虚拟现实发展趋势

虚拟现实发展虚拟现实发展趋势第1页虚拟地理环境分布式虚拟现实系统增强现实虚拟现实发展趋势第2页一、虚拟地理环境

地理学+虚拟现实技术虚拟现实发展趋势第3页GIS+虚拟现实技术虚拟地理环境数字城市+虚拟现实技术虚拟城市地理学+虚拟现实技术虚拟GIS虚拟现实发展趋势第4页虚拟现实发展趋势第5页虚拟现实发展趋势第6页虚拟现实发展趋势第7页概念地理环境：包含作为主体人类社会以及围绕该主体存在一切客观环境，自然环境、经济环境、社会文化环境等。虚拟地理环境虚拟现实发展趋势第8页虚拟地理环境包含作为主体化身人类社会和围绕该主体存在一切客观环境，硬件环境、软件环境、数据环境、虚拟图形境象环境、虚拟经济环境、虚拟社会、政治文化环境。虚拟现实发展趋势第9页比较：人类社会——化身人类社会化身人：现实世界中人与虚拟世界中化身相结合后集合整体；用户在虚拟世界中三维图形表示。虚拟现实发展趋势第10页比较：环境自然环境经济环境社会、文化环境硬件环境软件环境数据环境虚拟图形境象环境虚拟经济环境虚拟社会、文化环境虚拟现实发展趋势第11页数据环境虚拟图形境象环境三维世界虚拟现实发展趋势第12页虚拟地理环境与现实地理环境一样，是人类能够生活、工作、生产和消费一个空间世界；是一个包含空间系统、生态系统和社会系统开放、复杂性巨系统。虚拟现实发展趋势第13页层次结构硬件环境软件环境数据环境虚拟图形境象环境虚拟经济环境虚拟社会、文化环境实境虚境虚拟现实发展趋势第14页实境虚境计算机因特网通信和传感设备数据图形实体或符号虚拟现实发展趋势第15页实境虚境三维虚拟世界虚拟社会世界虚拟现实发展趋势第16页虚拟现实发展趋势第17页虚拟现实发展趋势第18页虚拟地理环境现实地理环境地理位置空间节点密度反应二者之间相互影响和相互作用强度和频度虚拟现实发展趋势第19页虚拟现实发展趋势第20页2、内表示数据层面数据数据存放与感知数据打开图形处理虚拟现实发展趋势第21页3、外表示境象层面内表示数据外化、知觉化数据三维图形视觉表示山脉平原房屋树、云化身……虚拟现实发展趋势第22页4、单主体感知认知层面信息交互感知虚拟世界视觉听觉力觉触觉嗅觉味觉虚拟现实发展趋势第23页虚拟现实发展趋势第24页5、互主题社会层面化身人之间化身人类社会与软硬件环境化身人类社会与虚拟社会图形环境虚拟现实发展趋势第25页化身人=自然人+化身化身：化身人类在虚拟界中身份，采取不一样形态、性别化身会影响化身人类在虚拟结合县世界心理状态和社会行为。虚拟现实发展趋势第26页虚拟社群：虚拟现实发展趋势第27页VGE特点：虚拟地理环境强调“人”作用化身人使‘虚拟’变得更为真实化身人使人们愿意加入到虚拟地理环境中，亲身体验虚拟环境带来多方面感受；虚拟现实发展趋势第28页虚拟地理环境强调‘虚拟’而非‘数字’不但仅是数据库和几何模型建设，强调人地位，强调许多地理信息与地理知识在区域可连续发展中意义。虚拟现实发展趋势第29页虚拟环境与仿真环境不一样仿真是经过对系统模型试验来研究一个存在或设计中系统仿真环境即利用仿真技术描述现实环境；虚拟环境是用虚拟现实技术来描述真实环境，使人和计算机融为一体，带来‘沉醉感，交互感和想象力’虚拟现实发展趋势第30页虚拟地理环境与其它模拟环境本质区分：建立模型方式人-机关系虚拟现实发展趋势第31页VGE为公众参加提供媒介VGE需要空间数据库支持，需要支持交互探索分析环境；VGE强调人/系统（交互）融合，强调‘身临其境’感受；虚拟现实发展趋势第32页VGE发展、演化虚拟群落虚拟村落虚拟城市虚拟现实发展趋势第33页虚拟现实发展趋势第34页虚拟现实发展趋势第35页虚拟现实发展趋势第36页概念发展地理学虚拟现实发展趋势第37页计算机技术、GIS虚拟现实发展趋势第38页虚拟地理环境产生虚拟现实发展趋势第39页GIS与虚拟现实GIS：三维可视化模块，用于数字高程模型三维可视展现与分析；虚拟现实发展趋势第40页虚拟GIS把GIS中三维可视化模块提升到了整个系统关键地位把用户与地学数据三维视觉、听觉等多感觉实时交互作为系统存在基础；把观察者加入到GIS中，成为一个参加者和系统设计重心虚拟现实发展趋势第41页虚拟现实发展趋势第42页虚拟地理环境：把人与人之间交互与交流考虑进来虚拟现实发展趋势第43页地理学语言虚拟现实发展趋势第44页虚拟现实发展趋势第45页虚拟现实发展趋势第46页虚拟现实发展趋势第47页虚拟现实发展趋势第48页虚拟现实发展趋势第49页虚拟地理学虚拟地理学研究虚拟地理环境特征与规律，以及虚拟地理环境与现实地理环境相互关系一门科学虚拟现实发展趋势第50页二、分布式虚拟现实系统虚拟现实发展趋势第51页概念DVR：分布式虚拟现实能够看作是基于网络虚拟现实系统，是可供多用户同时异地参加分布式虚拟环境，处于不一样地理位置用户如同进入到同一个真实环境中，经过姿势、声音或文字等“在一起”进行交流、学习、训练、娱乐，甚至协同完成同一件复杂产品设计或进行同一任务演练。虚拟现实发展趋势第52页VR系统：单用户虚拟环境漫游、交互DVR系统：关联局部虚拟环境—大虚拟环境不一样地域用户交互虚拟现实发展趋势第53页DVR研究网络平台：一、在Internet上可追溯到早期基于文本多参加者游戏MUD，还有基于VRML标准远程虚拟购物等。虚拟现实建模语言是一个能够公布3D网页跨平台语言，可提供一个更自然体验方式，包含交互性、动态效果、延续性以及用户参加探索。

