虚拟现实.ppt

1、虚拟现实技术,主讲：万 、娄、 严,虚拟现实技术,虚拟现实技术的简介,虚拟现实技术的软硬件,虚拟现实技术的应用,虚拟现实的定义 虚拟现实（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。,虚拟现实技术的简介,该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、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生成的高技术模拟系统。

2、概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。,虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。,虚拟现实技术的发展大致可分为三个阶段 第一阶段，20世纪50年代至70年代，为虚拟现实的探索阶段，虚拟现实

3、技术基本没有形成完整的概念。1965年，美 国人Morton Heilrg开发了一个称做Sensorama的摩托车仿真器，不仅具有三维视频及立体声效果，还能产生风吹的效 果。1968年，Lvan Sutherland在哈佛大学组织开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD及头盔位置跟踪系统。用户不仅可以看到三维物体的线框图，还可以确定三维物体在空间的位置，这项工作成为虚拟现实技术发展史上的一个重要里程碑，为虚拟现实技术的发展奠定了基础。,虚拟现实的发展,第二阶段，20世纪80年代初至80年代中期，开始形成虚拟现实技术的基本概念，开始由实验室进入试验阶段。这一时期的典型工作包括VIDEOPLA

4、CE系统、VIEW系统、VCASS飞行系统仿真器、Data Glove数据手套及支撑软件等。VIEW系统是美国NASA Ames实验中心研制的第一个进入世纪应用的虚拟现实系统，目前大多数虚拟现实系统的硬件体系结构大都由VIEW系统发展而来，它在虚拟现实技术的发展过程中发挥了重要的作用。由于虚拟现实技术能够给人提供“真实”的体验，在许多领域都有应用潜力，因而越来越多的人被吸引到该领域中来，在VIEW的带动下，从1989年起全世界掀起了研究虚拟现实技术的热潮，并在硬件技术、软件体系结构及软件工具等方面取得了很大的进展,第三阶段，在20世纪80年代末至今，为虚拟现实全面发展阶段和全面应用阶段，这个时

5、期，虚拟现实技术从研究到应用都进入了一个崭新的时代。Dialogue和Super Vision是这个时期的两个典型系统。虚拟现实技术开始在设计、制造、服务、教育等领域广泛应用。Dialogue系统提出了一种利用基于事件驱动的中枢用户接口管理系统进行多进程通信的软件体系结构，解决了虚拟现实的动态灵活性问题，对交互技术的限制非常少。为了满足虚拟现实对计算机复杂的近乎无限的要求，虚拟现实系统必须提供足够强的灵活性及可扩充性。Super Vision系统提出了一种并行计算的基本模型体系，并开发了相关的并进行处理器件，从硬件角度解决了虚拟现实的计算复杂性问题。,多感知性(Multi-Sensory)所谓

6、多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。,虚拟现实的基本特征,浸没感(Immersion)又称临场感或存在感，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使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感

7、觉一样。,交互性(Interactivity)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(包括实时性)，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，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。,构想性(Imagination)又称为自主性，强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。,以假乱真的存在技术。即怎样合成对观察者的感官器官来说与实际存在相一致的输入信息，也就是如何可以产生与现实环境一样的视觉，触觉，嗅觉等； 相互作用。观察者

8、怎样积极和能动地操作虚拟现实，以实现不同的视点景象和更高层次的感觉信息。实际上也就是怎么可以看得更像，听得更真等等； 自律性现实。感觉者如何在不意识到自己动作、行为的条件下得到栩栩如生的现实感。在这里，观察者、传感器、计算机仿真系统与显示系统构成了一个相互作用的闭环流程。,虚拟现实面临的问题,桌面级的虚拟现实 桌面虚拟现实利用个人计算机和低级工作站进行仿真，计算机的屏幕用来作为用户观察虚拟境界的一个窗口，各种外部设备一般用来驾驭虚拟境界，并且有助于操纵在虚拟情景中的各种物体。这些外部设备包括鼠标，追踪球，力矩球等。它要求参与者使用位置跟踪器和另一个手控输入设备，如鼠标，追踪球等，坐在监视器前，

