人工智能、信息工程等专业的教材。本书是一部阐述虚拟现实技术的"产教融合”教材，围绕虚拟现实的概念、关键技术、硬件设备、软件环境、开发应用等模块展开，由浅入深地阐述虚拟现实技术的原理和应用实践。本书共8章，主要内容包括：虚拟现实技术概述、虚拟现实的关键技术、虚拟现实系统的硬件设备、虚拟现实技术的相关软件、Unity开发基础、虚拟博物馆仿真系统开发实践、ThingJS开发基础、智慧校园仿真系统开发实践，内容翔实、案例丰富、图文并茂。图书详情
ISBN：9787121529672开 本：16(185*260)页 数：372字 数：609本书目录
目录 第1章 虚拟现实技术概述 1 1.1 虚拟现实的概念 1 1.1.1 基本概念 1 1.1.2 虚拟现实技术的特性 1 1.1.3 虚拟现实系统的组成 3 1.1.4 增强现实、混合现实、扩展现实技术 5 1.1.5 数字孪生技术 7 1.2 虚拟现实技术的发展现状 11 1.2.1 虚拟现实技术的发展历程 11 1.2.2 国内虚拟现实产业相关技术发展现状 13 1.2.3 国外虚拟现实产业相关技术发展现状 17 1.2.4 虚拟现实相关产业的发展现状 20 1.3 虚拟现实技术的分类 21 1.3.1 桌面式虚拟现实系统 21 1.3.2 沉浸式虚拟现实系统 22 1.3.3 增强式虚拟现实系统 23 1.3.4 分布式虚拟现实系统 24 1.4 VR技术应用场景 25 1.4.1 VR技术+工业生产 25 1.4.2 VR技术+文化旅游 26 1.4.3 VR技术+教育培训 27 1.4.4 VR技术+商贸创意 28 1.4.5 VR技术+体育健康 29 1.4.6 VR技术+演艺娱乐 30 1.5 VR技术未来趋势 31 1.5.1 VR关键技术发展趋势 31 1.5.2 VR系统发展趋势 32 1.5.3 VR产业发展趋势 33 第2章 虚拟现实的关键技术 34 2.1 立体显示技术 34 2.1.1 立体视觉的形成原理 34 2.1.2 双目视差显示技术 36 2.1.3 全息技术 38 2.2 三维建模技术 40 2.2.1 几何建模 40 2.2.2 物理建模 44 2.2.3 运动建模 49 2.3 智能感知技术 54 2.3.1 语音识别技术 54 2.3.2 动作姿态识别技术 56 2.3.3 表情识别技术 57 2.3.4 眼动追踪技术 59 2.3.5 多模态数据智能感知 60 2.4 虚拟人技术 60 2.4.1 自然语言处理技术 62 2.4.2 语音合成技术 63 2.4.3 情感识别技术 64 2.4.4 情感生成技术 65 2.4.5 虚拟人运动学引擎技术 66 2.5 人机交互技术 67 2.5.1 语音交互技术 68 2.5.2 手势交互技术 69 2.5.3 面部交互技术 70 2.5.4 眼动交互技术 71 2.5.5 触觉交互技术 72 2.5.6 其他感觉器官的反馈技术 73 2.6 虚拟现实引擎技术 74 2.6.1 虚拟现实引擎概述 74 2.6.2 虚拟现实引擎架构 75 2.6.3 常见虚拟现实引擎 76 第3章 虚拟现实系统的硬件设备 77 3.1 虚拟现实系统的构成 77 3.2 虚拟现实系统的输入设备 79 3.2.1 跟踪定位设备 79 3.2.2 人机交互设备 82 3.2.3 快速建模设备 87 3.2.4 其他数据采集设备 88 3.3 虚拟现实系统的输出设备 89 3.3.1 视觉显示设备 89 3.3.2 听觉播放设备 91 3.3.3 触觉反馈设备 94 3.3.4 嗅觉释放设备 97 3.3.5 肌肉/神经刺激设备 98 3.3.6 意念控制设备 100 3.4 常见虚拟现实系统介绍 100 3.4.1 常见虚拟现实开发设备 100 3.4.2 常见虚拟现实系统平台 102 第4章 虚拟现实技术的相关软件 104 4.1 虚拟现实相关软件发展概述 104 4.1.1 虚拟现实软件的分类 104 4.1.2 虚拟现实软件的发展历程 104 4.1.3 虚拟现实软件的发展趋势 105 4.2 三维建模软件 106 4.2.1 常见的三维建模软件 106 4.2.2 3ds Max 106 4.2.3 Maya 108 4.2.4 Cinema 4D 110 4.2.5 Blender 111 4.3 虚拟现实开发平台 113 4.3.1 常见的虚拟现实引擎 113 4.3.2 Unity 114 4.3.3 Unreal Engine 116 4.3.4 优锘ThingStudio森工厂 118 4.3.5 VRP Quantum 119 4.3.6 