第一篇：關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)的應(yīng)用論文

摘要：文章通過(guò)分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特性和工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)特點(diǎn)，從人才培養(yǎng)的教學(xué)模式和教學(xué)手段的創(chuàng)新方面入手，提出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)教學(xué)和人才培養(yǎng)的可行性和模式，旨在將具有真實(shí)性、交互性、娛樂(lè)性的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景融入工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)，開(kāi)展情境式教學(xué)，提升工業(yè)設(shè)計(jì)類(lèi)課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);工業(yè)設(shè)計(jì);互動(dòng)性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一門(mén)綜合性技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理、傳感技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模式識(shí)別、并行處理和人工智能等多個(gè)領(lǐng)域，在三維顯示和人機(jī)交互方面具備強(qiáng)大的呈現(xiàn)能力和互動(dòng)優(yōu)勢(shì)。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)幫助下，用戶可以完全融入其中,并與系統(tǒng)發(fā)生交互，產(chǎn)生身臨其境的效果。在工業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)過(guò)程中，如何融合虛擬現(xiàn)實(shí)和三維動(dòng)畫(huà)的優(yōu)勢(shì)輔助教學(xué)、豐富教學(xué)手段，從而加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力；如何通過(guò)運(yùn)用這種新技術(shù)和實(shí)施新教學(xué)模式，豐富工業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)內(nèi)容，提升高校工業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)層次，是文章主要研究的內(nèi)容。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特性與交互式學(xué)習(xí)情境搭建可行性分析

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征

本質(zhì)上來(lái)講，人與人之間存在各種接口，而虛擬現(xiàn)實(shí)就是其中的一種，它以先進(jìn)的技術(shù)手段為用戶提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等各種真實(shí)而又自然的體驗(yàn)，極大地提高了系統(tǒng)的可用性和易用性，從而減輕用戶的認(rèn)知壓力，提高系統(tǒng)的整體工作效率。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特性可總結(jié)為以下幾點(diǎn)：其一，包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、味覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等的多感知性；其二，用戶在環(huán)境中完全作為主角的真實(shí)感和沉浸感；其三，用戶對(duì)操作對(duì)象的順暢把握和操作反饋的流暢自然性；其四，物體在虛擬環(huán)境中完全遵循物理定律。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)的認(rèn)知特性

根據(jù)建構(gòu)主義的觀點(diǎn)，教學(xué)的過(guò)程其實(shí)是借助一定的環(huán)境和工具，讓學(xué)生自主地建立起對(duì)知識(shí)體系的認(rèn)知和理解的過(guò)程。而虛擬現(xiàn)實(shí)在架構(gòu)虛擬環(huán)境方面具備無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上再植入豐富的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生便能非常容易地融入其中，從而汲取到系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)的強(qiáng)交互性更是可以讓學(xué)生在知識(shí)的基礎(chǔ)上形成相應(yīng)的見(jiàn)解和觀點(diǎn)。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)

在三維動(dòng)畫(huà)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助下，教師可以營(yíng)造出虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生通過(guò)虛擬環(huán)境進(jìn)行體驗(yàn)、訓(xùn)練和探究，并通過(guò)與系統(tǒng)的交互，從而對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)知和理解。根據(jù)建構(gòu)主義的觀點(diǎn)，情境、協(xié)作、會(huì)話和意義建構(gòu)是學(xué)習(xí)環(huán)境中的四大基本要素，也正是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)。

二、工業(yè)設(shè)計(jì)類(lèi)課程教學(xué)特點(diǎn)與需求

工業(yè)設(shè)計(jì)是工業(yè)化生產(chǎn)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物，工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)是科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的核心環(huán)節(jié)，其從消費(fèi)者與市場(chǎng)終端拉動(dòng)生產(chǎn)力的發(fā)展。在課程設(shè)置方面，教師應(yīng)注重使學(xué)生在達(dá)到各自專(zhuān)業(yè)方向基本要求的前提下能夠一專(zhuān)多能，使之能夠具備適應(yīng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域多種設(shè)計(jì)工作的綜合能力。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)中的應(yīng)用模式

借助虛擬現(xiàn)實(shí)的高度可控性與真實(shí)的用戶體驗(yàn)效果，教師可以開(kāi)展嶄新的概念學(xué)習(xí)、技能訓(xùn)練和協(xié)作學(xué)習(xí)模式。教師應(yīng)以學(xué)生為本，采用針對(duì)性強(qiáng)、個(gè)性突出的教學(xué)策略和教學(xué)活動(dòng)，因材施教。在虛擬技術(shù)的幫助下，學(xué)生可以開(kāi)展新知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能的學(xué)習(xí)，還可以根據(jù)自己的需要、愛(ài)好和能力進(jìn)行興趣性學(xué)習(xí)、補(bǔ)償式學(xué)習(xí)、驗(yàn)證性學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)真正的自主學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)中的作用，有以下幾個(gè)方面：其一，虛擬實(shí)驗(yàn)和演示。在教學(xué)過(guò)程中，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，學(xué)生可以開(kāi)展各種實(shí)驗(yàn)。如，針對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性測(cè)試，受力情況下或在極端條件下的穩(wěn)定性測(cè)試。其二，數(shù)字場(chǎng)景漫游。虛擬現(xiàn)實(shí)具有沉浸性和交互性，可用于空間展示設(shè)計(jì)、產(chǎn)品展示的環(huán)境搭建等方面。其三，技能訓(xùn)練。學(xué)生可以在虛擬的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)角色扮演，從而全身心地融入虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，通過(guò)各種技能訓(xùn)練，提高實(shí)踐能力。此外，由于虛擬的環(huán)境沒(méi)有任何危險(xiǎn)，學(xué)生可以安全、反復(fù)地訓(xùn)練，直到完全掌握。

通過(guò)三維建模、材質(zhì)制作、演示動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)、虛擬交互開(kāi)發(fā)等一整套的制作，人們可實(shí)現(xiàn)基于電腦的虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與展示系統(tǒng)。教師可建立一種聲像立體全息的表現(xiàn)形式，給予學(xué)生視、聽(tīng)、觸覺(jué)多方位的感官刺激，使得產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與教學(xué)流程更有表現(xiàn)力和吸引力，將廉價(jià)、可行、實(shí)用的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)學(xué)融入工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)，開(kāi)啟情境式教學(xué)，提升工業(yè)設(shè)計(jì)類(lèi)課程教學(xué)質(zhì)量。對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，這種沉浸式的用戶體驗(yàn)感有助于設(shè)計(jì)過(guò)程中的模型構(gòu)造、材質(zhì)設(shè)定和交互式動(dòng)畫(huà)演示，這種實(shí)時(shí)交互的操作方式也有利于工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生實(shí)現(xiàn)虛擬的技能訓(xùn)練和協(xié)作學(xué)習(xí)。

作者:章新成 單位:九江學(xué)院藝術(shù)學(xué)院

第二篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論文

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述總結(jié)

一、虛擬現(xiàn)實(shí)的概念內(nèi)涵及應(yīng)用領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又稱(chēng)“靈境技術(shù)”、“虛擬環(huán)境”、“賽伯空間”等，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真，可借助傳感頭盔、數(shù)據(jù)手套等專(zhuān)業(yè)設(shè)備，讓用戶進(jìn)入虛擬空間，實(shí)時(shí)感知和操作虛擬世界中的各種對(duì)象，從而通過(guò)視覺(jué)、觸覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)等獲得身臨其境的真實(shí)感受。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的融合，是一門(mén)富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在廣泛地應(yīng)用于軍事、建筑、工業(yè)仿真、考古、醫(yī)學(xué)、文化教育、農(nóng)業(yè)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面，改變了傳統(tǒng)的人機(jī)交換模式。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征可以簡(jiǎn)潔地表征為沉浸性、交互性和構(gòu)想性。? 沉浸性

沉浸性是指用戶作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的虛擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用難以分辨真假的程度例如可視場(chǎng)景應(yīng)隨著視點(diǎn)的變化而變化甚至超越真實(shí)如生成比現(xiàn)實(shí)更逼真的照明和音響效果等。? 交互性

交互性是指用戶對(duì)虛擬環(huán)境內(nèi)的物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度包括實(shí)時(shí)性。例如用戶可以用手直接取虛擬環(huán)境中的物體, 這時(shí)手應(yīng)該有觸摸感, 并可以感覺(jué)物體的重量, 場(chǎng)景中被取的物體也立刻能夠隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。? 構(gòu)想性

構(gòu)想是指用戶沉浸在多維信息空間中, 依靠自己的感知和認(rèn)知能力全方位地獲取知識(shí), 發(fā)揮主觀能動(dòng)性, 尋求解答方式, 形成新的概念。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)的硬件設(shè)備與軟件技術(shù)

在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，硬件設(shè)備主要由3個(gè)部分組成：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、虛擬世界生成設(shè)備。此外系統(tǒng)還需要虛擬現(xiàn)實(shí)的相關(guān)技術(shù)。

1、虛擬現(xiàn)實(shí)的輸入設(shè)備

有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的輸入設(shè)備主要分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是基于自然的交互設(shè)備，用于對(duì)虛擬世界信息的輸入；另一類(lèi)是三維定位跟蹤設(shè)備，主要用于對(duì)輸入設(shè)備在三維空間中的位置進(jìn)行判定，并送入虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中。

虛擬世界與人進(jìn)行自然交互的實(shí)現(xiàn)形式很多，有基于語(yǔ)音的、基于手的等多種形式，如數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣、三維控制器、三維掃描儀等。

手是我們與外界進(jìn)行物理接觸及意識(shí)表達(dá)的最主要媒介，在人機(jī)交互設(shè)備中也

是如此。基于手的自然交互形式最為常見(jiàn)，相應(yīng)的數(shù)字化設(shè)備很多，在這類(lèi)產(chǎn)品中最為常用的就是數(shù)據(jù)手套。

數(shù)據(jù)手套是美國(guó)VPL公司在1987年推出的一種傳感手套的專(zhuān)有名稱(chēng)?，F(xiàn)在，數(shù)據(jù)手套已成為一種被廣泛使用的傳感設(shè)備。數(shù)據(jù)手套戴在用戶手上，作為一只虛擬的手用于與虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行交互，可以在虛擬世界中進(jìn)行物體抓取、移動(dòng)、裝配、操縱、控制等操作，并把手指和手掌伸屈時(shí)的各種姿勢(shì)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)應(yīng)用程序識(shí)別出用戶的手在虛擬世界中操作時(shí)的姿勢(shì)，執(zhí)行相應(yīng)的操作。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)手套還必須配有空間位置跟蹤器，檢測(cè)手在空間中的實(shí)際方位及其運(yùn)動(dòng)方向。

2、虛擬現(xiàn)實(shí)的輸出設(shè)備

人置身于虛擬世界中，要體會(huì)到沉浸的感覺(jué)，必須讓虛擬世界能模擬人在現(xiàn)實(shí)世界中的多種感受，如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、痛感、味覺(jué)、嗅覺(jué)等。

基于目前的技術(shù)水平，成熟和相對(duì)成熟的感知信息的產(chǎn)生和檢測(cè)技術(shù)僅有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)（力覺(jué)）3種。感知設(shè)備的作用是將虛擬世界中各種感知信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槿怂芙邮艿亩嗤ǖ来碳ば盘?hào)，現(xiàn)在主要應(yīng)用的有基于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和力覺(jué)感知的設(shè)備，基于味覺(jué)、嗅覺(jué)等的設(shè)備有待開(kāi)發(fā)研究。

