虚拟现实技术的特点及应用

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1、虚拟现实技术的特点及应用【摘要】概述了虚拟现实技术的概念和特点,阐述了虚拟现实技术在建筑工程、工程施工管理和建筑可行性研究等方面的具体应用及发展前景。　　【关键词】虚拟现实;特点;工程;应用　　　　1.虚拟现实技术　　1.1概念　　虚拟现实(VirtualReality,VR),也称为灵境,是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。　　虚拟现实仿真系统是由软件系统、数据库系统和硬件

2、系统部分构成的。其软件系统主要包括库区环境建模软件、场景纹理生成与处理软件、立体图像生成软件、观察与操作控制软件、分析应用软件等数据库系统主要包括库区地形数据库、三维环境模型数据库、设备数据库、环境纹理影像数据库、应用专题数据库等硬件系统主要包括计算机、声像处理系统、感知系统等。　　1.2虚拟现实的特点　　实物虚化、虚物实化和高性能的计算处理技术是VR技术的3个主要方面。　　实物虚化是现实世界空间向多维信息化空间的一种映射，主要包括基本模型构建、空间跟踪、声音定位、视觉跟踪和视点感应等关键技术，这些技术使得真实感虚拟世界的生成、虚拟环境对用户操作的检测和操作数据的获取成为可能。它具

3、体基于以下几种技术：(1)基本模型构建技术。它是应用计算机技术生成虚拟世界的基础，它将真实世界的对象物体在相应的3D虚拟世界中重构，并根据系统需求保存部分物理属性。例如车辆在柏油地、草地、沙地和泥地上行驶时情况会有所不同，或对气象数据进行建模生成虚拟环境的气象情况（阴天、晴天、雨、雾）等等。(2)空间跟踪技术。主要是通过头盔显示器、数据手套、数据衣等常用的交互设备上的空间传感器，确定用户的头、手、躯体或其他操作物在3D虚拟环境中的位置和方向。(3)声音跟踪技术：利用不同声源的声音到达某一特定地点的时间差、相位差、声压差等进行虚拟环境的声音跟踪。(4)视觉跟踪与视点感应技术。使用从视

4、频摄像机到X-Y平面阵列、周围光或者跟踪光在图像投影平面不同时刻和不同位置上的投影，计算被跟踪对象的位置和方向。　　1.2.1虚物实化　　虚物实化是指确保用户从虚拟环境中获取同真实环境中一样或相似的视觉、听觉、力觉和触觉等感官认知的关键技术。能否让参与者产生沉浸感的关键因素除了视觉和听觉感知外，还有用户能否在操纵虚拟物体的同时，感受到虚拟物体的反作用力，从而产生触觉和力觉感知。力觉感知主要由计算机通过力反馈手套、力反馈操纵杆对手指产生运动阻尼从而使用户感受到作用力的方向和大小。触觉反馈主要是基于视觉、气压感、振动触感、电子触感和神经、肌肉模拟等方法来实现的。　　1.2.2高性能的计

5、算处理技术　　高性能计算处理技术主要包括数据转换和数据预处理技术；实时、逼真图形图像生成与显示技术；多种声音的合成与声音空间化技术；多维信息数据的融合、数据压缩以及数据库的生成；包括命令识别、语音识别，以及手势和人的面部表情信息的检测等在内的模式识别；分布式与并行计算，以及高速、大规模的远程X络技术。　　2.虚拟现实技术在建筑结构工程中的应用　　虚拟现实中的景物可以是真实物体的模型,如还没有施工的房屋、正在设计中的工厂或产品的工程模型;可以是现实中看不到的抽象模型,如分子结构等三维模型表示。它们都利用了现实世界中存在的数据,将计算机产生的电子信号,通过多种输出设备转换成能够被人类感

6、觉器官所感知的各种物理现象,如光波、声波、力等,使人感受到虚拟境界的存在。　　2.1虚拟现实技术在工程施工管理中应用的领域　　虚拟现实技术在工程施工管理中应用的意义很大，通过模拟一些特定状态和工程情况，可以突显出预想实施过程中的一些不足，进而优化施工计划和组织，使其更加的合理。由于在制定具体施工方案时，一些决策者可能经验不足或者是个人知识累计不够，对于一些不可预见的问题不能充分合理的考虑并解决，这时如果采用虚拟技术，就可以将这些组织管理者的不足得到一定的弥补。促进施工管理者的管理水平，提高工程施工质量。　　工程施工管理采用虚拟现实技术不仅可以预见一些组织管理不足，优化施工方案，同时

7、还可以进行一定新材料、新工艺的尝试，直观清晰的反映应用后的效果，这样有助于新材料、新工艺的推广和使用。　　2.2建设项目构思与可行性研究中的仿真与建模　　以前可行性研究可以通过调查分析和统计数据，但是对于项目设计的正确性就很难保证，虚拟现实技术给这个行业融入了新的活力。在项目设计方案确定后，可以将实际系统抽象成物理模型、数学公式或方块流程图。然后，将系统模型转变成计算机能接受的逻辑流程图，再通过仿真实验，将系统的仿真模型编制成仿真程序在计算机上运行，只要建模也就是抽象