9、通过计算机屏幕观察360度范围内的虚拟境界，并操纵其中的物体，但这时参与者并没有完全投入，因为它仍然会受到周围现实环境的干扰。桌面级的虚拟现实最大特点是缺乏完全投入的功能，但是成本也相对低一些，因而，应用面比较广。,虚拟现实技术的分类,基于静态图像的虚拟现实技术：这种技术不采用传统的利用计算机生成图像的方式，而采用连续拍摄的的图像和视频，在计算机中拼接以建立的实景化虚拟空间，这使得高度复杂和高度逼真的虚拟场景能够以很小的计算代价得到，从而使得虚拟现实技术可能在PC平台上实现。,VRML(虚拟现实造型语言)：它是一种在Internet网上应用极具前景的技术，它采用描述性的文本语言描述基本的三维物

10、体的造型，通过一定的控制，将这些基本的三维造型组合成虚拟场景，当浏览器浏览这些文本描述信息时，在本地进行解释执行，生成虚拟的三维场景。VRML的最大特点在于利用文本描述三维空间，大大减少了在Internet网上传输的数据量，从而使得需要大量数据的虚拟现实得以在Internet网上实现。,桌面CAD系统：利用Open GL、DirectDraw等桌面三维图形绘制技术对虚拟世界进行建模，通过计算机的显示器进行观察，并有能自由地控制的视点和视角。这种技术在某种意义上来说也是一种虚拟现实技术，它通过计算机计算来生成三维模型，模型的复杂度和真实感受桌面计算机计算能力的限制。,投入的虚拟现实 高级虚拟现实

11、系统提供完全投入的功能，使用户有一种置身于虚拟境界之中的感觉。它利用头盔式显示器或其它设备，把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，并利用位置跟踪器、数据手套、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身在虚拟环境中、并能全心投入和沉浸其中的感觉。,基于头盔式显示器的系统：在这种系统中，参与虚拟体验者要戴上一个头盔式显示器，视听觉与外界隔绝，根据应用的不同，系统将提供能随头部转动而随之产生的立体视觉、三维空间。通过语音识别、数据手套、数据服装等先进的接口设备，从而使参与者以自然的方式与虚拟世界进行交互，如同现实世界一样。这是目前沉浸度最高的一种虚拟现实系统。,投

12、影式虚拟现实系统：它可以让参与者从一个屏幕上看到他本身在虚拟境界中的形象，参与者站在某一纯色(通常为兰色)背景下，架在参与者前面的摄像机捕捉参与者的形象，并通过连接电缆，将图像数据传送给后台处理的计算机，计算机将参与者的形象与纯色背景分开，换成一个虚拟空间，与计算机相连的视频投影仪将参与者的形象和虚拟境界本身一起投射到参与者观看的屏幕上，这样，参与者就可以看到他自己在虚拟空间中的活动情况。,远程存在系统：远程存在系统是一种虚拟现实与机器人控制技术相结合的系统，当某处的参与者操纵一个虚拟现实系统时，其结果却在另一个地方发生，参与者通过立体显示器获得深度感，显示器与远地的摄像机相连；通过运动跟踪与

13、反馈装置跟踪操作员的运动，反馈远地的运动过程(如阻尼、碰撞等)，并把动作传送到远地完成。,增强现实性的虚拟现实 增强现实性的虚拟现实不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界，而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受，也就是增强现实中无法感知或不方便感知感受。这种类型虚拟现实典型的实例是战机飞行员的平视显示器，它可以将仪表读数和武器瞄准数据投射到安装在飞行员面前的穿透式屏幕上，它可以使飞行员不必低头读座舱中仪表的数据，从而可集中精力盯着敌人的飞机和导航偏差。,分布式虚拟现实 如果多个用户通过计算机网络连接在一起，同时参加一个虚拟空间，共同体验虚拟经历，那虚拟现实则提升到了一个更高的境界

14、，这就是分布式虚拟现实系统。目前最典型的分布式虚拟现实系统是作战仿真互联网和SIMNET。作战仿真互联网(DefenSIMNET）由坦克仿真器通过网络连接而成，用于部队的联合训练。通过SIMNET，位于德国的仿真器可以和位于美国的仿真器一样运行在同一个虚拟世界，参与同一场作战演习。,虚拟现实技术,虚拟现实技术的简介,虚拟现实技术的软硬件,虚拟现实技术的应用,构建一个虚拟现实系统需要软、硬件的支持，硬件方面主要有： （1）高性能计算机 虚拟现实系统必须有运算速度高、图形能力强的计算机硬件支持，以实时处理复杂的图像并缩短参与者的视觉延迟。例如，SGI公司的InfiniteRealityTM系统的纹