3、虛擬現(xiàn)實(shí)的生成設(shè)備

在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)是虛擬世界的主要生成設(shè)備，所以有人稱(chēng)之為“虛擬現(xiàn)實(shí)引擎”，它首先創(chuàng)建出虛擬世界的場(chǎng)景，同時(shí)還必須實(shí)時(shí)響應(yīng)用戶各種方式的輸入。

通常虛擬世界生成設(shè)備主要分為基于高性能個(gè)人計(jì)算機(jī)、基于高性能圖形工作站、高度并行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和基于分布式計(jì)算機(jī)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)四大類(lèi)。

① 基于高性能個(gè)人計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要采用普通計(jì)算機(jī)配置圖形加速卡，通常用于桌面式非沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)；

② 基于高性能圖形工作站虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)一般配備有SUN或SGI公司可視化工作站；

③ 高度并行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用高性能并行體系；

④ 基于分布式計(jì)算機(jī)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)則采用網(wǎng)絡(luò)連接的分布式結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

4、虛擬現(xiàn)實(shí)的相關(guān)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的目標(biāo)是由計(jì)算機(jī)生成虛擬世界，用戶可以與之進(jìn)行視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等全方位的交互，并且虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)。

要實(shí)現(xiàn)這種目標(biāo)，除了需要有一些專(zhuān)業(yè)的硬件設(shè)備外，還必須有較多的相關(guān)技術(shù)及軟件加以保證，特別是在現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度還達(dá)不到虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所需要求的情況下，相關(guān)技術(shù)就顯得更加重要。

虛擬現(xiàn)實(shí)的相關(guān)技術(shù)主要有立體視覺(jué)顯示技術(shù)，環(huán)境建模技術(shù)，真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制技術(shù)，三維虛擬聲音的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，自然交互與傳感技術(shù)等等。? 立體視覺(jué)顯示技術(shù)

人類(lèi)從客觀世界獲得的信息的80％以上來(lái)自視覺(jué)，視覺(jué)信息的獲取是人類(lèi)感知外部世界、獲取信息的最主要的傳感通道，視覺(jué)通道成為多感知的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)。

在視覺(jué)顯示技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)立體顯示技術(shù)是較為復(fù)雜與關(guān)鍵的，立體視覺(jué)顯示技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)的重要支撐技術(shù)。? 環(huán)境建模技術(shù)

在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，營(yíng)造的虛擬環(huán)境是它的核心內(nèi)容，要建立虛擬環(huán)境，首先要建模，然后在其基礎(chǔ)上再進(jìn)行實(shí)時(shí)繪制、立體顯示，形成一個(gè)虛擬的世界。

虛擬環(huán)境建模的目的在于獲取實(shí)際三維環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)其應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。只有設(shè)計(jì)出反映研究對(duì)象的真實(shí)有效的模型，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)才有可信度。

在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，環(huán)境建模應(yīng)該包括有基于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、味覺(jué)等多種感覺(jué)通道的建模。

但基于目前的技術(shù)水平，常見(jiàn)的是三維視覺(jué)建模和三維聽(tīng)覺(jué)建模。而在當(dāng)前應(yīng)用中，環(huán)境建模一般主要是三維視覺(jué)建模，這方面的理論也較為成熟。

三維視覺(jué)建模又可細(xì)分為幾何建模、物理建模、行為建模等。

1)幾何建模是基于幾何信息來(lái)描述物體模型的建模方法，它處理物體的幾何形狀的表示，研究圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本問(wèn)題； 2)物理建模涉及物體的物理屬性；

3)行為建模反映研究對(duì)象的物理本質(zhì)及其內(nèi)在的工作機(jī)理。? 真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制技術(shù)

要實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的虛擬世界，僅有立體顯示技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，虛擬現(xiàn)實(shí)中還有真實(shí)感與實(shí)時(shí)性的要求，也就是說(shuō)虛擬世界的產(chǎn)生不僅需要真實(shí)的立體感，而且虛擬世界還必須實(shí)時(shí)生成，這就必須要采用真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制技術(shù)。

所謂真實(shí)感繪制是指在計(jì)算機(jī)中重現(xiàn)真實(shí)世界場(chǎng)景的過(guò)程。真實(shí)感繪制的主要任務(wù)是要模擬真實(shí)物體的物理屬性，即物體的形狀、光學(xué)性質(zhì)、表面的紋理和粗糙程度，以及物體間的相對(duì)位置、遮擋關(guān)系等等。三維虛擬聲音的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中加入與視覺(jué)并行的三維虛擬聲音，一方面可以在很大程度上增強(qiáng)用戶在虛擬世界中的沉浸感和交互性，另一方面也可以減弱大腦對(duì)于視覺(jué)的依賴性，降低沉浸感對(duì)視覺(jué)信息的要求，使用戶能從既有視覺(jué)感受又有聽(tīng)覺(jué)感受的環(huán)境中獲得更多的信息。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展望

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)依賴于計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算和傳輸。高速運(yùn)算和傳輸能解決虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的復(fù)雜逼真的環(huán)境構(gòu)造和海量數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題，從而解決因計(jì)算和傳輸滯后引起參與者的心理疾病。

虛擬體的基本屬性是與幾何、物理和生物行為融合的。再好的真實(shí)感也離不開(kāi)虛擬體的仿真行為。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的真實(shí)感主要體現(xiàn)在視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上，“多感知交互”正在成為熱點(diǎn)。對(duì)力反饋系統(tǒng)的進(jìn)一步研究、嗅覺(jué)、味覺(jué)和體表感受都是未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)的內(nèi)容。基于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)伴隨互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而成為熱點(diǎn)。

我國(guó)的虛擬軟件還處于起步的階段，希望國(guó)內(nèi)有更多的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域又向虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提出了新的創(chuàng)意和難題，應(yīng)進(jìn)一步推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展僅限于人們的想象力。

五、論文小結(jié)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一個(gè)極具潛力的前沿研究方向，是面向21世紀(jì)的重要技術(shù)之一。

它在理論，軟硬件環(huán)境的研究方面依賴于多種技術(shù)的綜合，其中有很多技術(shù)有待完善?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。

本論文概述了虛擬現(xiàn)實(shí)的定義、硬件、軟件和應(yīng)用，并對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和應(yīng)用的新熱點(diǎn)做了展望，最后對(duì)學(xué)習(xí)“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”這部分知識(shí)進(jìn)行了總結(jié)。

任雨佳 1205170202 計(jì)本1202班

第三篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論文

云南師范大學(xué)旅游與地理科學(xué)學(xué)院

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論文（設(shè)計(jì)）

題目 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 學(xué)院 旅游與地理科學(xué)學(xué)院 專(zhuān)業(yè) 測(cè)繪工程

學(xué)號(hào) 1443206000215 班級(jí) 14測(cè)繪工程 姓名 黃 興 旺

《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：1443206000215

2016-2017年第一學(xué)期

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念與特征 ········································································································ 3

1.1虛擬現(xiàn)實(shí)的概念 ················································································································· 3

1.1.1關(guān)于Virtual的釋義 ································································································· 3 1.1.2關(guān)于Reality的釋義 ································································································· 3 1.1.3我國(guó)對(duì)Virtual Reality的翻譯 ················································································· 3 1.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義 ········································································································· 4

1.2.1狹義虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義 ······················································································ 4 1.2.2廣義虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義 ······················································································ 4 1.2.3有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的其他定義 ·············································································· 5 1.3虛擬現(xiàn)實(shí)的特征和類(lèi)型 ····································································································· 5

1.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征 ······························································································ 5 1.3.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的類(lèi)型 ······························································································ 5

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)涉及的關(guān)鍵技術(shù)與問(wèn)題 ························································································ 6

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù) ································································································· 6 2.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幾個(gè)瓶頸問(wèn)題 ························································································· 7 3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ································································································ 8

3.1國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)狀 ····························································································· 8

3.1.1美國(guó)·························································································································· 8 3.1.2歐洲·························································································································· 9 3.1.3亞洲·························································································································· 9 3.2國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀 ······················································································· 10 4.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用 ·················································································································· 12 4.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 ······························································································· 12 4.1.1軍事領(lǐng)域 ················································································································ 12 4.1.2醫(yī)學(xué)························································································································ 13 4.1.3教育························································································································ 14 4.1.4工程領(lǐng)域 ················································································································ 14 4.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用案例 ······························································································· 15 5.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的未來(lái)展望 ·········································································································· 18 6.總結(jié) ············································································································································· 19

《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

摘要虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality, VR)技術(shù)是近年來(lái)新興的借助計(jì)算機(jī)及最新傳感器技術(shù)創(chuàng)造的一種嶄新的人機(jī)交互手段,其核心是建模與仿真。概括介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念、特征及原理,涉及的關(guān)鍵技術(shù),研究狀況,應(yīng)用領(lǐng)域與前景展望.關(guān)鍵字虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),VR,研究現(xiàn)狀,相關(guān)應(yīng)用,信息安全

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念與特征

1.1虛擬現(xiàn)實(shí)的概念

1989年，美國(guó)VPA（Virtual Programming Language）公司的創(chuàng)作者之一Lanier首先提出“VirtualReality”這個(gè)稱(chēng)謂，引發(fā)了科學(xué)界對(duì)這一術(shù)語(yǔ)的關(guān)注和研究。

1.1.1關(guān)于Virtual的釋義

首先從VR這個(gè)詞上進(jìn)行分析，VirtualReality（VR）中的Virtual是形容詞，Reality是名詞，Virtual是修飾Reality的。

雖然不存在，但效果感覺(jué)存在；盡管事實(shí)并非如此，但就某些效果而言，也可以感覺(jué)是這樣的。

1.1.2關(guān)于Reality的釋義

VirtualReality中Reality為名詞，Reality它更為復(fù)雜。

很多書(shū)籍表明，Reality具有實(shí)質(zhì)的狀態(tài)或者性質(zhì)，是真實(shí)的實(shí)際存在著，而不是僅具有表象的事物（或衍生物）。Reality表達(dá)的是世界上存在的一切事物。

1.1.3我國(guó)對(duì)VirtualReality的翻譯

我過(guò)學(xué)者和翻譯家對(duì)VirtualReality有很多種不同的認(rèn)識(shí)，譯名也有多種多樣。有翻譯為“虛真實(shí)”、“臨境”、“靈境”、“電象”的，也有譯為“虛擬真實(shí)”、“虛擬鏡像”和“虛擬現(xiàn)實(shí)”的。隨著對(duì)VirtualReality的認(rèn)識(shí)不斷加深入，以及VirtualReality研究的拓展和研究事業(yè)的轉(zhuǎn)換，國(guó)內(nèi)學(xué)者根據(jù)自己的理解對(duì)VirtualReality給予了不同的理解?！短摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

有人認(rèn)為世界的現(xiàn)象是現(xiàn)實(shí)，但不一定實(shí)在?！皩?shí)在”在不同的條件和場(chǎng)合下將展開(kāi)不同的現(xiàn)實(shí)，大至虛擬世界，虛擬城市，虛擬企業(yè)，虛擬圖書(shū)館等；小到虛擬分子，虛擬細(xì)胞等等。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)多媒體技術(shù)傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合是一門(mén)富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺(jué)感知外，還有聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等感知，甚至還包括嗅覺(jué)和味覺(jué)等，也稱(chēng)為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，眼睛、手勢(shì)、或其他人體行為動(dòng)作，由計(jì)算機(jī)來(lái)處理與參與者的動(dòng)作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)用戶的輸入作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。

