浅谈虚拟现实技术的研究现状及发展趋势

《浅谈虚拟现实技术的研究现状及发展趋势》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、浅谈虚拟现实技术的研究现状及发展趋势1、虚拟现实技术及其特征虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界,是一个看似真实的模拟环境,通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件,同时提供视、听、触等直观而又自然的实时感知,并使参与者”沉浸〃于模拟环境中。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，

2、甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作,由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入做出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据手套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置，如摄像机、地板压力传感器等。VR具有以下四个重要特征:①多感知性。指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。①存在感。指用户感到作为主角存在

3、于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。②交互性。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。③自主性。指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。虚拟现实的关键技术主要包括：动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具、系统集成技术。2、国外虚拟现实技术的研究现状2.1美国美国是VR技术的发源地。美国VR硏究技术的水平基本上就代表国际VR发展的水平。目前美国在该领域的基础硏究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。美国宇航局的Ames实验室：将数据

4、手套工程化，使其成为可用性较高的产品。在约翰逊空间中心完成空间站操纵的实时仿真。大量运用了面向座舱的飞行模拟技术。对哈勃太空望远镜的仿真。现在正致力于一个叫〃虚拟行星探索"(VPE)的试验计划。现在NASA己经建立了航空、卫星维护VR训练系统,空间站VR训练系统，并且已经建立了可供全国使用的VR教育系统。北卡罗来纳大学（UNC）的计算机系是进行VR研究最早最著名的大学。他们主要硏究分子建模、航空驾驶、夕卜科手术仿真、建筑仿真等。LomaLinda大学医学中心的DavidWarner博士和他的硏究小组成功地将计算机图形及VR的设备用于探讨与神经疾病相

5、关的问题，首创了VR儿科治疗法。麻省理工学院（MIT）是硏究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋,这些技术都是VR技术的基础,1985年MIT成立了媒体实验室，进行虚拟环境的正规硏究。SRI硏究中心建立了〃视觉感知计划〃，硏究现有VR技术的进一步发展。1991年后，SRI进行了利用VR技术对军用飞机或车辆驾驶的训练研究，试图通过仿真来减少飞行事故。华盛顿大学华盛顿技术中心的人机界面技术实验室（HITLab）将VR硏究弓

6、入了教育、设计、娱乐和制造领域。伊利诺斯州立大学硏制岀在车辆设计中支持远程协作的分布式VR系统。乔治梅森大学硏制岀一套在动态

7、虚拟环境中的流体实时仿真系统。从90年代初起,美国率先将虚拟现实技术用于军事领域，主要用于以下四个方面:—是虚拟战场环境。二是进行单兵模拟训练。三是实施诸军兵种联合演习。四是进行指挥员训练。2.2欧洲在欧洲，英国在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面，在欧洲来说是领先的。英国Bristol公司发现,VR应用的交点应集中在整体综合技术上，他们在软件和硬件的某些领域处于领先地位。英国ARRL公司关于远地呈现的研究实验，主要包括VR重构问题。他们的产品还包括建筑和科学可视化计算。欧洲其它一些较发达的国家如：

8、荷兰、德国、瑞典等也积极进行了VR的研究与应用。瑞典的DIVE分布式虚拟交互环境,是一个基于Unix的，不同节点上的多个进程可以在同一世界中工作的异质分布式系统。荷兰海牙TN0硏究所的物理电子实验室(TNO-PEL)开发的训练和模拟系统z通过改进人机界面来改善现有模拟系统，以使用户完全介入模拟环境。德国在VR的应用方面取得了出乎意料的成果。在改造传统产业方面，一是用于产品设计、降低成本，避免新产品开发的风险；二是产品演示，吸引客户争取定单;三是用于培训，在新生产设备投入使用前用虚拟工厂来提高工人的操作水平。2008年10月27-29日在法国举行的A

9、CMSymposiumonVirtualRealitySoftwareandTechnology大会，整体上促进了虚拟现实