多个不一样位置用户实时交互。虚拟现实发展趋势第54页二、在高速专用网上——如美国军方国防仿真互联网。最早分布式虚拟战场环境是1983年美国陆军制订虚拟环境研究计划，这一计划将分散在不一样地点地面坦克、车辆仿真器经过计算机网络联合在一起，进行各种复杂任务训练和作战演练。1994年开始，美国陆军与美国大西洋司令部联合开展了战争综合演练场研究，建成了一个包含海陆空多兵种、有3700多个仿真实体参加地域范围覆盖500公里×750公里军事演练环境。

虚拟现实发展趋势第55页DVR应用产品设计与性能评价波音777飞机设计是虚拟原型机应用经典实例，这是飞机设计史上第一次在设计过程中没有采取实物模型。波音777由300万个零件组成，全部设计在一个由数百台计算机工作站组成虚拟环境中进行。设计师们戴上头盔显示器后，能够穿行于设计中虚拟“飞机”，审阅“飞机”各项设计指标。虚拟现实发展趋势第56页教育与娱乐领域：使学生能够游览海底、遨游太空、观摩历史城堡，甚至深入原子内部观察电子运动轨迹和体验爱因斯坦相对论世界，从而更形象地获取知识，激发思维。第一个大规模VR娱乐系统“BattleTech"，将每个“座舱”仿真器连网进行组之间反抗，3D逼真视景、游戏杆、油门、刹车和受到打击时晃动给用户很强感官刺激。虚拟现实发展趋势第57页高难度和危险环境下作业训练如医疗手术训练VR系统，用我们已经掌握人体数据在计算机中重构人体或某一器官几何模型，并赋予一定物理特征（比如密度、韧度、组织百分比等），经过机械手或数据手套等高精度交互工具在计算机中模拟手术过程，以到达训练、研究目标。虚拟现实发展趋势第58页北京航空航天大学计算机系虚拟现实与可视化新技术研究室集成分布式虚拟环境；浙江大学心理学国家重点试验室开发虚拟故宫、CAD&CG国家重点试验室开发出桌面虚拟建筑环境实时漫游系统；国内VR：虚拟现实发展趋势第59页清华大学计算机系对虚拟现实和临场感方面进行了研究，比如球面屏幕显示和图像随动、克服立体图闪烁办法和深度感试验等方面都含有不少独特方法；西安交通大学、哈尔滨工业大学、国防科技大学、装甲兵工程学院、中科院软件所、上海交通大学等国内VR：虚拟现实发展趋势第60页北航计算机系虚拟现实与可视化新技术研究室与国防科技大学、浙江大学、装甲兵工程学院、中科院软件所和解放军测绘学院等单位一起建立了一个用于虚拟现实技术研究和应用分布式虚拟环境基础信息平台，英文缩写为DVENET。DVENET由一个专用计算机网络以及支持分布式虚拟环境研究与应用各种标准、开发工具和基础信息数据（如三维逼真地形）组成。