1.2.1狹義虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義

1990年在美國(guó)達(dá)拉斯召開(kāi)的SIGGRAPH國(guó)際會(huì)議上，明確了VR的上要技術(shù)構(gòu)成，即三維計(jì)算機(jī)圖形生成技術(shù)、多功能傳感式交互式接口技術(shù)及高分辨率的告訴顯示技術(shù)。VR技術(shù)系統(tǒng)主要包括，（1）輸入輸出設(shè)備，如頭盔式顯示器、立體耳機(jī)、頭部跟蹤系統(tǒng)以及數(shù)字手套；（2）虛擬環(huán)境及其軟件，用以描述具體的虛擬環(huán)境等動(dòng)態(tài)特性、結(jié)構(gòu)以及交互式規(guī)則；（3）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及圖形、聲音合成設(shè)備等外部設(shè)備三個(gè)主要部分。

1.2.2廣義虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義

所謂廣義VR技術(shù)的定義，認(rèn)為VR技術(shù)是對(duì)虛擬想象或真實(shí)的、多感官的三維虛擬世界模擬。換而言之，是計(jì)算機(jī)技術(shù)所創(chuàng)建的三維環(huán)境，這個(gè)環(huán)境可以是虛擬想象的三維環(huán)境（三維可視化的），也可以是對(duì)真實(shí)世界的三維模擬，是一個(gè)既是物理又是心里的空間，它的本質(zhì)應(yīng)該是“人類(lèi)想象力付諸實(shí)施的想象空間”，是對(duì)人所處的自然真實(shí)環(huán)境的空間特性以及時(shí)間特性的一種擴(kuò)展。VR不僅僅是一種人機(jī)接口，更主要的是對(duì)虛擬世界內(nèi)部的模擬。人機(jī)交互接口采用VR的方式，對(duì)某個(gè)特定環(huán)境真實(shí)再現(xiàn)后，用戶通過(guò)自然的方式接受或響應(yīng)模擬環(huán)境的各種感官刺激，與虛擬世界中的任何物體進(jìn)行思想和行為等方面的交流，使用戶產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)?！短摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

1.2.3有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的其他定義

有一些書(shū)上表明，VR是一種高端人機(jī)接口，包括通過(guò)聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)和味覺(jué)等多種感覺(jué)通道的實(shí)時(shí)模擬和實(shí)時(shí)交換。

也有一些我國(guó)學(xué)者指出，VR技術(shù)使體驗(yàn)者通過(guò)傳感器進(jìn)入虛擬世界，讓體驗(yàn)者發(fā)生感觸，沉浸其中。這個(gè)虛擬世界可以說(shuō)是純粹虛構(gòu)空間，也可以是現(xiàn)實(shí)世界的虛擬再現(xiàn)。

1.3虛擬現(xiàn)實(shí)的特征和類(lèi)型

1.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)又稱(chēng)靈境技術(shù)是利用三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)以及高分辨顯示技術(shù)，生成三維逼真的虛擬環(huán)境，使用者戴上特殊的頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備，或利用鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備，便可以進(jìn)入虛擬空間，成為虛擬環(huán)境的一員，進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，感知和操作虛擬世界中的各種對(duì)象，從而獲得身臨其境的感受和體會(huì)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有以下五個(gè)主要特征：

（1）沉浸性使之所創(chuàng)造的虛擬環(huán)境能使學(xué)生產(chǎn)生“身臨其境”感覺(jué)，使其相信在虛擬環(huán)境中人也是確實(shí)存在的，而且在操作過(guò)程中它可以自始至終的發(fā)揮作用，就像真正的客觀世界一樣。

（2）交互性是在虛擬環(huán)境中，學(xué)生如同在真實(shí)的環(huán)境中一樣與虛擬環(huán)境中的任務(wù)、事物發(fā)生交互關(guān)系，其中學(xué)生是交互的主體，虛擬對(duì)象是交互的客體，主體和客體之間的交互是全方位的。

（3）構(gòu)想性是虛擬現(xiàn)實(shí)是要能啟發(fā)人的創(chuàng)造性的活動(dòng)，不僅要能使沉浸于此環(huán)境中的學(xué)生獲取新的指示，提高感性和理性認(rèn)識(shí)，而且要能使學(xué)生產(chǎn)生新的構(gòu)思。

（4）動(dòng)作性是指學(xué)生能以客觀世界的實(shí)際動(dòng)作或以人類(lèi)實(shí)際的方式來(lái)操作虛擬系統(tǒng)，讓學(xué)生感覺(jué)到他面對(duì)的是一個(gè)真實(shí)的環(huán)境。

（5）自主性是虛擬世界中物體可按各自的模型和規(guī)則自主運(yùn)動(dòng)。

1.3.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的類(lèi)型

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)按照不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的分類(lèi)，通常分為以下四類(lèi)：

1、桌面虛擬現(xiàn)實(shí)

桌面虛擬現(xiàn)實(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶 《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

觀察虛擬境界的一個(gè)窗口。通過(guò)各種輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)世界的充分交互，這些外部設(shè)備包括鼠標(biāo)，追蹤球，力矩球等。它要求參與者使用輸入設(shè)備，通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕觀察360度范圍內(nèi)的虛擬境界，并操縱其中的物體，但這時(shí)參與者缺少完全的沉浸，因?yàn)樗匀粫?huì)受到周?chē)F(xiàn)實(shí)環(huán)境的干擾。桌面虛擬現(xiàn)實(shí)最大特點(diǎn)是缺乏真實(shí)的現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，但是成本也相對(duì)較低，因而，應(yīng)用比較廣泛。常見(jiàn)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有：基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)QuickTime VR、虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言VRML、桌面三維虛擬現(xiàn)實(shí)、MUD等。

2、沉浸的虛擬現(xiàn)實(shí)

高級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺(jué)。它利用頭盔式顯示器或其它設(shè)備，把參與者的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其它感覺(jué)封閉起來(lái)，并提供一個(gè)新的、虛擬的感覺(jué)空間，并利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、其它手控輸入設(shè)備、聲音等使得參與者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺(jué)。常見(jiàn)的沉浸式系統(tǒng)有：基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)、投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)。

3、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界，而且要利用它來(lái)增強(qiáng)參與者對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受，也就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無(wú)法感知或不方便的感受。典型的實(shí)例是戰(zhàn)機(jī)飛行員的平視顯示器，它可以將儀表讀數(shù)和武器瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)投射到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，它可以使飛行員不必低頭讀座艙中儀表的數(shù)據(jù)，從而可集中精力盯著敵人的飛機(jī)或?qū)Ш狡睢?/p>

4、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)

如果多個(gè)用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時(shí)參加一個(gè)虛擬空間，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，那虛擬現(xiàn)實(shí)則提升到了一個(gè)更高的境界，這就是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。在分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，多個(gè)用戶可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)同一虛擬世界進(jìn)行觀察和操作，以達(dá)到協(xié)同工作的目的。目前最典型的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是SIMNET，SIMNET由坦克仿真器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接而成，用于部隊(duì)的聯(lián)合訓(xùn)練。通過(guò)SIMNET，位于德國(guó)的仿真器可以和位于美國(guó)的仿真器一樣運(yùn)行在同一個(gè)虛擬世界，參與同一場(chǎng)作戰(zhàn)演習(xí)。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)涉及的關(guān)鍵技術(shù)與問(wèn)題

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：

1、動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)，它包括實(shí)現(xiàn)環(huán)境三維數(shù)據(jù)獲取方法、非接觸式視覺(jué)建模技 《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

術(shù)等等。

2、實(shí)時(shí)、現(xiàn)實(shí)三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)，即實(shí)時(shí)三維動(dòng)畫(huà)生成技術(shù)。

3、立體現(xiàn)實(shí)和傳感技術(shù)，它包括頭盔式三維立體顯示器、數(shù)據(jù)手套、力覺(jué)和觸覺(jué)傳感器技術(shù)的研究。

4、快速、高精度的三維跟蹤技術(shù)

5、系統(tǒng)集成技術(shù)，包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別與合成技術(shù)等等。

2.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幾個(gè)瓶頸問(wèn)題

(1)虛擬環(huán)境表示的準(zhǔn)確性。為使虛擬環(huán)境與客觀世界相一致，需要對(duì)其中種類(lèi)繁多、構(gòu)形復(fù)雜的信息做出準(zhǔn)確、完備的描述。同時(shí)，需要研究高效的建模方法，重建其演化規(guī)律以及虛擬對(duì)象之間的各種相互關(guān)系與相互作用。

(2)虛擬環(huán)境感知信息合成的真實(shí)性。抽象的信息模型并不能直接為人類(lèi)所直接感知，這就需要研究虛擬環(huán)境的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)和觸覺(jué)等感知信息的合成方法，重點(diǎn)解決合成信息的高保真性和實(shí)時(shí)性問(wèn)題，以提高沉浸感。

(3)人與虛擬環(huán)境交互的自然性。合成的感知信息實(shí)時(shí)地通過(guò)界面?zhèn)鬟f給用戶，用戶根據(jù)感知到的信息對(duì)虛擬環(huán)境中事件和態(tài)勢(shì)做出分析和判斷，并以自然方式實(shí)現(xiàn)與虛擬環(huán)境的交互。這就需要研究基于非精確信息的多通道人機(jī)交互模式和個(gè)性化的自然交互技術(shù)等，以提高人機(jī)交互效率。

(4)實(shí)時(shí)顯示問(wèn)題。盡管理論上講能夠建立起高度逼真的，實(shí)時(shí)漫游的VR，但至少現(xiàn)在來(lái)講還達(dá)不到這樣的水平。這種技術(shù)需要強(qiáng)有力的硬件條件的支撐，例如速度極快的圖形工作站和三維圖形加速卡，但目前即使是最快的圖形工作站也不能產(chǎn)生十分逼真，同時(shí)又是實(shí)時(shí)交互的VR。其根本原因是因?yàn)橐肓擞脩艚换?，需要?jiǎng)討B(tài)生成新的圖形時(shí)，就不能達(dá)到實(shí)時(shí)要求，從而不得不降低圖形的逼真度以減少處理時(shí)間，這就是所謂的景物復(fù)雜度問(wèn)題。

(5)圖形生成。圖形生成是虛擬現(xiàn)實(shí)的重要瓶頸，虛擬現(xiàn)實(shí)最重要的特性是人可以在隨意變化的交互控制下感受到場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)特性，換句話說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)要求隨著人的活動(dòng)(位置、方向的變化)即時(shí)生成相應(yīng)的圖形畫(huà)面。

(6)智能技術(shù)(Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱(chēng)AI)。在VR中，計(jì)算機(jī)是從人的各種動(dòng)作，語(yǔ)言等變化中獲得信息，要正確理解這些信息，需要借助于AI技術(shù)來(lái)解決，如語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言理解等，這些智能接口領(lǐng)域的研究課題是VR技術(shù)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是VR技術(shù)的難點(diǎn)。本質(zhì)上，上述6個(gè)問(wèn)題的解決使得用戶能夠 《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