15、理填充可达到每秒20.6G象素，纹理下载速度是336Mbyte/秒，每秒可以处理244M、55的RGBA图像。,虚拟现实技术的软硬件,SGI（Silicon Graphics ）美国硅图公司是一个生产高性能计算机系统的跨国公司，总部设在美国加州旧金山硅谷 MOUNTAIN VIEW的SGI公司是业界高性能计算系统、复杂数据管理及可视化产品的重要提供商. 它提供世界上最优秀的服务器系列以及具有超级计算能力的可视化工作站.,(2)头盔显示器。 头盔显示器提供一种观察虚拟世界的手段，通常支持两个显示源及一组光学器件。这组光学器件将图像以预先确定的距离投影到参与者面前，并将图形放大以加宽视域。,(4)

16、立体声音响和三维空间定位装置系统。借助立体声音响可以加强人们对虚拟世界的实际体验。声音装置采集或合成自然声音信号，并利用特殊处理技术使这些信号在360球体中空间化，使参与者即使头部在运动也能感觉到声音保持在原处不变。,三维空间跟踪定位器,(5）力反馈装置，力反馈装置则可以提供虚拟物体对人体的作用力，或虚拟物体之间的吸引力和排斥力的信号。,(6)触觉反馈装置（如数据手套）使参与者除了接受虚拟世界物体的视觉和听觉信号外，同时还能接受其触觉刺激，如纹理、质地感；观察者还可借助数据手套来操纵虚拟场景中的对象，数据手套中装有许多光纤传感器，能够感知手指关节的弯曲状态，观察者通过手指的活动来实现与虚拟场景

17、互作用，数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件，通过软件编程，可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作，也可以利用它的多模式性，用作一种控制场景漫游的工具。,（7）多通道环幕（立体）投影系统。是指采用多台投影机组合而成的多通道大屏幕展示系统，它比普通的标准投影系统具备更大的显示尺寸、更宽的视野、更多的显示内容、更高的显示分辨率，以及更具冲击力和沉浸感的视觉效果。该系统可以应用于教学、视频播放、电影播放（现在好多影视院采用这种方式）等。,虚拟现实技术中的软件 Converse3D Converse3D 虚拟现实平台是北京中天灏景网络科技有限公司研发的一款应用于三维游戏行业和虚拟现实行业的专业软件

18、系统。可广泛的应用于视景仿真、城市规划、室内设计、工业仿真、古迹复原、娱乐、艺术与教育等行业。该软件适用性强、操作简单、功能强大、Converse3D虚拟现实引擎的问世给中国的虚拟现实技术领域注入了新的生命力。,该平台的主要特色： 1、高质量的三维画面。全三维实时渲染，可获得效果图级的画质。 2、强大的脚本系统。使用脚本配置粒子系统、GUI 以及交互功能，为程序提供了强大的可扩充性，方便美术人员配置各项参数。,3、支持程序自动生成LOD 地形。 4、支持多种渲染方式，对市面流行的建模软件的良好支持， 5、支持各种粒子特效。可以模拟雾、雨、云、电火花、山崩地裂等特殊效果。 6、强大的二次开发接口

19、,VRPIE：2007中视典数字科技公司在原有VRP三维互动软件产品线的基础上，成功研发了新一代面向网络的全三维互动软件平台VRPIE,其人性化程度好，软件成熟度高，上手快，一些简单的互动不需要编程即可完成，软件也提供编程接口。,中视典数字科技是专注于虚拟现实与三维互联网领域的软硬件研发与推广的专业机构，是国际领先的虚拟现实技术解决方案供应商和相关服务提供商。,主要产品体系,虚拟现实技术,虚拟现实技术的简介,虚拟现实技术的软硬件,虚拟现实技术的应用,虚拟现实技术在科技开发中的应用 虚拟产品开发技术不是直接建立智能化的思维模型，而是将动态仿真技术与拟实环境相结合，使开发人员能通过视觉和思维来感知

20、及判断拟实环境中的产品运行情况，两者可交互互动，因而能比较完善地把人与计算机结合成一体，使人的智慧得到充分的发挥和应用，而不仅仅是计算机的被动伙伴，由此引发了产品开发技术新的突破。,虚拟现实技术的应用,在虚拟现实技术已经和理论分析、科学实验一起，成为人类探索客观世界规律的三大手段。用它来设计新材料，可以预先了解改变成分对材料性能的影响。在材料还没有制造出来之前便知道用这种材料制造出来的零件在不同受力情况下是如何损坏的。,卡耐基梅隆大学“IrYdium”项目虚拟实验场景截图,基于虚拟现实技术的科技产品的开发是借助建模与仿真技术及时地、并行地模拟出产品未来制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品

