浅谈虚拟现实技术及其运用

《浅谈虚拟现实技术及其运用》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、浅谈虚拟现实技术及其运用在信息技术发展的今天，人们的交流越來越多的依靠网络、广播、电视等媒体得到相关的信息资料，但是这些媒体提供的信息往往是经过抽象的，但随着计算机技术的迅猛发展，使得人与计算机的交互成为可能，虚拟现实技术就是借助于这个基础上实现了人机交互，操作者可以通过键盘、鼠标、头盔、数据手套等工具与计算机间的交互，真正成为虚拟环境屮的一员，较真实的感知和操作虚拟世界中的各种对象，达到理解和掌握知识、为生产生活服务的目的。虚拟现实技术的应用，使设计思路和设计表达如虎添翼。让人多了一种直观的、亲切的

2、及交互的感受，为人类的生活和工作提供全新的信息服务。1.虚拟现实技术的简介虚拟现实，英文名为VirtualReality,WVR技术。这一名词是曲美国VPL公司创建人拉尼尔在80年代初捉岀的，也称灵境技术或人工环境，是以沉浸性、交互性和构想性为基木特征的计算机高级人机界面。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等门然的方式与Z进行实时交互

3、,创建了一种适人化的多维信息空间。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形技术、计算机

4、仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助牛成的高技术模拟系统。目前虚拟现实系统的研究现状主要涉及到三个研究领域：依靠计算机图形方式建立实吋的三维视觉效果、构建对虚拟世界的观察界而和使用虚拟现实技术加强其在现实世界屮的应用。2.虚拟现实技术特征2.1.多感知性所谓多感知性就是指导包括视觉感知外，还包括听觉、力觉、触觉和运动感知、甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。22存在感又称临场感，它是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达

5、到使用户难以分辨真假的程度。23相互性它是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。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野屮被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。24自主性是指虚拟环境屮物体依据物理定律进行动作的程度。熄拟现实系统的关键技术主要由动态环境建模技术、实吋三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具和系统集成技术等五个方而组成。其屮动态环境建模技术的H的是根据应用的需要获取实际环境的三维数据，并利

6、用获取的三维数据建立相应的虚拟坏境模型。而三维图形的生成技术关键是如何实现“实时”生成。立体显示和传感器技术是虚拟现实中实施交互能力的关键。3•虚拟现实技术的运用领域3.1娱乐、艺术与教育领域丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具。如芝加哥开放了关于3025年的一场未来战争的世界上第一台大型可供多人使用的VR娱乐系统；1992年的一台称为“LegealQust”的系统由于增加了人工智能功能，使计算机具备了自学习功能，大大增强了趣味性及难度，使该系统获该年度VR产品奖。作为传输显示信

7、息的媒体，VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术转化为动态的，可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术，提高了艺术表现能力。3.2军事与航天工业领域模拟训练一直是军事与航天工业中的一个重要课题，这为VR提供了广阔的应用前景。美国国防部高级研究计划局DARPAi80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统，以提供坦克协同训练，该系统可联结200多台模拟器。另外利用VR技术，可模拟零重力环境，以代替现在非标准的水下训练宇航员的方法。3.3医学领域VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。

8、在虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，借助于跟踪球、HMD、感觉手套，学员们可以很容易了解人体内部各器官结构，这比现有的采用教科书的方式要有效得多。Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器，用丁•腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括虚拟的乎术台与手术灯，虚拟的外科工具（如手术刀、注射器、手术钳等），虚拟的人体模型与器官等。借助于HMD及感觉手套，使用者可以对虚拟的人体模型进行手术。另外，在远距离