身臨其境地感知虛擬環(huán)境，從而達(dá)到探索、認(rèn)識(shí)客觀事物的目的。概括地說(shuō)，圍繞著虛擬現(xiàn)實(shí)展開(kāi)的研究都是圍繞著這6個(gè)基本問(wèn)題的。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

3.1國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)狀

3.1.1美國(guó)

美國(guó)是VR技術(shù)的發(fā)源地。美國(guó)VR研究技術(shù)的水平基本上就代表國(guó)際VR發(fā)展的水平。目前美國(guó)在該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究主要集中在感知、用戶界面、后臺(tái)軟件和硬件四個(gè)方面。

美國(guó)宇航局的Ames實(shí)驗(yàn)室：將數(shù)據(jù)手套工程化，使其成為可用性較高的產(chǎn)品。在約翰遜空間中心完成空間站操縱的實(shí)時(shí)仿真。大量運(yùn)用了面向座艙的飛行模擬技術(shù)。對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的仿真?，F(xiàn)在正致力于一個(gè)叫“虛擬行星探索”（VPE）的試驗(yàn)計(jì)劃。現(xiàn)在NASA己經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護(hù)VR訓(xùn)練系統(tǒng)，空間站VR訓(xùn)練系統(tǒng)，并且已經(jīng)建立了可供全國(guó)使用的VR教育系統(tǒng)。

北卡羅來(lái)納大學(xué)（UNC）的計(jì)算機(jī)系是進(jìn)行VR研究最早最著名的大學(xué)。他們主要研究分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真、建筑仿真等。

Loma Linda大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的David Warner博士和他的研究小組成功地將計(jì)算機(jī)圖形及VR的設(shè)備用于探討與神經(jīng)疾病相關(guān)的問(wèn)題，首創(chuàng)了VR兒科治療法。

麻省理工學(xué)院（MIT）是研究人工智能、機(jī)器人和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及動(dòng)畫(huà)的先鋒，這些技術(shù)都是VR技術(shù)的基礎(chǔ)，1985年MIT成立了媒體實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行虛擬環(huán)境的正規(guī)研究。

SRI研究中心建立了“視覺(jué)感知計(jì)劃”，研究現(xiàn)有VR技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。1991年后，SRI進(jìn)行了利用VR技術(shù)對(duì)軍用飛機(jī)或車(chē)輛駕駛的訓(xùn)練研究，試圖通過(guò)仿真來(lái)減少飛行事故。

華盛頓大學(xué)華盛頓技術(shù)中心的人機(jī)界面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（HIT Lab）將VR研究引入了教育、設(shè)計(jì)、娛樂(lè)和制造領(lǐng)域。伊利諾斯州立大學(xué)研制出在車(chē)輛設(shè)計(jì)中支持遠(yuǎn)程協(xié)作的分布式VR系統(tǒng)?！短摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

喬治梅森大學(xué)研制出一套在動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境中的流體實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。從90年代初起，美國(guó)率先將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于軍事領(lǐng)域，主要用于以下四個(gè)方面：一是虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。二是進(jìn)行單兵模擬訓(xùn)練。三是實(shí)施諸軍兵種聯(lián)合演習(xí)。四是進(jìn)行指揮員訓(xùn)練。

3.1.2歐洲

在歐洲，英國(guó)在VR開(kāi)發(fā)的某些方面，特別是在分布并行處理、輔助設(shè)備(包括觸覺(jué)反饋)設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究方面，在歐洲來(lái)說(shuō)是領(lǐng)先的。英國(guó)Bristol公司發(fā)現(xiàn)，VR應(yīng)用的交點(diǎn)應(yīng)集中在整體綜合技術(shù)上，他們?cè)谲浖陀布哪承╊I(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。英國(guó)ARRL公司關(guān)于遠(yuǎn)地呈現(xiàn)的研究實(shí)驗(yàn)，主要包括VR重構(gòu)問(wèn)題。他們的產(chǎn)品還包括建筑和科學(xué)可視化計(jì)算。

歐洲其它一些較發(fā)達(dá)的國(guó)家如：荷蘭、德國(guó)、瑞典等也積極進(jìn)行了VR的研究與應(yīng)用。

瑞典的DIVE分布式虛擬交互環(huán)境，是一個(gè)基于Unix的，不同節(jié)點(diǎn)上的多個(gè)進(jìn)程可以在同一世界中工作的異質(zhì)分布式系統(tǒng)。

荷蘭海牙TNO研究所的物理電子實(shí)驗(yàn)室(TNO-PEL)開(kāi)發(fā)的訓(xùn)練和模擬系統(tǒng)，通過(guò)改進(jìn)人機(jī)界面來(lái)改善現(xiàn)有模擬系統(tǒng)，以使用戶完全介入模擬環(huán)境。

德國(guó)在VR的應(yīng)用方面取得了出乎意料的成果。在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面，一是用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、降低成本，避免新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)；二是產(chǎn)品演示，吸引客戶爭(zhēng)取定單；三是用于培訓(xùn)，在新生產(chǎn)設(shè)備投入使用前用虛擬工廠來(lái)提高工人的操作水平。

2008年10月27-29日在法國(guó)舉行的ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology大會(huì)，整體上促進(jìn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的深入發(fā)展。

3.1.3亞洲

在亞洲，日本虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究發(fā)展十分迅速，同時(shí)韓國(guó)、新加坡等國(guó)家也在積極開(kāi)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方面的研究工作。

在當(dāng)前實(shí)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)中日本是居于領(lǐng)先地位的國(guó)家之一，主要致力于建立大規(guī)模VR知識(shí)庫(kù)的研究。另外在虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲方面的研究也做了很多工作。

東京技術(shù)學(xué)院精密和智能實(shí)驗(yàn)室研究了一個(gè)用于建立三維模型的人性化界面?！短摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

NEC公司開(kāi)發(fā)了一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它能讓操作者都使用“代用手”去處理三維CAD中的形體模型，該系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)手套把對(duì)模型的處理與操作者手的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)。

京都的先進(jìn)電子通信研究所（ATR）正在開(kāi)發(fā)一套系統(tǒng)，它能用圖像處理來(lái)識(shí)別手勢(shì)和面部表情，并把它們作為系統(tǒng)輸入。

日本國(guó)際工業(yè)和商業(yè)部產(chǎn)品科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)了一種采用X、Y記錄器的受力反饋裝置。

東京大學(xué)的高級(jí)科學(xué)研究中心將他們的研究重點(diǎn)放在遠(yuǎn)程控制方面，最近的研究項(xiàng)目是主從系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以使用戶控制遠(yuǎn)程攝像系統(tǒng)和一個(gè)模擬人手的隨動(dòng)機(jī)械人手臂。

東京大學(xué)原島研究室開(kāi)展了3項(xiàng)研究：人類(lèi)面都表情特征的提取、三維結(jié)構(gòu)的判定和三維形狀的表示、動(dòng)態(tài)圖像的提取。

東京大學(xué)廣瀨研究室重點(diǎn)研究虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化問(wèn)題。為了克服當(dāng)前顯示和交互作用技術(shù)的局限性，他們正在開(kāi)發(fā)一種虛擬全息系統(tǒng)。

筑波大學(xué)研究一些力反饋顯示方法，開(kāi)發(fā)了九自由度的觸覺(jué)輸入器，虛擬行走原型系統(tǒng)。

富士通實(shí)驗(yàn)室有限公司正在研究虛擬生物與VR環(huán)境的相互作用。他們還在研究虛擬現(xiàn)實(shí)中的手勢(shì)識(shí)別，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一套神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)姿勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以識(shí)別姿勢(shì)，也可以識(shí)別表示詞的信號(hào)語(yǔ)言。

3.2國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

和一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)VR技術(shù)還有一定的差距，但已引起政府有關(guān)部門(mén)和科學(xué)家們的高度重視。根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，制定了開(kāi)展VR技術(shù)的研究。九五規(guī)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃等都把VR列入了研究項(xiàng)目。在緊跟國(guó)際新技術(shù)的同時(shí)，國(guó)內(nèi)一些重點(diǎn)院校，已積極投入到了這一領(lǐng)域的研究工作。國(guó)內(nèi)最早開(kāi)展此項(xiàng)技術(shù)試驗(yàn)的是掛靠在西北工業(yè)大學(xué)電子工程系的西安虛擬現(xiàn)實(shí)工程技術(shù)研究中心。該中心的成立，對(duì)發(fā)揮學(xué)校電子信息工程學(xué)院等其他院系和研究所在虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬仿真與虛擬制造等方面的研究?jī)?yōu)勢(shì)將具有積極作用。

北京科技大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室成功開(kāi)發(fā)出了純交互式汽車(chē)模擬駕駛培訓(xùn)系統(tǒng)。由于開(kāi)發(fā)出的三維圖形非常逼真,虛擬環(huán)境與真實(shí)的駕駛環(huán)境幾乎沒(méi)有什么差別,因此投入使用后效果良好。到目前為止,已經(jīng)有150余人通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)取得駕駛執(zhí)照,路考通過(guò)率達(dá)到98％。《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

國(guó)防科技大學(xué)研制的虛擬空間會(huì)議系統(tǒng)1999年12月在長(zhǎng)沙通過(guò)專(zhuān)家鑒定。虛擬空間會(huì)議系統(tǒng)隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展而被提出，是國(guó)際上公認(rèn)的前沿性高難度課題，具有“終極會(huì)議系統(tǒng)” 之稱(chēng)。國(guó)防科技大學(xué)于1995年開(kāi)始進(jìn)行前期研究，1997年正式立項(xiàng)，研究人員經(jīng)過(guò)5年的艱苦探索，大膽創(chuàng)新，終于解決了對(duì)象提取、三維虛擬對(duì)象、會(huì)場(chǎng)合成、場(chǎng)景感知、視音頻壓縮與傳輸及高分辨率顯示等一系列關(guān)鍵技術(shù)，使中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)獲得突破性進(jìn)展。虛擬會(huì)議空間通過(guò)多個(gè)大屏幕投影機(jī)無(wú)縫組成虛擬會(huì)場(chǎng)顯示環(huán)境，采用視頻合成技術(shù)構(gòu)造一個(gè)超高分辨率、寬視角、一體化的虛擬會(huì)議空間，實(shí)現(xiàn)了與會(huì)者之間相互關(guān)注及對(duì)會(huì)場(chǎng)虛擬場(chǎng)景的感知等普通多媒體會(huì)議系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。在虛擬會(huì)議空間系統(tǒng)中，所有與會(huì)者仿佛在同一個(gè)會(huì)議室開(kāi)會(huì)，每個(gè)與會(huì)者所處的空間位置、行為動(dòng)作及面部表情都能相互感知，并能通過(guò)多種形式進(jìn)行信息交流。發(fā)言人也可通過(guò)對(duì)每個(gè)與會(huì)者的反應(yīng)和提出的問(wèn)題，調(diào)整講話內(nèi)容、回答有關(guān)問(wèn)題。