其他虚拟现实开发软件 120 4.4 Web3D技术 121 4.4.1 Web3D技术概述 121 4.4.2 可拓展语言VRML/X3D/X3DOM 122 4.4.3 HTML5与WebGL技术 124 4.4.4 WebXR技术 125 第5章 Unity开发基础 127 5.1 Unity软件概述 127 5.1.1 Unity发展历史 127 5.1.2 Unity安装 128 5.2 Unity面板界面 130 5.2.1 创建Unity项目 130 5.2.2 菜单栏 132 5.2.3 Scene（场景）面板 133 5.2.4 Hierarchy（层级）面板 137 5.2.5 Project（工程）面板 138 5.2.6 Inspector（检视）面板 139 5.3 Unity引擎技术 140 5.3.1 物理引擎 140 5.3.2 刚体 140 5.3.3 碰撞器 142 5.3.4 触发器（Trigger） 144 5.3.5 脚本 146 5.3.6 布料 149 5.3.7 关节组件 151 5.3.8 角色控制器 156 5.4 Unity资源系统 159 5.4.1 Terrain地形系统 159 5.4.2 材质、纹理（贴图）和着色器 166 5.4.3 灯光 170 5.4.4 摄像机 171 5.4.5 音频和视频 173 5.4.6 3D模型对象 175 5.4.7 图形开发者界面 177 5.4.8 预制体 186 5.4.9 天空盒 188 5.4.10 射线 190 5.4.11 粒子系统 193 5.5 Unity新版动画系统 195 5.5.1 Mecanim动画系统概念 195 5.5.2 核心组件介绍及创建 195 5.5.3 使用Animation面板添加动画数据 197 5.5.4 Animator Controller 199 第6章 虚拟博物馆仿真系统开发实践 203 6.1 虚拟博物馆概述 203 6.1.1 虚拟博物馆介绍 203 6.1.2 制作流程 203 6.2 场景搭建与资源整合 204 6.2.1 创建项目 204 6.2.2 导入资源包和模型 205 6.2.3 场景搭建 206 6.2.4 展览区搭建 207 6.2.5 场景灯光 211 6.2.6 碰撞器配置 213 6.2.7 UI界面制作 214 6.3 功能开发 222 6.3.1 自由漫步配置 223 6.3.2 玩家与展品交互配置 225 6.3.3 讲解员讲解配置 229 6.3.4 问答系统配置 243 6.3.5 加载页面配置 248 6.4 项目导出 253 第7章 ThingJS开发基础 254 7.1 森园区概述 254 7.1.1 介绍 254 7.1.2 特点 254 7.1.3 登录森园区 254 7.2 森园区操作界面概览 256 7.2.1 菜单栏 256 7.2.2 工具栏 258 7.2.3 3D资源面板 259 7.2.4 场景编辑 260 7.2.5 其他窗口 262 7.3 森园区搭建操作 263 7.3.1 设置参考图 263 7.3.2 圈地画墙 264 7.3.3 物体编辑 269 7.3.4 线路编辑 271 7.4 资源管理 273 7.4.1 模型上传 273 7.4.2 更改模型类型和购买模型 274 7.5 森建筑 274 7.6 ThingJS-X4（零代码开发） 275 7.7 ThingJS-X4场景管理 276 7.7.1 场景导入 276 7.7.2 点位摆放（以园区为例） 278 7.8 模型管理 278 7.8.1 模型编辑 279 7.8.2 模型删除 280 7.8.3 模型更换 280 7.8.4 模型导入和导出 280 7.9 孪生体管理 281 7.9.1 孪生体目录 281 7.9.2 孪生体分类 282 7.9.3 孪生体实例 284 7.9.4 数据导入和导出 287 7.10 配置管理 288 7.10.1 资源中心 289 7.10.2 样式配置 290 7.10.3 孪生体集合 291 7.10.4 标记 292 7.10.5 孪生体面板 295 7.10.6 场景控制 296 7.10.7 背景 297 7.11 场景图层配置 298 7.11.1 场景图层模式 299 7.11.2 空间模式 300 7.11.3 场景图层图表 301 7.12 业务 302 7.12.1 业务模式 303 7.12.2 空间模式 304 7.12.3 业务图表 305 7.13 操作集 305 7.14 集合事件和系统事件 306 第8章 智慧校园仿真系统开发实践 