21、设计的影响、预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等。从而更加有效地、经济地、柔性地组织生产,增强决策与控制水平,有力地降低由于前期设计给后期制造带来的回溯更改,达到产品的开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。,按功能及所处理的不同模型可将虚拟产品开发技术划分为三类： 产品的虚拟设计技术 产品的虚拟制造技术 虚拟制造系统 下面分别以下三个角度来说明其三者的不同：,面向对象不同 产品的虚拟设计技术的对象是产品的结构和性能，从产品设计、分析、模拟、它的对象是产品本身。 产品的虚拟制造技术则是对向产品制造过程的模拟、检验和优化，检验产品的可制造性、加工方法和工艺的合理性，从

22、而保证产品的制造质量，以缩短制造周期和达到最低的制造成本为目标。它的对象是产品的制造。 虚拟制造系统则着重于生产过程的规划、组织管理、资源调度、物流、信息流等的建模、仿真与优化。它的对象是整个工厂和企业,在企业产品开发过程中应用阶段不同 产品的虚拟设计技术重点是考虑产品的功能、设计的可行性、能否满足顾客的要求等； 产品的虚拟制造技术着重考虑实现产品生产的可行性、可控性、经济性； 虚拟制造系统则将两者有机结合起来：既是产品的可行性输出又是过程设计的输入。,所要求的软件平台不同 产品的虚拟设计技术要求计算机提供便捷和多样的造型能力，稳定和高精度的图形显示能力以及相应的测量和分析能力 产品的虚拟制造

23、技术需要处理的对象不仅是虚拟样机，还有设备、环境、操作人员等虚拟模型，在数据的容量和类型上较前者要复杂得多，此时需要计算机更多着重于图形显示和数据处理速度 虚拟制造系统着眼整个制造系统性能分析，要处理的数据规模相比更大，此外还要求软件能提供管理层需要的各种工艺报表和图表等。,虽然将虚拟产品开发技术分为三种类型，但它们都是围绕着产品而活动，是一个彼此相互联系有机整体。虚拟模型大致关系可表示如下：,虚拟制造技术,虚拟设计技术,虚拟制造系统,虚拟现实应用大致上有两类。一是虚拟人体，也就是数字化人体，这样的人体模型医生更容易了解人体的构造和功能，数字人是生命科学与信息科学的结合的一个新的研究领域，即通

24、过信息技术、计算机技术，将人体结构数字化，经过三维重建和虚拟现实技术的处理，得到可以看的见的、能够调控的虚拟仿真人体模型。,虚拟现实技术在生物医学领域的应用,另一类是虚拟手术，虚拟手术的概念最早提出于1989年，即利用计算机技术来模拟、指导医学手术所涉及的各种过程，在时间段上包括了术前、术中、术后；在实现目的上有手术计划制定，手术排练演习，手术教学，手术技能训练，术中引导手术、远程手术、术后康复等。,虚拟手术系统可协助建立手术方案，帮助医生合理、定量地定制手术方案，辅助选择最佳手术途径、减少手术损伤、减少对组织损害、提高病灶定位精度，以便执行复杂外科手术和提高手术成功率等；可以预演手术的整个过

25、程以便事先发现手术中可能出现的问题，使医生能够依靠术前获得的医学影像信息，建立三维模型，在计算机建立的虚拟环境中设计手术过程、切口部位、角度，提高手术的成功率。,手术是都需要麻醉药的作用下来减少病人的痛苦，虚拟现实产品也能达到同样的效果。病人戴上特定的装置，然后选择虚拟的场景，病人就可以在虚拟世界里跋山涉水，遨游太空，已达到缓解痛苦的作用。,虚拟现实暴露疗法是行为疗法的转化形式，治疗过程中，在治疗师的监控下，患者按照指导逐步使自己沉浸于引起焦虑的虚拟环境中，在忧虑减少后，被鼓励采取继续引起更强的忧虑，以此，患者得到渐进和最佳的暴露疗法。,虚拟现实技术在旅游业的应用,虚拟旅游可以让大众坐在家里身