北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系也是國(guó)內(nèi)最早進(jìn)行VR研究、最有權(quán)威的單位之一，他們首先進(jìn)行了一些基礎(chǔ)知識(shí)方面的研究，并著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；在虛擬現(xiàn)實(shí)中的視覺(jué)接口方面開(kāi)發(fā)出部分硬件，并提出有關(guān)算法及實(shí)現(xiàn)方法；實(shí)現(xiàn)了分布式虛擬環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，建立了網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實(shí)研究論壇，可以提供實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，提供虛擬現(xiàn)實(shí)演示環(huán)境，提供用于飛行員訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，提供開(kāi)發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并將要實(shí)現(xiàn)與有關(guān)單位的遠(yuǎn)程連接。

浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)，采用了層面迭加繪制技術(shù)和預(yù)消隱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了立體視覺(jué)，同時(shí)還提供了方便的交互工具，使整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和畫(huà)面的真實(shí)感都達(dá)到了較高的水平。另外，他們還研制出了在虛擬環(huán)境中一種新的快速漫游算法和一種遞進(jìn)網(wǎng)格的快速生成算法。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)已經(jīng)成功地虛擬出了人的高級(jí)行為中特定人臉圖像的合成，表情的合成和唇動(dòng)的合成等技術(shù)問(wèn)題，并正在研究人說(shuō)話時(shí)頭勢(shì)和手勢(shì)動(dòng)作，話音和語(yǔ)調(diào)的同步等。

清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)系對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)和臨場(chǎng)感的方面進(jìn)行了研究，例如球面屏幕顯示和圖像隨動(dòng)、克服立體圖閃爍的措施和深度感實(shí)驗(yàn)等方面都具有不少獨(dú)特的方法。他們還針對(duì)室內(nèi)環(huán)境水平特征豐富的特點(diǎn)，提出借助圖像變換，使立體視覺(jué)圖像中對(duì)應(yīng)水平特征呈現(xiàn)形狀一致性，以利于實(shí)現(xiàn)特征匹配，并獲取物體三堆結(jié)構(gòu)的新穎算法。

西安交通大學(xué)信息工程研究所對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)中的關(guān)鍵技術(shù)——立體顯示技術(shù)進(jìn)行了研究。他們?cè)诮梃b人類(lèi)視覺(jué)特性的基礎(chǔ)上提出了一種基于JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼新方 《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

案，并獲得了較高的壓縮比、信噪比以及解壓速度，并且己經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了這種方案的優(yōu)越性。

中國(guó)科技開(kāi)發(fā)院威海分院主要研究虛擬現(xiàn)實(shí)中視覺(jué)接口技術(shù)，完成了虛擬現(xiàn)實(shí)中的體視圖像對(duì)算法回顯及軟件接口。他們?cè)谟布拈_(kāi)發(fā)上己經(jīng)完成了LCD紅外立體眼鏡，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化。

北方工業(yè)大學(xué)CAD研究中心是我國(guó)最早開(kāi)展計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)研究的單位之一，中國(guó)第一部完全用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)制作的科教片《相似》就出自該中心。關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的研究已經(jīng)完成了2個(gè)“863”項(xiàng)目，完成了體視動(dòng)畫(huà)的自動(dòng)生成部分算法與合成軟件處理，完成了VR圖像處理與演示系統(tǒng)的多媒體平臺(tái)及相關(guān)的音頻資料庫(kù)，制作了一些相關(guān)的體視動(dòng)畫(huà)光盤(pán)。

另外，北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院、西北工業(yè)大學(xué)CAD/CAM研究中心、上海交通大學(xué)圖像處理模式識(shí)別研究所，長(zhǎng)沙國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所、華東船舶工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)系、安徽大學(xué)電子工程與住處科學(xué)系等單位也進(jìn)行了一些研究工作和嘗試。

4.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

4.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用非常廣泛,它可以用于軍事、教育訓(xùn)練、設(shè)計(jì)規(guī)劃、產(chǎn)品建模、心理學(xué)治療及藝術(shù)與娛樂(lè)等多方面。

4.1.1軍事領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已成為軍事和航天領(lǐng)域的先鋒技術(shù)虛擬技術(shù)最初是美國(guó)航空航天局與軍事部門(mén)為了模擬訓(xùn)練而開(kāi)發(fā)的?，F(xiàn)在廣泛用于各兵種部隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)研究、演習(xí)、模擬訓(xùn)練和培訓(xùn)等,戰(zhàn)斗實(shí)驗(yàn)室已成為數(shù)控戰(zhàn)士的戰(zhàn)場(chǎng)。“司令部軍事演習(xí)”也已成為一種軍事演習(xí)的重要形式,這類(lèi)演習(xí)可用于為未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)組織裝備、主導(dǎo)原則和綜合訓(xùn)練等決策提供參考數(shù)據(jù)。美國(guó)航空航天局埃姆斯研究中心還建立了一座虛擬實(shí)驗(yàn)室,它所擁有的飛機(jī)模型器無(wú)論從規(guī)模上還是從逼真程度來(lái)看都處于世界之最,主要用于研究現(xiàn)在的或擬議中的飛機(jī)飛行控制、制導(dǎo)、座艙顯示、自動(dòng)化和操縱的品質(zhì),它能夠獲得有關(guān)飛機(jī)性能的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和視圖,并且航空研究人員和設(shè)計(jì)師坐在家里就可以“進(jìn)入”該實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作,其靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)在的任何其他此類(lèi)研究手段。《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用,被廣泛的應(yīng)用于軍事訓(xùn)練、武裝裝備的研究和生產(chǎn)以及軍事教育等各個(gè)方面。目前的軍事模擬訓(xùn)練大多是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,美國(guó)士兵原本對(duì)周邊環(huán)境非常陌生,是虛擬

現(xiàn)實(shí)技術(shù)把他們帶到那漫無(wú)邊際的風(fēng)塵黃沙中,讓他們“身臨其境”感受到大漠的荒涼。英國(guó)國(guó)防部向外界公開(kāi)了全世界最大和最精確地模擬作戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)“合成兵戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練師”,由170輛全面聯(lián)網(wǎng)的高技術(shù)戰(zhàn)車(chē)模擬器組成,全面革新了裝甲戰(zhàn)斗集群的戰(zhàn)術(shù)仿真訓(xùn)練。NASA虛擬工作站是美國(guó)航空航天局與軍事部門(mén)為了模擬訓(xùn)練而開(kāi)發(fā)的。美國(guó)陸軍的自動(dòng)虛擬實(shí)驗(yàn)室CAVE是一個(gè)典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。至2000年,美國(guó)陸軍已擁有一個(gè)包括綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)環(huán)境所用作戰(zhàn)單元CCTT的模擬仿真器。目前美國(guó)正在開(kāi)發(fā)空軍的任務(wù)支援系統(tǒng)(AFMSS)和海軍的特種作戰(zhàn)部隊(duì)計(jì)劃和演習(xí)系統(tǒng)(SOFPARS)。我國(guó)趙沁平教授從1996年開(kāi)始研究“分布式虛擬環(huán)境”,在863計(jì)劃的資助下,以北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系為系統(tǒng)集成單位,中科院軟件所、國(guó)防科技大學(xué)等單位為關(guān)鍵技術(shù)單位,包括合成環(huán)境、虛擬士兵、武器等研究,目前已達(dá)到美國(guó)同類(lèi)產(chǎn)品的水平。

4.1.2醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

2003年年初,我國(guó)第一軍醫(yī)大學(xué)宣布完成了國(guó)內(nèi)首例女虛擬人的數(shù)據(jù)采集,獲得了8556個(gè)切片,切片間距為0.2 mm,而美國(guó)人公布的切片間距為男性1 mm、女性0.33 mm。切片精度對(duì)于獲取數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量至關(guān)重要,因?yàn)榍衅Ｊ菙?shù)字化虛擬人研究的基礎(chǔ),但又不是全部。國(guó)家863計(jì)劃“數(shù)字化虛擬人體若干關(guān)鍵技術(shù)”課題組組長(zhǎng)李華博士解釋說(shuō)“目前我們所完成的還不是真正意義上的虛擬人,準(zhǔn)確的提法是可視人,而且現(xiàn)階段還是在探索數(shù)字化虛擬人的關(guān)鍵技術(shù),還不可能完成虛擬人”。從1989年美國(guó)國(guó)立醫(yī)院圖書(shū)館發(fā)起的可視人計(jì)劃,到1996年美國(guó)橡樹(shù)林國(guó)家實(shí)驗(yàn)室牽頭醞釀的虛擬人創(chuàng)新計(jì)劃,1999年美國(guó)橡樹(shù)林國(guó)家實(shí)驗(yàn)室向國(guó)會(huì)提出的虛擬人計(jì)劃,再到我國(guó)的數(shù)字化虛擬人計(jì)劃,其真正的目的是設(shè)想構(gòu)建能對(duì)外界有反應(yīng)的“物理人”,即會(huì)像真人一樣對(duì)外界有反應(yīng);骨頭會(huì)斷、血管會(huì)出血。比如說(shuō),在作汽車(chē)碰撞試驗(yàn)時(shí),“虛擬人”可以提供人體意外創(chuàng)傷的數(shù)據(jù),幫助改進(jìn)汽車(chē)的安全防護(hù)體系等。虛擬技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)、臨床診斷和手術(shù)等方面的應(yīng)用前景極為廣闊。對(duì)于第一次走上手術(shù)臺(tái)的醫(yī)生來(lái)說(shuō),難免會(huì)感到緊張和恐慌,而在虛擬技術(shù)的幫助下,他們就可以非常輕松地在顯示器上一遍又一遍地作模擬手術(shù),移動(dòng)人體器官等,以尋找最佳手術(shù)方案。醫(yī)生們憑借虛擬技術(shù)所產(chǎn)生的圖像可以“步行”到人體內(nèi)部去查看腫瘤,以便制定有效的治療方案并檢查治療效果。利用這一技術(shù)手段還可以確保放射治療的輻射只聚集到腫瘤部位,而不致傷害周

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域可以用于教學(xué)及復(fù)雜手術(shù)的規(guī)劃。并且可以提供操作和對(duì)手術(shù)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè),進(jìn)行人體解剖仿真、外科手術(shù)仿真等,利用虛擬的醫(yī)療手術(shù)治療 《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

系統(tǒng),對(duì)患者進(jìn)行遠(yuǎn)程的救治。2003年,我國(guó)第一軍醫(yī)大學(xué)宣布完成了首例女虛擬人的數(shù)據(jù)采集。首都醫(yī)科大學(xué)對(duì)虛擬中國(guó)女性數(shù)據(jù)集的高分辨率可視化和上海交通大學(xué)對(duì)虛擬人體運(yùn)動(dòng)建模的研究各有特色。1985年美國(guó)國(guó)立醫(yī)學(xué)圖書(shū)館(NLM)就開(kāi)始人體解剖圖像數(shù)字化研究和利用,目前已經(jīng)有虛擬人體模型可供下載。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以遙感外科手術(shù)。在偏遠(yuǎn)的山區(qū),通過(guò)遠(yuǎn)程的醫(yī)療虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),醫(yī)生只需要對(duì)虛擬病人模型進(jìn)行手術(shù),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將醫(yī)生動(dòng)作傳送到另一端的手術(shù)機(jī)器人,由機(jī)器人對(duì)病人實(shí)施遠(yuǎn)程手術(shù)。手術(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)展的情況也可以通過(guò)機(jī)器人攝像機(jī)實(shí)時(shí)傳給醫(yī)生的頭盔立體顯示器,以便醫(yī)生實(shí)時(shí)的掌握手術(shù)情況。