虚拟现实发展趋势第61页基于DVENET，一个分布式虚拟战场环境被成功开发出来。应用DVENET，能够实现包含远程数十个武器虚拟平台在同一块逼真地形下进行协同作业或反抗演练。参演人员（即用户）能够经过不一样交互方式控制真实或虚拟武器仿真平台在虚拟战场环境中进行异地协同与反抗战术演练。

虚拟现实发展趋势第62页“虚拟珠峰飞行漫游系统”给中国科学技术馆研制，用户能够驾驶虚拟直升机飞越虚拟珠穆朗玛峰，以体验VR魅力；虚拟现实发展趋势第63页三、增强现实虚拟现实发展趋势第64页概念增强现实（AR，AugmentedReality）是指虚拟世界直接叠加在人感知真实世界之上；虚拟现实发展趋势第65页增强现实优点真实感强、以假乱真建模工作量小虚拟现实发展趋势第66页特征组合实际与虚拟环境真实景物与虚拟景物交互重合实时交互定位在3D空间虚拟现实发展趋势第67页与虚拟现实区分场景生成器AR：数据量小、真实感要求不强VR：数据量大，真实感强虚拟现实发展趋势第68页与虚拟现实区分显示设备AR：要求低，光学透视式HMDVR：全彩色、高分辨率、宽视场HMD虚拟现实发展趋势第69页与虚拟现实区分跟踪和传感设备AR：要求高与VRVR：虚拟现实发展趋势第70页发展1960年代——开始在哈佛大学及犹他大学任教IvanSutherland，与两所大学学生共同开发出了第一套早期AR系统。虚拟现实发展趋势第71页1970与80年代美国空军阿姆斯特朗试验室、航天总署艾密斯研究中心，以及北卡罗来纳大学教堂山分校，有部份人员从事AR相关研究。虚拟现实发展趋势第72页1990年早期波音企业几位科学家为了帮助工人装配管线设备，才创造出了「扩增实境」（AugmentedReality）这一名词。虚拟现实发展趋势第73页国内研究机构：北京理工大学国防科技大学西安石油学院电子科技大学华中科技大学上海大学等虚拟现实发展趋势第74页国外研究机构：德国SIEMENSAG、美国哥伦比亚大学、澳大利亚Vienna大学、日本Nara协会等虚拟现实发展趋势第75页与AR系统相关国际专利108篇，1995年至今如德国专利DE10108064增强现实系统，用视频或音频信息进行综合视觉跟踪；系统包含：目标跟踪系统；图像统计单元；注释系统虚拟现实发展趋势第76页美国专利US191003包括增强现实显示技术，用摄像机定位物体位置并汇报给连通计算机以展现图像能够展现出天气、险情等情况，经过计算机图像处理后得到画面令观众身临其境；主要应用于航海安全控制辅助、飞行员培训、应急训练等。虚拟现实发展趋势第77页而国内包括AR专利还极少国内对AR系统研究尚处于起步阶段。虚拟现实发展趋势第78页AR在美国巴特尔研究所10个最具战略意义技术趋势研究汇报排名第10；这些趋势将决定着未来一个时期社会发展特征。虚拟现实发展趋势第79页AR系统组成追踪器显示器绘图计算机相关软件虚拟现实发展趋势第80页追踪器机械式头部追踪器超音波追踪器、电磁波、光波、以及视讯式追踪器全球定位系统--GPS。虚拟现实发展趋势第81页显示器桌上型显示器手持式显示器头戴式显示器：最主要显示方式。虚拟现实发展趋势第82页光学式显示器：屏幕：半透明镜片，能反射光线，也能让光线穿透，称为「分光镜」或是「合并器」；战斗机飞行员抬头显示器。能同时看到真实环境影像和虚拟影像；虚拟现实发展趋势第83页特点：真实与虚拟景物以半透明状态相互重合；影像重合时，真实景物与虚拟景物难以同时兼顾，真实感降低；虚拟现实发展趋势第84页视讯式显示器屏幕：不是镜片，是一个电子视讯屏幕。虚拟现实发展趋势第85页原理：头戴式摄影机捕捉背景环境影象，转换为电子画面；放进虚拟3