虚拟现实技术及其工业应用

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1、虚拟现实技术及其工业应用JunjiNomura,kazuyaSawada讲述：聂一彪目录摘要1、引言2、用VR实现的放松/振作系统2.1自主、交互、现实感2.2系统样机概述2.3样机系统的评价2.4结论3.骑马治疗仿真虚拟技术3.1实际骑马数据的分析3.2系统概述3.3评价和结论4.VR支持的厨房设计系统4.1厨房设计和VR4.2厨房设计与支持系统KiPS概述（kitchenplanning-supportsystem）4.3KiPS介绍4.4KiPS效果4.5因特网厨房设计系统4.6互联网厨房设计模型4.7结论5.城市规划VR

2、系统5.1多种方式描述的虚拟城市系统5.2VR仿真应用于城市规划5.3结论6.总结摘要：虚拟现实（VR）已经广为人知，当前正普遍的研究它在各个工业领域中的应用。使用三维计算机图形，交互设备和高清晰度显示器，能实现一个虚拟世界，在那里能获得虚构的物体就像它们在自然世界中一样。MatsushitaElectrcworks有限公司从1990年起就发展了工业用的应用系统。本文将详述四种VR应用系统：放松/振作系统，骑马治疗仿真，VR支持的厨房设计系统，还有城市规划VR系统。关键词：虚拟现实、人本设计、人机接口、计算机应用、仿真、计算机辅

3、助设计1、引言虚拟现实正在研究应用于各个工业领域比如：计算机图形，CAD，CAM，CIM，机器人，医疗/健康护理，多媒体，游戏等。许多公司推出商业化的VR应用系统产品。本文将介绍MatsushitaElectrcworks有限公司开发的四个已经商业化的VR系统。放松/振作系统骑马治疗仿真VR支持的厨房设计系统城市规划VR系统2、用VR实现的放松/振作系统现在由于政策、经济、技术等的波动，人们持续经受各种不同形式的压力。这种压力使人们更加关注自身的身体和精神健康。结果，他们加入健康俱乐部、健身房等进行一系列保健活动。然而这些俱乐部

4、等提供的健身系统都由使用者决定，而没有“自主”功能，如自己的行动基于接受到的信息（例如使用者的生理数据）。因此，为了发展智能保健系统，就不得不把“自主”功能加入系统。而且，为了使系统更加宜人化，将介绍一种新的人机界面，它实现了用户与系统之间的人机交互。“现实感”允许用户位于一个舒适的虚拟世界。在这部分，将介绍一种新的智能保健系统，它使用虚拟显示技术实现自主、交互、存在感的性能。这个VR系统的目的是允许人们放松和短时间恢复精力。该系统消除由持续的办公室工作像可视化显示终端（VDT）工作引起的疲劳，通过减少身体器官的活动消除用户压力

5、，使他们放松。更重要的是，防止用户在放松过程后感觉懒散。系统通过刺激使用户精神振作。2.1自主、交互、现实感图1示意了放松/振作系统的组成。来源于用户的生理信息，即用户的心率数据被传感器获得并利用。当用户充分放松时，心率下降，如果被心率传感器探测到这种现象，系统将会减少三种形式的刺激。例如：视觉、听觉、触觉刺激。这种控制被当作是系统的自主性。当用户使用该系统时，他/她的心率被测量。刺激的强度通过数据的获得实时的变化。因此，实现了用户与系统之间无意识的交互。因此，无须用户动态的输入信息至系统。另外，如上文提到的，系统的目的是允许用

6、户放松和短时间恢复精力。因此，三种刺激的强度，不得不由用户的特别场景需求控制，一个场景的例子是：一个旅游胜地的海滨的光线调节，月光沐浴下的晚上光线的上升。当这种场景提供给用户，伴随着合适的音乐。休闲式的按摩。这三种形式的刺激提供给用户一个像旅游胜地的旅馆一样的环境。2.2系统样机概述自主、交互、现实感已经在系统样品中实现如图1所示。系统由一个休闲式按摩器、头盔式显示器（HMD）、标准VCR、控制接口、HMD使用户直接感受场景和音乐，远离其他外界刺激，样本系统示意见图2。场景和音乐录制在一个录象带中，在放松阶段，用简单的二维图片刺

7、激用户的视觉。下一步，振作阶段，三维场景用来更强烈的刺激感官。信号控制休闲按摩也同样记录在录象带中，这使得按摩的节奏能配合场景和音乐。即在放松阶段，轻柔按摩应用于温和的场景和音乐。在振作阶段，强度大的按摩应用于立体场景和音调更高的音乐。微计算机配合控制接口执行一种算法，通过认识心率的下降及时探测到用户充分放松的时间点。2.3样机系统的评价一个实验概述如下：五名实验对象被要求执行一个特定的VDT工作持续40分钟，然后执行下列任务之一，持续10分钟。（1）体验VR放松/振作系统（2）休息（3）继续工作这里休息是指实验者仅仅坐在他做V

8、DT工作的椅子上。他完成一项任务后，被要求做同样的VDT工作40分钟。鉴定一个VR放松/振作系统对人是否有效，心率被用来评价自主神经系统的活动。图3示意了测量过程中指数α和β各自的变化，它体现了交感神经系统和副交感神经系统的活动水平。这些指数的值采用五个被实验者