308 8.1 智慧校园概述 308 8.1.1 智慧校园介绍 308 8.1.2 制作流程 308 8.2 场景搭建 308 8.2.1 新建项目并导入参考图 308 8.2.2 室外搭建 310 8.2.3 室内搭建（以教学楼为例） 314 8.3 ThingJS-X4功能开发 320 8.3.1 学习工具要求 320 8.3.2 学习平台 321 8.3.3 性能数据推送 321 8.3.4 注意事项 323 8.3.5 场景导入 324 8.3.6 标记资源显示 325 8.3.7 孪生体变色图层 327 8.3.8 室外摄像头配置 328 8.3.9 园区概览业务 329 8.3.10 楼内监控业务 332 8.3.11 智慧电梯业务 334 8.3.12 智慧停车业务 343 8.3.13 智慧消防业务 350 8.3.14 项目导出 357 参考文献 358展开前 言
虚拟现实技术是融合了计算机图形学、计算机仿真、人工智能、传感与显示、人机交互、空间计算等多学科成果的新一代信息技术，是引领未来的新兴战略性技术，是新时代科技革命和产业革命的重要驱动力量，是发展新质生产力的重要引擎。虚拟现实技术被列入国家“十四五”规划数字经济重点产业，广泛应用于工业制造、教育医疗、文化旅游、体育健康等重要行业领域。 本书旨在系统构建虚拟现实的知识体系，通过校企产学研合作，将理论基础与实践教学相结合，帮助读者深入理解虚拟现实技术的基本原理、关键技术与实践应用。本书内容覆盖虚拟现实的概念、发展历程、核心技术、软硬件生态、开发平台与典型工程案例。在理论基础层面，重点介绍了立体显示、三维建模、智能感知、虚拟人、人机交互与虚拟现实引擎等技术；在实践层面，本书引入Unity与ThingJS-X4双平台开发模式，贯穿虚拟博物馆、智慧校园等真实项目案例，形成“理论—技术—实现—应用”的完整能力闭环。 本书共8章，具体内容如下。 第1章：系统梳理虚拟现实技术的发展历程、产业趋势与技术体系，介绍了虚拟现实、增强现实、混合现实、扩展现实及数字孪生等相关概念。 第2章：深入解析虚拟现实的关键技术，包括立体显示技术、三维建模技术、智能感知技术、虚拟人技术、人机交互技术及虚拟现实引擎技术。 第3章：系统介绍虚拟现实系统的硬件设备，涵盖输入设备、输出设备及常见虚拟现实系统。 第4章：全面阐述虚拟现实技术的相关软件，包括三维建模软件、虚拟现实开发平台及Web3D技术。 第5、6章：聚焦Unity开发基础与典型应用，涵盖软件概述、面板界面、引擎技术、资源系统、新版动画系统，并以“虚拟博物馆”项目为例，展示虚拟仿真系统完整开发流程。 第7、8章：介绍国产ThingJS数字孪生开发平台，结合“智慧校园”实战案例，演示物联网数据驱动场景构建与业务可视化，展示数字孪生系统完整开发流程。 本书编写分工如下：第1章由张考、潘志庚、胡志华编写；第2章由潘志庚、胡志华、李明编写；第3章由胡志华、张考、李明编写；第4章由王慧玲、孔峰、王文燕编写；第5、6章由李明、王慧玲、王文燕编写；第7、8章由孔峰、张考、王文燕编写。全书由王文燕整理汇编，张考统筹并最终定稿，蒋咏菁与韩原理协助完成资料整理与技术校对工作。 本书的编写得到了南京信息工程大学教务处、人工智能学院（未来技术学院、人工智能产业学院）、北京优锘科技有限公司、伊犁师范大学等单位的支持与协助。本书的出版得到了南京信息工程大学教务处教材基金与电子工业出版社的大力支持。南京信息工程大学感知与生成智能研究中心的老师和同学们对本书提出了许多建设性的意见，并在书稿校对等过程中做了大量工作。在此，谨向所有支持与参与本书工作的机构与个人，致以诚挚的谢意。由于编者水平有限，书中难免存在疏漏与不足之处，欢迎读者批评指正。展开作者简介
张考，硕士生导师。研究方向为视觉显著性建模、图像与视频处理、遥感视频分析、虚拟现实。在IEEE TIP/TCSVT/TMM等发表会议期刊论文10余篇。曾获2014年湖北省优秀学士学位论文奖，2016年国际摄影测量与遥感大会最佳海报奖（合作论文），2017年IEEE ICME Salient360! 挑战赛最佳学生奖，2018年IEEE ICME Salient360! 挑战赛图像赛大奖等多项奖励。主持国家自然科学基金青年项目，中国博士后面上项目等科研项目5项；参与国家重点研发课题2项，国家自然科学基金重点项目1项，面上项目2项。目前担任IEEE TIP/TMM/TGRS/JSTARS/GRSL和IEEE ICIP/ICME/ICASSP等期刊会议审稿人。 -
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