虚拟现实技术与其应用

虚拟现实虚拟现实（“VirtualReality”简称VR），又称灵境技术，是以浸没感、交互性和构想为基本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、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。第一页，共26页。VR特点:1．计算机提供"环境",不是"数据,信息"。这改变了人机接口的内容。

2．操作者由视觉,听觉,力觉感知环境,由自然的动作操作环境,不是由屏幕,键盘,鼠标和计算机交互。这改变了人机接口的形式。

3．逼真的感知和自然的动作，使人产生身临其境的感觉。这改变了人机接口的效果。第二页，共26页。发展历程：1.1961年，MortonHeilig的设想----体验剧场（Sensorama），以布鲁克林街道为背景，模拟漫步的感受----先驱者

2.1965年，计算图形学之父IvanSutherland发表论文“终极的显示”，提出“应将计算的显示屏进化为观看虚拟世界的窗口”

3.次年，他开始研制第一个头盔显示器，1970年，在犹他大学成功演示了它的功能。

4.其他成就：用计算机生成的图形代替了摄制图像，并开始设计场景生成器----图形加速卡

第三页，共26页。第四页，共26页。虚拟现实

虚拟现实（“VirtualReality”简称VR），又称灵境技术，是以浸没感、交互性和构想为基本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、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。

第五页，共26页。VR特点:新型的人机交互接口1．计算机提供"环境",不是"数据,信息"。这改变了人机接口的内容。

2．操作者由视觉,听觉,力觉感知环境,由自然的动作操作环境,不是由屏幕,键盘,鼠标和计算机交互。这改变了人机接口的形式。

3．逼真的感知和自然的动作，使人产生身临其境的感觉。这改变了人机接口的效果。第六页，共26页。发展历程1961年，MortonHeilig的设想----体验剧场（Sensorama），以布鲁克林街道为背景，模拟漫步的感受----先驱者1965年，计算图形学之父IvanSutherland发表论文“终极的显示”，提出“应将计算的显示屏进化为观看虚拟世界的窗口”次年，他开始研制第一个头盔显示器，1970年，在犹他大学成功演示了它的功能。其他成就：用计算机生成的图形代替了摄制图像，并开始设计场景生成器----图形加速卡第七页，共26页。发展历程:5.70-80年代，美国军方投巨资研究“飞行头盔”和其他军用仿真器，成为虚拟现实技术发展的主要推动力。6.1981年，美国国家航空和宇宙航行局（NASA）制作了当时最先进的液晶显示器头盔。7.80年代中期，J.Zimmermn和Jaron.Lanier发明了数据手套。1989年组建VPLResearch公司8.同年JaronLanier在文章中正式使用虚拟现实这一术语。第八页，共26页。发展历程70-80年代，美国军方投巨资研究“飞行头盔”和其他军用仿真器，成为虚拟现实技术发展的主要推动力。1981年，美国国家航空和宇宙航行局（NASA）制作了当时最先进的液晶显示器头盔。80年代中期，J.Zimmermn和Jaron.Lanier发明了数据手套。1989年组建VPLResearch公司同年JaronLanier在文章中正式使用虚拟现实这一术语。第九页，共26页。第十页，共26页。第十一页，共26页。虚拟现实技术的应用第十二页，共26页。（一）虚拟现实技术在城市规划和建筑方面的应用

城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一，虚拟现实技术可以广泛的应用在城市规划的各个方面，并带来切实且可观的利益：展现规划方案虚拟现实系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理，有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。规避设计风险虚拟现实所建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。第十三页，共26页。第十四页，共26页。（二）虚拟现实在医学上的应用

虚拟解剖训练系统、外科手术模系统、遥控手术手功能诊断、虚拟训练机、轮椅虚拟现实系统等。第十五页，共26页。模拟手术应用于认知康复第十六页，共26页。（三）虚拟现实技术在教育上的应用主要用来解释一些复杂的系统抽象的概念如量子物理等方面，VR是非常有力的工具，Lofin等人在1993年建立了一个“虚拟的物理实验室”，用于解释某些物理概念，如位置与速度，力量与位移等。第十七页，共26页。虚拟物理实验室验证动量守恒第十八页，共26页。（四）虚拟现实在军事与航天工业的应用坦克训练网络SIMNET、虚拟毒刺导弹训练系统、反潜艇作战系统ASW等，以及在航空航天上的NASA虚拟现实训练系统、EVA训练系统及虚拟座舱等系统。第十九页，共26页。第二十页，共26页。（五）虚拟现实技术在室内设计中的应用虚拟现实不仅仅是一个演示媒体，而且还是一个设计工具。它以视觉形式反映了设计者的思想，比如装修房屋之前，你首先要做的事是对房屋的结构、外形做细致的构思，为了使之定量化，你还需设计许多图纸，当然这些图纸只能内行人读懂，虚拟现实可以把这种构思变成看得见的虚拟物体和环境，使以往只能借助传统的设计模式提升到数字化的即看即所得的完美境界，大大提高了设计和规划的质量与效率。运用虚拟现实技术，设计者可以完全按照自己的构思去构建装饰“虚拟”的房间，并可以任意变换自己在房间中的位置，去观察设计的效果，直到满意为止。既节约了时间，又节省了做模型的费用。第二十一页，共26页。第二十二页，共26页。（六）虚拟现实在产品展示上应用企业可以将他们的产品发布成网上三维的形式，能够展现出产品外形的方方面面，加上互动操作，演示产品的功能和使用操作，充分利用互联网高速迅捷的传播优势来推广公司的产品。第二十三页，共26页。（七）虚拟现实技术