26、临其境的游历各地的古今名胜景点，可以在三维场景下便捷、直观查询酒店、菜馆、交通、旅行社、导游、购物、休闲娱乐等各种以多媒体方式展示的旅游信息，安排自己的行程。网上旅游显然已成为现代人在家放松身心进行“旅行”的新形式，亲身感受各旅游景点逼真的3D胜景图。,虚拟现实技术在娱乐上的应用 娱乐是虚拟现实最广阔的用途。英国出售的一种滑雪模拟器。使用者身穿滑雪服、脚踩滑雪板、手拄滑雪棍、头上载着头盔显示器，手脚上都装着传感器。虽然在斗室里，只要做着各种各样的滑雪动作，便可通过头盔式显示器，看到堆满皑皑白雪的高山、峡谷、悬崖陡壁，一一从身边掠过，其情景就和在滑雪场里进行真的滑雪所感觉的一样。,三维游戏既是虚

27、拟现实技术重要的应用方向之一，也为虚拟现实技术的快速发展起了巨大的需求牵引作用。三维游戏几乎可以涵盖虚拟现实的全部技术。比如说世界上玩家最多的游戏-魔兽世界。,上百个场景，豪华的大场面制作，写实风格的地形地貌，贯穿整个大陆板块。在森林、沙漠、雪山和其他奇山异水中探索广阔的世界。虚拟现实技术的应用使这款游戏更具有吸引力，它把相关的历史背景，离子特效，十二个种族，飞行等现实特征融入其中。高级玩家甚至也能通过宏定义来改善自己的装备。,虚拟现实技术在商业中的应用 虚拟现实常被用于推销。例如建筑工程投标时，把设计的方案用虚拟现实技术表现出来，便可把业主带入未来的建筑物里参观，如门的高度、窗户朝向、采光多

28、少、屋内装饰等，都可以感同身受。,虚拟现实在城市的详细规划,虚拟现实技术在教育上的应用,虚拟校园,香港中文大学虚拟校园,虚拟校园是虚拟现实技术在教育领域最早的具体应用，虽然大多数虚拟校园仅仅实现校园场景的浏览功能，但虚拟现实技术提供的活的浏览方式，全新的媒体表现形式都具有非常鲜明的特点。天津大学早在 1996 年，在 SGI 硬件平台上，基于VR ML国际标准，最早开发了虚拟校园，使没有去过天津大学的人，可以领略近代史上久富盛名的大学。随着网络时代的来临，网络教育迅猛发展，尤其是在宽带技术将大规模应用的今天，国内一些高校已经开始逐步推广、使用虚拟校园模式。,天津大学的虚拟校园,随着网络时代的来

29、临，网络教育迅猛发展，尤其是宽带技术将大规模应用的今天。国内一些高校已经开始逐步推广、使用虚拟校园模式。先后有浙江大学、上海交通大学、北京大学、西南交通大学等著名高校，采用虚拟现实技术建设了虚拟校园。从其它一些途径，我们也看到了像北京四中、杭州工业大学都采用了相同的构想去营造虚拟校园。 整个虚拟校园系统（以宁夏大学虚拟校园系统为例）的主要设计工作包括实体模型的设计,实体表面纹理的采集、处理与添加,三维场景的渲染与生成,信息数据库的建立以及系统在线浏览与分析功能的实现等,工作流程见下图：,软硬件配置,制作实体模型,规则实体,不规则实体,生成三维场景,建立信息数据库,系统设计,虚拟校园的设计流程图

30、,软硬件配置,硬件配置 高性能个人计算机、大幅面扫描仪以及高分辨率数码照相机。 软件配置 Windows XP Professional操作系统、3DS MAX三维模型设计软件、PhotoShop图像处理软件、ArcGIS地理信息系统平台软件、SuperMap地理信息系统平台软件、MicroSoft SQL Server2005数据库管理软件以及Microsoft Visual S2005编译环境。,软硬件配置,制作实体模型,规则实体,不规则实体,生成三维场景,建立信息数据库,系统设计,虚拟校园的设计流程图,制作实体模型,实体模型的制作包括规则实体和不规则实体两类。规则实体直接建立其三维模型并

31、在模型表面添加纹理贴图生成,纹理贴图由数码相机实地拍摄采集并经过变形纠正得到。不规则实体则是在模型建立后采用添加高仿真纹理与光照渲染的方法产生高度真实感。,软硬件配置,制作实体模型,规则实体,不规则实体,生成三维场景,建立信息数据库,系统设计,虚拟校园的设计流程图,生成三维场景 在建立了所有的实体模型之后,将模型文件导入ArcGIS生成三维场景文件。 建立信息数据库 在SuperMap Deskpro环境下,按照要素类的不同建立相应的图层并添加属性从而建立校园信息数据库。,软硬件配置,制作实体模型,规则实体,不规则实体,生成三维场景,建立信息数据库,系统设计,虚拟校园的设计流程图,系统设计,系