4.1.3教育領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育是教育發(fā)展的一個(gè)飛躍。它使傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式被取而代之為學(xué)習(xí)者通過(guò)自身與信息環(huán)境的相互作用來(lái)得到知識(shí)。國(guó)內(nèi)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)了多媒體教學(xué)軟件,如鄒湘軍、周榮安等人開(kāi)發(fā)的機(jī)械制造工程學(xué)多媒體教學(xué)軟件,效果逼真。該軟件已在南華大學(xué)和國(guó)防科技大學(xué)指揮專(zhuān)業(yè)的教學(xué)中使用。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行仿真教學(xué)和實(shí)驗(yàn),可以模擬顯現(xiàn)那些在現(xiàn)實(shí)中存在的、但在課堂教學(xué)環(huán)境下不容易做到或要花費(fèi)很大代價(jià)才能顯現(xiàn)的各種事物,供學(xué)生學(xué)習(xí)和探索。美國(guó)一個(gè)“虛擬物理實(shí)驗(yàn)室”系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就使得學(xué)生可以通過(guò)親身的做、看、聽(tīng)來(lái)學(xué)習(xí)的方式成為可能。

4.1.4工程領(lǐng)域

“身臨其境”和“可視化”是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的兩個(gè)最基本特征。他借助于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等技術(shù)手段,被譽(yù)為科學(xué)技術(shù)之眼,因而在工程技術(shù)設(shè)計(jì)方面顯示出無(wú)可比擬的優(yōu)越性。設(shè)計(jì)人員可以在交互式虛擬空間中精心設(shè)計(jì),并對(duì)所涉及的產(chǎn)品加以觀察、操作和反復(fù)試驗(yàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用有很多方面,如城市建設(shè)、機(jī)械制造等。在機(jī)械制造中,利用它的直觀性和交互性可以幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中也有非常廣泛的應(yīng)用,如嚴(yán)雋琪教授開(kāi)發(fā)的“虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)的理論體系研究”、孫健教授的“虛擬環(huán)境下啤酒灌裝生產(chǎn)線”的研究等均取得了一定的成果。在現(xiàn)代城市建設(shè)中,設(shè)計(jì)人員更關(guān)心的是建筑的整體設(shè)計(jì)效果。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在設(shè)計(jì)階段就可以動(dòng)態(tài)的、可視的、多方位的展現(xiàn)建筑物的外貌、地理環(huán)境 和輔助設(shè)施,設(shè)計(jì)人員可以在虛擬建筑物中漫游,來(lái)查看自己的設(shè)計(jì)是否合理得當(dāng)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),日本開(kāi)發(fā)了虛擬東京古羅馬時(shí)代最宏偉的建筑—— 《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

Trajan廣場(chǎng)再現(xiàn)。我國(guó)浙江大學(xué)開(kāi)發(fā)了虛擬故宮,武漢大學(xué)開(kāi)發(fā)的數(shù)碼城市系統(tǒng),這些都是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用。

4.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用案例

數(shù)字城市

數(shù)字城市應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過(guò)三維建模逼真地模擬現(xiàn)在和未來(lái)的城市，支持?jǐn)?shù)據(jù)分析、方案論證和優(yōu)化，支持地理信息系統(tǒng)等，通過(guò)這些詳實(shí)的數(shù)據(jù)和相關(guān)資料可以是直觀真實(shí)固化方案評(píng)估、審核以及管理等日常工作，更為重要的是它可以為多部門(mén)參與和協(xié)同工作提供了有效的平臺(tái)。

場(chǎng)館仿真

場(chǎng)館仿真應(yīng)用解決方案介紹。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)將在建或已建的場(chǎng)館虛擬出來(lái)，達(dá)到一個(gè)觸手可及的真實(shí)三維環(huán)境，以提前展示場(chǎng)館面貌，供市民瀏覽，從而對(duì)場(chǎng)館的規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估。通過(guò)市民虛擬游覽后的反饋意見(jiàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決場(chǎng)館存在的問(wèn)題。

地產(chǎn)漫游

地產(chǎn)漫游應(yīng)用解決方案介紹地產(chǎn)漫游是集影視廣告、動(dòng)畫(huà)、多媒體、網(wǎng)絡(luò)科技于一身的最新型的房地產(chǎn)營(yíng)銷(xiāo)方式。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓購(gòu)房者看到直觀的樣板房形象，讓購(gòu)房者在電腦上親眼看到幾年后才建成的小區(qū)，游觀賞到優(yōu)美的小區(qū)環(huán)境設(shè)計(jì)，甚至能夠在電腦上選戶型，從而幫助地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商在逆境中求生存，順境中謀發(fā)展。

室內(nèi)設(shè)計(jì)

室內(nèi)設(shè)計(jì)應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實(shí)不僅僅是一個(gè)演示媒體，而且還是一個(gè)設(shè)計(jì)工具。它以視覺(jué)形式反映了設(shè)計(jì)者的思想，把這種構(gòu)思變成看得見(jiàn)的虛擬物體和環(huán)境，使以往只能借助傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式提升到數(shù)字化的即看即所得的完美境界，大大提高了設(shè)計(jì)和規(guī)劃的質(zhì)量與效率。

旅游教學(xué)

旅游教學(xué)應(yīng)用解決方案介紹。旅游和導(dǎo)游專(zhuān)業(yè)教學(xué)過(guò)程中存在實(shí)習(xí)資源匱乏而實(shí)地參觀成本又高的難題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以按照旅游專(zhuān)業(yè)的教學(xué)要求和實(shí)施特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出適用于導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)、旅游模擬、旅游規(guī)劃的功能和模塊，讓師生足不出戶，就能在三維立體的虛擬環(huán)境中遍覽遙在萬(wàn)里之外的風(fēng)光美景。形象逼真，細(xì)致生動(dòng)。從而，通過(guò)情景化的學(xué)習(xí)界面、人機(jī)交互式的模擬旅游體驗(yàn)，改善教學(xué)環(huán)境、優(yōu)化教學(xué)過(guò)程、增強(qiáng)教學(xué)效果。《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

文物古跡

文物古跡應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將文物建筑、文物景點(diǎn)、文物物品、古代人像及行為、古代自然現(xiàn)象及天體現(xiàn)象等進(jìn)行虛擬展示和虛擬復(fù)原，從而使文物脫離地域限制，實(shí)現(xiàn)資源共享，真正成為全人類(lèi)可以“擁有”的文化遺產(chǎn)。

工業(yè)仿真

工業(yè)仿真應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺(tái)，具有強(qiáng)大的物理實(shí)時(shí)計(jì)算功能，能夠真實(shí)模擬場(chǎng)景重力、環(huán)境阻尼等環(huán)境特性，真實(shí)的模擬剛體動(dòng)力學(xué)特性，提供了多種動(dòng)力學(xué)交互手段，并能支持多種高速運(yùn)算的碰撞替代體。為廣大工業(yè)仿真需求用戶輕而易舉將此前許多只能停留于想法的優(yōu)秀互動(dòng)仿真創(chuàng)意方案完美的呈現(xiàn)于眼前，為國(guó)內(nèi)廣大工業(yè)仿真用戶帶來(lái)了仿真手段和技術(shù)實(shí)現(xiàn)水平的革命性進(jìn)步。

汽車(chē)仿真

汽車(chē)仿真應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實(shí)高畫(huà)質(zhì)渲染技術(shù)及汽車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真物理系統(tǒng)，將使汽車(chē)設(shè)計(jì)的數(shù)字化模型以更直觀的方式在網(wǎng)絡(luò)上展示出來(lái)，使世界各地的用戶都可以更快捷得到豐富準(zhǔn)確的汽車(chē)信息，實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間無(wú)縫連接。

道路橋梁

道路橋梁應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)依靠其精美絕倫的三維視覺(jué)表現(xiàn)力，照片級(jí)的真實(shí)效果，使設(shè)計(jì)中的道路橋梁直觀的呈現(xiàn)在人們面前，使得我們可以提前對(duì)其視覺(jué)效果和使用效率進(jìn)行評(píng)估和預(yù)演，有效降低設(shè)計(jì)和施工風(fēng)險(xiǎn)，極大提高設(shè)計(jì)和施工效率。

油田礦井

油田礦井應(yīng)用解決方案介紹。在建立油田生產(chǎn)和管理流程優(yōu)化應(yīng)用模型的基礎(chǔ)上，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)可視化和多維表達(dá)，并且通過(guò)智能化分析模型，為企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理提供良好的信息支撐環(huán)境。

水利電力

水利電力應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)可以與電力信息系統(tǒng)緊密結(jié)合，逼真再現(xiàn)變電站現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地、變壓器、母線、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閘、操作機(jī)構(gòu)、電壓互感器、電流互感器、電抗器、電容器、高壓熔斷器、站用變壓器等一次設(shè)備的操作過(guò)程和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，從而為電力行業(yè)提供可視化系統(tǒng)解決方案。

數(shù)字展館

數(shù)字展館應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以與科技館的功能進(jìn)行完美的結(jié)合，充分發(fā)揮虛擬科技館的種種優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)的聲、光、電展覽已經(jīng)很難吸引觀眾的興趣，《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

而利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)把枯燥的數(shù)據(jù)變?yōu)轷r活的圖形，使科技館進(jìn)入公眾可參與交互式的新時(shí)代，引發(fā)觀眾濃厚的興趣，從而達(dá)到科普的目的。

地質(zhì)災(zāi)害

地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)水利工程仿真、地震應(yīng)急救援仿真、地震應(yīng)急推演仿真、地址災(zāi)害仿真，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害虛擬環(huán)境功能與展示的完美結(jié)合，通過(guò)在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的模擬演練，達(dá)到提升防災(zāi)、避災(zāi)安全意識(shí)的目的。

應(yīng)急預(yù)案

應(yīng)急預(yù)案應(yīng)用解決方案介紹。應(yīng)急虛擬現(xiàn)實(shí)仿真演練系統(tǒng)通過(guò)對(duì)各類(lèi)災(zāi)害數(shù)值模擬和人員行為數(shù)值模擬的仿真，在虛擬空間中仿真災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展的過(guò)程，以及人們?cè)跒?zāi)害環(huán)境中可能做出的各種反應(yīng)；并在演練平臺(tái)上，在最大限度仿真實(shí)際災(zāi)害的條件下，開(kāi)展應(yīng)急演練。在此基礎(chǔ)上，制定各類(lèi)企事業(yè)單位的數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案。應(yīng)急仿真演練系統(tǒng)可以用來(lái)訓(xùn)練各級(jí)決策與指揮人員、事故處置人員，發(fā)現(xiàn)應(yīng)急處置過(guò)程中存在的問(wèn)題，檢驗(yàn)和評(píng)估應(yīng)急預(yù)案的可操作性和實(shí)用性，提高應(yīng)急能力。

虛擬展館

網(wǎng)上展館應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)上三維交互功能可以將有形的實(shí)物產(chǎn)品三維化并且放在網(wǎng)上進(jìn)行虛擬展示，還能嵌入相應(yīng)音頻和視頻等多媒體元素，用戶可以對(duì)虛擬場(chǎng)景中的物品進(jìn)行實(shí)時(shí)的交互操作，例如開(kāi)門(mén)、打開(kāi)電視和播放音樂(lè)等等。相比目前網(wǎng)上主流的以圖片、Flash、視頻等展示方式來(lái)說(shuō)，vrpie讓用戶有了瀏覽的自主感，可以以自己想看的角度去觀察，還可以添加許多特效和互動(dòng)操作，讓用戶體驗(yàn)身臨其境上網(wǎng)沖浪的美妙感覺(jué)。

