虚拟现实系统的硬件设备第2章

虚拟现实系统的硬件设备第2章第二章虚拟现实系统的交互设备1.VR的三维跟踪传感设备虚拟现实技术是在三维空间中与人交互的技术,为了能及时、准确地获取人的动作信息,需要有各类高精度、高可靠的跟踪、定位设备。三维跟踪传感设备是它实现人机之间沟通的极其重要的通信设备，是实时处理的关键技术。

Polhemus的Fastrak跟踪定位器(1)电磁波跟踪器(2)超声波跟踪器(3)光学跟踪器(4)其他空间跟踪系统(机械跟踪器、惯性跟踪器、图像提取跟踪器）2.VR的立体显示设备（1）头盔式显示器HMD是专为用户提供虚拟现实中立体景物的显示器。它通常被固定在用户的头部，由两个LCD或CRT显示器分别向两只眼睛提供图像。（2）双目全方位显示器（BOOM）BOOM是一种可移动式显示器。它由两个互相垂直的机械臂支撑，这不仅让使用者可以在半径约2米的球面空间内自由移动，还能将显示器的重量加以巧妙的平衡而使之始终保持水平，不受平台的运动影响。BOOM与头盔显示器相比所具有的特点：①分辨率高于HMD，且图像柔和②系统延迟小且不受磁场和超声波背景噪音的影响③应用方便灵活，④沉浸感稍差，且使用者的运动受限

用于设计核潜艇的BOOM显示器（3）CRT终端——液晶光闸眼镜CRT终端——液晶光闸眼镜立体视觉系统的工作原理是：由计算机分别产生左、右眼的两幅图像，经过合成处理后，采用分时交替的方法显示于CRT终端上。

CRT终端——液晶光闸眼镜显示CRT终端——液晶光闸眼镜相对于头盔显示器和BOOM的特点：①设备价格低、重量轻使用、舒适。②比头盔显示器的形成的图像清晰③图像亮度不如普通屏幕好④沉浸感较差。（4）大屏幕投影——液晶光闸眼镜此设备要求用于投影的CRT或数字投影机要求具有极高的亮度和分辨率，它适合于在较大的视野内产生投影图像的应用需求。

大屏幕投影——液晶光闸眼镜显示（5）三D显示器它不需要用户戴上专门的眼镜也能观察到立体的图像

三D显示器3.虚拟现实的人机交互设备借助各种专用的设备代替键盘、鼠标，作为人与计算机交互的一种重要手段，操作者不但可以获得大范围的基于手势的交互操作，同时可以通过身体的各个部位的运动来感知，增加了人在虚拟空间中的自由度和灵活性。（1）数据手套数据手套是一种被广泛使用的传感设备，它是一种戴在用户手上的虚拟的手，用于与VR系统进行交互，可在虚拟世界中进行物体抓取、移动、装配、操纵、控制，并把手指伸屈时的各种姿势转换成数字信号送给计算机，计算机通过应用程序来识别出用户的手在虚拟世界中操作时的姿势，执行相应的操作。在实际应用中，数据手套还必须配有空间位置跟踪定位设备，检测手的实际位置和方向。

数据手套的结构根据采用的传感器不同，目前使用的几种典型的传感数据手套：①VPL数据手套②赛伯手套③DHM手套（2）数据衣

数据衣是采用与数据手套同样的原理制成的，数据衣是为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。它将大量的光纤安装在一件紧身衣上，可以检测人的四肢、腰部等部位的活动，以及各关节（如手腕、肘关节）弯曲的角度。它能对人体的大约50多个不同的关节进行测量，通过光电转换，将身体的运动信息送入计算机进行图像重建。

数据衣（3）三维控制器

①三维空间鼠标（3DMouse）可以完成虚拟空间中6自由度的操作。②当使用者用手对球的外层施加力或力矩时，根据弹簧形变的法则，6个光传感器测出3个力和3个力矩的信息，并将信息传送计算机，即可计算出虚拟空间中某物体的位置和方向等。力矩球（4）三维模型数字化仪三维模型数字化仪又称三维扫描仪或三维扫描数字化仪，是一种先进的三维模型建立设备，利用CCD成像、激光扫描等手段实现物体模型的取样，同时通过配套的矢量化软件对三维模型数据进行数字化。

三维扫描仪的使用与