32、统的设计目标是满足在线用户对校园信息进行准确、快速地查询的要求,并提供交通指引等分析功能。 系统架构设计 虚拟校园系统拟采用B/S架构。服务器端(Server)使用Asp.NET技术开发Web应用程序,借助SuperMap IS.NET平台将宁夏大学虚拟校园系统在线发布。浏览器端(Browser)只需使用Web浏览器如Internet Explorer访问该站点。 系统功能设计 系统的功能主要包括场景地图的显示与操作、数据的查询与检索、交通分析、虚拟现实等。,虚拟教学,在虚拟教学方面，可以应用教学模拟进行演示、探索、游戏教学。利用简易型虚拟现实技术表现某些系统（自然的、物理的、社会的）的结构和

33、动态，为学生提供一种可供他们体验和观测的环境。建立教学模拟的关键工作是创建被模拟对象（真实世界）的模型，然后用计算机描述此模型，通过运算产生输出。这些输出能够在一定程度上反映真实世界的行为。教学模拟是一种十分有价值的 CAI 模式，在教学中有广泛的应用。例如中国地质大学开发的地质晶体学学习系统，利用虚拟现实技术演示它们的结构特征，直观明了。,巴基球的分子图,虚拟教学视频展示,虚拟培训,虚拟现实技术的特点在虚拟培训方面表现得比较突出。虚拟现实技术的沉浸性和交互性，使学生能够在虚拟学习环境中扮演一个角色，全身心地投入学习，这非常有利于学生的技能训练。利用沉浸型虚拟现实系统，可以做各种各样的技能训练

34、，对高职技能性教学有着无比强大的推动作用。,西南交通大学开发的 TDS- JD 机车驾驶模拟装置可摸拟列车起动、运行、调速及停车全过程，可向司机反馈列车运行过程中的重要信息。如每节车辆的车钩力或加速度、列车管压力波传递过程等，进行特殊运行情况下的事故处理，有完善的训练结果评价及合理的评分标准。它在国内首先采用计算机成像及 Windows 界面，是国内市场占有率最高的模拟装置，可任意进行列车编组，可选择任意线路断面，可在有场景条件下模拟操纵，也可在无场景情况下。,虚拟现实技术在工业上的应用,工业仿真、安全生产应急演练、三维工厂设备管理、虚拟培训等都是虚拟现实技术在工业方面的应用。下面针对几个比较

35、典型的实例来表述虚拟现实技术的工业方面的应用情况。,三维海上油田,三维电力协同作业,石油行业,石油行业三维数字化系统是近几年来随着信息技术的飞速发展,石油需求的急剧增加和经济信息全球化的逐步加深而出现的一项新技术。它在能源行业的信息交流和管理决策中发挥着越来越重要的作用。,石油平台仿真视频,利用虚拟现实技术构建能源安全作业虚拟仿真训练系统，提供多人在线交互式训练功能。推行封闭式演示、指南式向导操作和开放式自由操作的培训模式，开发能源安全作业虚拟仿真训练系统，能有效地解决了能源安全作业培训的成本、安全和效果问题。构建一个全面的三维仿真信息化系统，在此系统内进行设备管理、管线管理、安全应急演练等，

36、构建作业区三维环境，附加作业区周围方圆百公里GIS数据，包括卫星影像图及DEM高程数据等。再此基础上创建设备及管线数据，实现设备及管线的信息查询、测量分析、飞行控制等操作。,石化企业三维应急演练系统的建立,基于虚拟现实技术，对火灾烟气和泄漏扩散的三维场景进行了动态仿真。即:将火灾烟气流动和泄漏扩散的计算数据转化成仿真结果，在三维虚拟建筑环境中动态展现火灾发生的现象、烟雾的蔓延、气体泄漏扩散过程以及环境。,三维场景的建立,三维系统的建立,灾难模型库的建立,计算结果三维可视化,应急演练系统的建立,虚拟应急演练的建立方法,石化装置三维场景的建立,以某石化企业典型装置为应用实例，使用建模平台Mi-croStation以及纹理加工软件Photoshop实现三维建模，建立了某石化企业装置、设备的三维模型。,2.三维系统平台,三维系统平台采用比利时的Walkinside工业流程仿真软件为显示引擎，二次开发基于VCNET和OpenGL，也是系统建立的核心部分。它以全三维的视角，表现渲染演练系统中的各种场景，实现三维演练的各种功能，提供演练系统二次开发的各种接口与工具。 此处的三维系