虚拟现实技术的研究概况

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1、虚拟现实技术的研究概况马池100602236摘要：虚拟现实作为一种综合多种科学技术的计算机领域新技术,已经涉及众多研究和应用领域，被公认为21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术Z—。其未來的研究将遵循“低成本、高性能”则，从软件、硬件上不断展开，不断发展成为一门成熟的科学和艺术。关键词：虚拟现实技术研究现状发展趋势一、虚拟现实技术的概述虚拟现实技术汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、计算机仿真技术、传感器技术、计算机视觉和人的行为学硏究等多项关键技术，以模拟方式为用户创

2、造一个实时反映实体対象变化与相互作用的三维图像世界，在视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验屮，使参与者可以直接参与和探索虚拟对象在所处坏境屮的作用和变化，产牛沉浸感。二、虚拟现实的起源虚拟现实技术起源于远程操作，即在人无法到达或有危险的环境屮使用机器人，而人则在与其类似的虚拟环境中控制机器人进行操作。从本质上说，虚拟现实技术并非一门全新的技术,它是计算机图形学、机器人学、人机工程学、机械学、控制理论和认知科学的综合和延伸。随着计算机技术尤其是多媒体技术的迅速发展，虚拟现实技术已成为计算机科学屮发展最快

3、的领域之一。三、虚拟现实技术的内涵VR技术是一种综合应用各种技术制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然坏境屮的各种感知系统行为的高级的人机交互技术。虚拟坏境通常是由计算机牛成并控制的,使用户身临其境地感知虚拟环境屮的物体，通过虚拟现实的三维设备与物体接触，从而真正地实现人机交互。可以说人处在虚拟环境之中跟现实环境是没有差别的。四、虚拟现实技术的特征（一）沉浸性虚拟现实技术是根据人类的视觉、听心理特点，由计算机产牛逼真的三维立体川者戴上头盔显示器和数据手套等设备后己置身于虚拟环境中，并可与虚拟

4、环境中象的相互作用，就如同在现实世界中的一分逼真，冇一种身临其境的感觉。（二）交互性虚拟现实系统中的人机交互是一种近交互，使用者可以利用特殊头盔、数据手套备进行交互。例如，当使用者用手去直接环境屮的物体时，手有握着东西的感觉，并物体的重量,物体也随着手的移动而移动。（三）多感知性由于虚拟现实系统中装有视觉、听觉、觉等传感装置，因此，使用者在虚拟环境屮觉、听觉、触觉、味觉等多种感知，从而达到的感觉。（四）自主性指虚拟环境屮的物体依据物理定律进例如，当物体受到力的作用时，物体会沿着移动、翻倒或者从桌面落

5、到地面等。五、国外虚拟现实技术的研究现状VR技术最早在20世纪中期山美国VPL探索公司和它的创始人JaronLanier提出这一概念，后來美国宁航局（NASA）的艾姆斯空间屮心利川流行的液晶显示电视和具它设备，开始研制低成本的虚拟现实系统，推动了该技术硬件的进步。冃前，虚拟现实技术已获得了长足的发展。在国内,20世纪80年代末开始进行研究，冃前还处于初级阶段。（-）美国虚拟现实技术的研究动态美国作为VR技术的发源地，其研究水平基本上就代表国际VR发展的水平。冃前美国在该领域的基础研究主要集屮在感知、

6、用户界面、后台软件和硬件四个方血。美国宇航局（NASA）的Ames实验室研究主要集小在以下方面:将数据手套工程化，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。［3］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，并且己经建立了可供全国使用的VR教冇系统。北卡罗来纳人学（UNC）的计算机系是进行VR研究最早的人学，他们主要研究分了建模、航空驾驶

7、、外科手术仿真、建筑仿真等。LomaLinda大学医学中心的DavidWarner博士和他的研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关的问题,首创了VR儿科治疗法。麻省理工学院（MIT）是研究人工智能、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成立了媒休实验室，进行虚拟环境的正规研究。华盛顿大学华盛顿技术中心的人机界而技术实验室（HITLab）,将VR研究引入了教育、设计、娱乐和制造领域。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

8、于以下四个方面:虚拟战场环境;进行单兵模拟训练;实施诸军兵种联合演习;进行指挥员训练。（二）英国和日本虚拟现实技术的研究与开发在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，英国是领先的，尤其是在欧洲。英国主要冇四个从事VR技术研究的中心:［4］WindusU*ies（工业集团公司）,是国际VR界的著名开发机构，在工业设计和可视化等重要领域占有一席之地;BritishAerospace（英国航空公司BAe）的Brough分部，正