網(wǎng)上看房

網(wǎng)上看房應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)上三維交互功能可以虛擬房屋設(shè)計(jì)，展現(xiàn)獨(dú)特的設(shè)計(jì)風(fēng)格，使客戶足不出戶就可對(duì)房屋的全貌了如指掌，互動(dòng)瀏覽，可以任意變換自己在房間中的位置，去觀察設(shè)計(jì)的效果，了解房屋的精心布局?？梢詫?shí)現(xiàn)房屋三維戶型圖全景展示，使客戶全面了解房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)，走進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)樣板房。

網(wǎng)上產(chǎn)品

網(wǎng)上產(chǎn)品應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠虛擬各類(lèi)產(chǎn)品，以一種全新的方式演繹各類(lèi)產(chǎn)品，使客戶全方位全角度的了解最新產(chǎn)品。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在互聯(lián)網(wǎng)上的全新展示，讓客戶提前體驗(yàn)產(chǎn)品功能，更清楚的了解產(chǎn)品的特性及結(jié)構(gòu)。將銷(xiāo)售產(chǎn)品展示做成在線三維的形式，顧客通過(guò)對(duì)之進(jìn)行觀察和操作能夠?qū)Ξa(chǎn)品有更加全面的認(rèn)識(shí)了解，決定購(gòu)買(mǎi)的幾率必將大幅增加，為銷(xiāo)售者帶來(lái)更多的利潤(rùn)。展現(xiàn)出產(chǎn)品外形的方 《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

方面面，加上互動(dòng)操作，演示產(chǎn)品的功能和使用操作，充分利用互聯(lián)網(wǎng)高速迅捷的傳播優(yōu)勢(shì)來(lái)推廣公司的產(chǎn)品。

網(wǎng)上看車(chē)

網(wǎng)上看車(chē)應(yīng)用解決方案介紹。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車(chē)的一種全新演繹方式產(chǎn)生。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上看車(chē)及交互功能，提供使用者關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察三度空間內(nèi)的汽車(chē)。總結(jié)

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，相信在不久的將來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠給更多的領(lǐng)域帶來(lái)革命性的變化。

5.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的未來(lái)展望

VR技術(shù)的實(shí)質(zhì)是構(gòu)建一種人為的能與之進(jìn)行自由交互的“世界”，在這個(gè)“世界”中參與者可以實(shí)時(shí)地探索或移動(dòng)其中的對(duì)象。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)是最理想的追求目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)的方式主要是戴上特制的頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套以及身體部位跟器，通過(guò)聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和視覺(jué)在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行體驗(yàn)。可以預(yù)測(cè)短期內(nèi)游戲玩家可以戴上頭盔身著游戲?qū)Ｓ靡路笆痔渍嬲w驗(yàn)身臨其境的“虛擬現(xiàn)實(shí)”游戲空間，它的出現(xiàn)將淘汰現(xiàn)有的各種大型游戲，推動(dòng)科技的發(fā)展。縱觀VR的發(fā)展歷程，未來(lái)VR技術(shù)的研究仍將延續(xù)“低成本、高性能”原則，從軟件、硬件兩方面展開(kāi)，發(fā)展方向主要?dú)w納如下：

(1)動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)。虛擬環(huán)境的建立是VR技術(shù)的核心內(nèi)容，動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。

(2)實(shí)時(shí)三維圖形生成和顯示技術(shù)。三維圖形的生成技術(shù)已比較成熟，而關(guān)鍵是怎樣“實(shí)時(shí)生成”，在不降低圖形的質(zhì)量和復(fù)雜程度的基礎(chǔ)上，如何提高刷新頻率將是今后重要的研究?jī)?nèi)容。此外，VR還依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的虛擬設(shè)備還不能滿足系統(tǒng)的需要，有必要開(kāi)發(fā)新的三維圖形生成和顯示技術(shù)。

(3)新型交互設(shè)備的研制。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)人能夠自由與虛擬世界對(duì)象進(jìn)行交互，猶如身臨其境，借助的輸入輸出設(shè)備主要有頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服、三維位置傳感器和三維聲音產(chǎn)生器等。因此，新型、便宜、魯棒性優(yōu)良的數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)服將成為未來(lái)研究的重要方向。

(4)智能化語(yǔ)音虛擬現(xiàn)實(shí)建模。虛擬現(xiàn)實(shí)建模是一個(gè)比較繁復(fù)的過(guò)程，需要大量的時(shí)間和精力。如果將VR技術(shù)與智能技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。我們對(duì)模型的屬性、方法和一般特點(diǎn)的描述通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)轉(zhuǎn)化成建模所需的數(shù)據(jù)，然后利用計(jì)算機(jī)的圖形處理技術(shù)和人工智能技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、導(dǎo)航以及評(píng)價(jià)，將模型用對(duì)象表示出來(lái)，并且將各種基本模型靜態(tài)或動(dòng)態(tài)地連接起來(lái)，最終形 《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學(xué)號(hào)：***6-2017年第一學(xué)期

成系統(tǒng)模型。人工智能一直是業(yè)界的難題，人工智能在各個(gè)領(lǐng)域十分有用，在虛擬世界也大有用武之地，良好的人工智能系統(tǒng)對(duì)減少乏味的人工勞動(dòng)具有非常積極的作用。

(5)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的展望。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)是今后虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的重要方向。隨著眾多DVE開(kāi)發(fā)工具及其系統(tǒng)的出現(xiàn)，DVE本身的應(yīng)用也滲透到各行各業(yè)，包括醫(yī)療、工程、訓(xùn)練與教學(xué)以及協(xié)同設(shè)計(jì)。仿真訓(xùn)練和教學(xué)訓(xùn)練是DVE的又一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，包括虛擬戰(zhàn)場(chǎng)、輔助教學(xué)等。另外，研究人員還用DVE系統(tǒng)來(lái)支持協(xié)同設(shè)計(jì)工作。近年來(lái)，隨著Internet應(yīng)用的普及，一些面向Internet的DVE應(yīng)用使得位于世界各地多個(gè)用戶可以進(jìn)行協(xié)同工作。將分散的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)或仿真器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)起來(lái)，采用協(xié)調(diào)一致的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫(kù)，形成一個(gè)在時(shí)間和空間上互相耦合的虛擬合成環(huán)境，參與者可自由地進(jìn)行交互作用。特別是在航空航天中應(yīng)用價(jià)值極為明顯，因?yàn)閲?guó)際空間站的參與國(guó)分布在世界不同區(qū)域，分布式VR訓(xùn)練環(huán)境不需要在各國(guó)重建仿真系統(tǒng)，這樣不僅減少了研制費(fèi)和設(shè)備費(fèi)用，減少了人員出差的費(fèi)用以及異地生活的不適。

6.總結(jié)

近幾十年來(lái)，通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)的同步發(fā)展和相互促進(jìn)成為世界上信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的主要特征。特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速崛起與普及，使得信息應(yīng)用系統(tǒng)在深度和廣度上發(fā)生了質(zhì)的變化。虛擬現(xiàn)實(shí)主要依靠人機(jī)交互的發(fā)展，目前技術(shù)上已初步解決人腦數(shù)據(jù)的讀取，在不久的將來(lái)，開(kāi)發(fā)者將完全解決通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的“人腦——計(jì)算機(jī)接口”問(wèn)題，通過(guò)對(duì)人腦提取和反饋神經(jīng)信號(hào)使人完全融入“虛擬現(xiàn)實(shí)”世界。當(dāng)然從技術(shù)角度，我們應(yīng)該對(duì)基于多用戶虛擬環(huán)境進(jìn)行必要的技術(shù)研究。因?yàn)閷?lái)的VR技術(shù)將越來(lái)越重視人在其中的交互。虛擬現(xiàn)實(shí)充滿活力、具有無(wú)限的應(yīng)用前景的高新技術(shù)領(lǐng)域，但仍然存在許多有待解決與突破的問(wèn)題。為了提高系統(tǒng)的交互性、逼真性和沉侵性，在新型傳感和感知肌理、幾何與建模新方法、高性能計(jì)算，特別是高速圖形圖像處理，以及人工智能、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)等方面都有許多具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題有待我們進(jìn)一步解決。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是本世紀(jì)發(fā)展的重要技術(shù)之一，作為一門(mén)科學(xué)和藝術(shù)將會(huì)不斷走向成熟，在各行各業(yè)中將得到廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮神奇的作用，二十一世紀(jì)將是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的時(shí)代。

第四篇：管窺工業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)論文

1工科工業(yè)設(shè)計(jì)課程體系的改進(jìn)與優(yōu)化

工業(yè)設(shè)計(jì)不僅需要設(shè)計(jì)者有著優(yōu)良的造型表現(xiàn)能力，還需具備實(shí)際的對(duì)制造加工、市場(chǎng)的把握能力。目前工科工業(yè)設(shè)計(jì)的培養(yǎng)，從課程體系上來(lái)看仍有待改進(jìn)與優(yōu)化。大致體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：工科工業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生在正式開(kāi)始專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)之前對(duì)絕大多數(shù)學(xué)生沒(méi)有接觸過(guò)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，例如繪畫(huà)基礎(chǔ)、表現(xiàn)技法等對(duì)工科學(xué)生而言是新鮮的，但在實(shí)際學(xué)習(xí)的過(guò)程中，由于課時(shí)較少，很多學(xué)生感覺(jué)只是走馬觀花，還沒(méi)有真正掌握課程就結(jié)束了，這也導(dǎo)致在后期工業(yè)產(chǎn)品技法表現(xiàn)中出現(xiàn)了“力不從心”的尷尬局面。開(kāi)放多元的課程體系尚未形成，教學(xué)內(nèi)容和方法仍以傳統(tǒng)模式為主，對(duì)國(guó)家和企業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性不足，缺乏行之有效的緊跟技術(shù)發(fā)展的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。教學(xué)方式上以單一學(xué)科理論教學(xué)為主，有效而連貫的綜合實(shí)踐訓(xùn)練不足，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)整個(gè)學(xué)科體系的理解局限在單一學(xué)科思維，難以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的相互滲透和融會(huì)貫通。由于工業(yè)設(shè)計(jì)涉及的面比較廣，相關(guān)的學(xué)科知識(shí)點(diǎn)比較多，如文學(xué)、哲學(xué)、科學(xué)、制造加工等都會(huì)有所涉及，因此，開(kāi)放多元的課程體系就目前工科工業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)而言，對(duì)學(xué)生培養(yǎng)會(huì)有著較大的作用。

2工業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)的理論與實(shí)踐的結(jié)合從目前筆者所從事的工科工業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)及市場(chǎng)的反應(yīng)來(lái)看，校內(nèi)的教學(xué)質(zhì)量較難為企業(yè)接受。分析企業(yè)的反饋意見(jiàn)，主要原因還是在于學(xué)生對(duì)于理論的學(xué)習(xí)較淺，最重要的是缺乏對(duì)實(shí)際市場(chǎng)需要的掌握能力，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品達(dá)不到市場(chǎng)的實(shí)際需要和標(biāo)準(zhǔn)，這種矛盾直接造成學(xué)校的教學(xué)“產(chǎn)品”與市場(chǎng)脫節(jié)，學(xué)生感到困惑、有挫敗感，而教師造成只會(huì)紙上談兵的印象。因此，實(shí)際的工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)，應(yīng)該是在干中學(xué)的狀態(tài)，學(xué)生只有結(jié)合實(shí)際的操作和練習(xí)方能真正進(jìn)入行之有效的工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。每所高校所處的環(huán)境都有相應(yīng)的工業(yè)設(shè)計(jì)企業(yè)與單位，在教學(xué)活動(dòng)中，可與這些企業(yè)以“校企合作”的形式進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，如此一來(lái)，即可鞏固學(xué)生在課堂上所學(xué)的理論知識(shí)，又可讓學(xué)生真正掌握理論在實(shí)踐中出現(xiàn)的變化，這對(duì)今后踏上工作崗位無(wú)疑是一次順利的對(duì)接與演練。同時(shí)，工業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)與時(shí)俱進(jìn)的行業(yè)，人們的需要與時(shí)代因素共同造就了工業(yè)設(shè)計(jì)的迅猛發(fā)展，作為以提升人們生活品質(zhì)為出發(fā)點(diǎn)的一項(xiàng)創(chuàng)造性活動(dòng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，除了接受老師所講，還需適時(shí)接收到外界的先進(jìn)理念，因此，邀請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的業(yè)內(nèi)人士到高校進(jìn)行理念的傳達(dá)與交流是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。綜合上述幾點(diǎn)，對(duì)工科工業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)只有真正落實(shí)理論與實(shí)踐的結(jié)合方能推動(dòng)教學(xué)工作的順利與良性開(kāi)展。

3師資的培養(yǎng)與提高

教師作為工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)的直接參與者，在教學(xué)過(guò)程中不僅要完成課程的教學(xué)，還要為學(xué)生今后的就業(yè)指明方向。從目前的很多高校教師的調(diào)查來(lái)看，很大一部分工業(yè)設(shè)計(jì)教師很年輕，真正的企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，甚至有不少教師是直接從學(xué)校過(guò)渡到學(xué)校，盡管有著高學(xué)歷的背景，但就工業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)際專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，無(wú)疑是不夠的。工科工業(yè)設(shè)計(jì)的教師除了需要懂理論、修文化，還需會(huì)制圖、能流暢表現(xiàn)，懂制造生產(chǎn)，還要有與時(shí)俱進(jìn)的先進(jìn)理念與創(chuàng)造能力，只有兼具這些方能算得上是合格的工業(yè)設(shè)計(jì)教師，才能在實(shí)踐教學(xué)中培養(yǎng)符合社會(huì)需要的工業(yè)設(shè)計(jì)師。因此，工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)不僅要從學(xué)生的教學(xué)做文章，作為最主要的知識(shí)傳播者的師資也是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。筆者認(rèn)為，學(xué)校在師資培養(yǎng)方面可以從以下兩個(gè)方面改進(jìn)：第一，適時(shí)選派優(yōu)秀的工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的青年教師深入到企業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)。此類(lèi)學(xué)習(xí)不僅僅是簡(jiǎn)單了解，應(yīng)該從生產(chǎn)線開(kāi)始，只有真正懂生產(chǎn)，會(huì)制造、加工，才能在設(shè)計(jì)的過(guò)程中有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)青年教師與人運(yùn)用圖形表現(xiàn)進(jìn)行溝通的能力培養(yǎng)。圖形表現(xiàn)不僅是一種重要的技能，更是作為設(shè)計(jì)師、工程師必不可少的交流工具，教師只有熟練地掌握表現(xiàn)技法，才能更好地感染學(xué)生，在實(shí)際教學(xué)中做到教與學(xué)的順利溝通；第二，充分發(fā)揮青年教師的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)青年教師對(duì)創(chuàng)意性與時(shí)代性的把握。鼓勵(lì)青年教師在實(shí)踐教學(xué)中組建團(tuán)隊(duì)參與工業(yè)設(shè)計(jì)賽事，在主題性的限定下，鍛煉學(xué)生的思考能力、表現(xiàn)能力與團(tuán)隊(duì)合作能力。青年教師充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，從自身做起，直接參與項(xiàng)目的思考與設(shè)計(jì)、制作，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與思維創(chuàng)新能力。

4文化在教學(xué)過(guò)程中的滲透

工業(yè)設(shè)計(jì)作為人類(lèi)創(chuàng)造性活動(dòng)的一部分，其不僅為人們的生活帶來(lái)了便利與美的享受，更重要的是它充當(dāng)了文化傳播的重要載體。產(chǎn)品的地域性特點(diǎn)成為人們區(qū)別其不同之處的重要因素，也成為文化傳播的重要表現(xiàn)手段文化為設(shè)計(jì)提供了有力的方向，而設(shè)計(jì)反過(guò)來(lái)推動(dòng)了文化的不斷前進(jìn)與發(fā)展，二者體現(xiàn)了相輔相成的重要關(guān)系?；谶@點(diǎn)，工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)的目標(biāo)不僅要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力與表現(xiàn)力，更重要的是有文化修養(yǎng)和深度，并能在設(shè)計(jì)過(guò)程中融會(huì)貫通的綜合型人才。而文化性如何在教學(xué)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)正確、良性的教授，這也成為對(duì)工科工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。工科工業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生由于其所學(xué)方向的特殊性，在實(shí)際學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)文化的了解與運(yùn)用較有難度，因此，在教學(xué)過(guò)程中，人文知識(shí)與理念的學(xué)習(xí)變得重要起來(lái)。筆者認(rèn)為，對(duì)于工科工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)中文化性的融入，可以從以下幾個(gè)方面著手：適度開(kāi)設(shè)相關(guān)人文課程，了解民族文化在日常生活中的體現(xiàn)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)文化了解的重要性，從單純的文化了解過(guò)渡到對(duì)產(chǎn)品文化的認(rèn)知。在日常教學(xué)過(guò)程中，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)文化元素的提煉與運(yùn)用，掌握文化元素從原有形態(tài)過(guò)渡到現(xiàn)代形態(tài)運(yùn)用的方法，建立學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)與文化關(guān)系的正確把握。日常實(shí)踐實(shí)習(xí)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的人文情懷，了解本民族文化的特點(diǎn)及運(yùn)用，通過(guò)實(shí)地考察進(jìn)一步加強(qiáng)民族榮譽(yù)感與自豪感，加深對(duì)本土文化的認(rèn)識(shí)與掌握。在課堂上，引導(dǎo)學(xué)生在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中融入本土文化。

5結(jié)語(yǔ)

工業(yè)設(shè)計(jì)教育在我國(guó)發(fā)展雖然短短幾十余年，但隨著與外界的交流與國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)目前的工業(yè)設(shè)計(jì)教育也呈現(xiàn)出了突飛猛進(jìn)的態(tài)勢(shì)。隨著高校的不斷擴(kuò)招，工業(yè)設(shè)計(jì)人才的“批量生產(chǎn)”也帶來(lái)了如多而不精、不適應(yīng)市場(chǎng)等諸多問(wèn)題。因此，高校工業(yè)設(shè)計(jì)教育如何根據(jù)自身的實(shí)際情況提高教學(xué)質(zhì)量，找到屬于社會(huì)、文化發(fā)展需要的正確的教育方法，其角色任重而道遠(yuǎn)。

第五篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用主要集中在桌面虛擬現(xiàn)實(shí)和分布式虛擬現(xiàn)實(shí),沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)由于所需設(shè)備昂貴,在教學(xué)中的應(yīng)用較少。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用主要有制作三維網(wǎng)絡(luò)課件、開(kāi)設(shè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程和建構(gòu)虛擬教室。

1.制作三維網(wǎng)絡(luò)課件

在教學(xué)中,基于HTML的網(wǎng)絡(luò)課件在不斷地發(fā)展完善,但卻始終不能擺脫二維平面的約束。在課件中加入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),能掙脫這一枷鎖。將虛擬現(xiàn)實(shí)和文字、聲音、圖片、視頻等各種媒體有機(jī)結(jié)合,可以彌補(bǔ)二維平面課件的不足。如,用VRML設(shè)計(jì)各種三維的模型、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等,可以讓學(xué)生多角度地觀察和學(xué)習(xí),更好地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中無(wú)法觀察到的自然現(xiàn)象或事物的變化過(guò)程,為學(xué)生提供生動(dòng)、逼真的感性學(xué)習(xí)材料,幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的知識(shí)難點(diǎn)。如學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí),利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),向?qū)W生展示原子核裂變、半導(dǎo)體導(dǎo)電等復(fù)雜的物理現(xiàn)象,供學(xué)生觀察學(xué)習(xí)。

2.開(kāi)設(shè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程

虛擬實(shí)驗(yàn)在網(wǎng)絡(luò)教育中有著巨大的優(yōu)勢(shì),它可以彌補(bǔ)遠(yuǎn)程教學(xué)條件的不足。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的開(kāi)發(fā)可以真正打破空間、時(shí)間的限制,促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)展。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),還可以建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室,如物理、化學(xué)、地理、生物等實(shí)驗(yàn)室,在“實(shí)驗(yàn)室”里,學(xué)生可以自由地做各種實(shí)驗(yàn),獲得真實(shí)的體驗(yàn)。學(xué)生還可以通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)的各種理論知識(shí),提出各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬,并通過(guò)虛擬系統(tǒng)觀察這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。例如,在虛擬的化學(xué)系統(tǒng)中,學(xué)生可以按照自己的假設(shè)設(shè)計(jì)某一化學(xué)反應(yīng),通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn),可以看到相應(yīng)的反應(yīng)現(xiàn)象。通過(guò)這種探索式的學(xué)習(xí)方式,可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.建構(gòu)虛擬教室

目前,在網(wǎng)絡(luò)教育中,學(xué)生大部分是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課程來(lái)學(xué)習(xí)的。學(xué)習(xí)時(shí),學(xué)生能在網(wǎng)頁(yè)上看到課程的相關(guān)文字材料和一些靜止的圖片。當(dāng)然,好一點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)課程,還提供了教學(xué)視頻。但是不管是文本還是視頻,師生之間都缺乏一種靈活的交互。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),構(gòu)建虛擬教室,能使這個(gè)問(wèn)題得到一定程度的解決。虛擬教室是指運(yùn)用分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造的一個(gè)虛擬真實(shí)的教學(xué)環(huán)境,分布在各個(gè)不同地方的學(xué)生,可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)參與到虛擬課堂中。虛擬教室模擬了真實(shí)多媒體教室的整個(gè)場(chǎng)景,是師生共同活動(dòng)的一個(gè)空間,在這里,可以完成教學(xué)、答疑等各種教學(xué)活動(dòng)。借助網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),視音頻采集、處理技術(shù)以及交互代理等技術(shù),參與到課堂的各個(gè)對(duì)象可以看到彼此,學(xué)生可以看到老師的板書(shū),聽(tīng)到他的講解。教師也能看到學(xué)生的表情和動(dòng)作,可以聽(tīng)到學(xué)生的提問(wèn),并隨時(shí)解答。這種教學(xué)方式,可以增強(qiáng)師生之間的實(shí)時(shí)互動(dòng),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)效率。