大庆石油学院学报
第26卷 第2期 2002年6月JOURNAL OF DAQING PETROLEUM INSTITUTE Vol.26 No.2 Jun. 2002
收稿日期:2002-03-18;审稿人:龚声蓉
作者简介:刘贤梅(1968-),女,硕士,讲师,现从事计算机应用方面的研究.
虚拟现实技术及其应用
刘贤梅1,李 勤2,司国海1,陈雪松
1(11大庆石油学院计算机科学与工程学院,黑龙江安达 151400; 21青岛化工学院信息与控制工程学院,山东青岛
266042)
摘 要:阐述了虚拟现实的概念及基本特性,论述了虚拟现实系统的组成,该系统主要由虚拟环境产生器、新型人机
接口硬件及虚拟现实开发系统组成;分析了虚拟现实的主要技术)))动态环境建模、实时三维图形生成、立体显示和传
感器、多种系统集成等技术;介绍了近年来虚拟现实技术在军事、工业、商业、教育、医疗等诸多领域中的应用,主要探索
了该技术在石油工业中的应用特色及前景.
关 键 词:虚拟现实技术;沉浸;交互;多维信息;信息处理
中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1000-1891(2002)02-0112-040 引言
科学技术的发展提高了人与信息之间接口的能力,及人对信息处理的理解能力,人们不仅要求以打印输出、屏幕显示这样的方式观察信息处理的结果,而且希望能通过人的视觉、听觉、触觉,以及形体、手势或口令参与到信息处理的环境中去,获得身临其境的体验.这种信息处理方法不再是建立在一个单维的数字化的信息空间上,而是建立在一个多维化的信息空间中,一个定性和定量相结合、感性认识和理性认识相结合的综合集成环境中,虚拟现实技术将是支撑这个多维信息空间的关键技术[1].
1 概念及基本特征
虚拟现实是指利用计算机和一系列传感辅助设施来实现的使人能有置身于真正现实世界中的感觉的环境,是一个看似真实的模拟环境.通过传感设备,用户根据自身的感觉,使用人的自然技能考察和操作虚拟世界中的物体,获得相应看似真实的体验.具体含义为:(1)虚拟现实是一种基于计算机图形学的多视点、实时动态的三维环境,这个环境可以是现实世界的真实再现,也可以是超越现实的虚构世界;(2)操作者可以通过人的视、听、触等多种感官,直接以人的自然技能和思维方式与所投入的环境交互;(3)在操作过程中,人是以一种实时数据源的形式沉浸在虚拟环境中的行为主体,而不仅仅是窗口外部的观察者.由此可见,虚拟现实的出现为人们提供了一种全新的人机交互方式
.
图1 虚拟现实技术的基本特征 可用Burdea G 提出的/虚拟现实技术的三角形0简捷地说明虚拟
现实技术的基本特征,即3个/I 0,它们是Immersion )Interaction )Imag -
ination(沉浸)交互)构想),见图1[2].这3个/I 0突出了人在虚拟现
实系统中的主导作用:(1)人不只是被动地通过键盘、鼠标等输入设备
和计算环境中的单维数字化信息发生交互作用,从计算机系统的外部
去观测计算处理的单调结果,而是能够主动地沉浸到计算机系统所创
建的环境中去,计算机将根据用户的特定行为而不是接口设备的状态来实现人机交互;(2)人用多种传感器与多维化信息系统的环境发生
交互,即用集视、听、嗅、触等多感知于一体的、人类更为适应的认知方式和便利的操作方式来进行,以自#
112#
然、直观的人机交互方式来实现高效的人机协作,从而使用户沉浸其中,使参与者有/真实0的体验;(3)人能像对待一般物理实体一样去直接体验、操作信息和数据,并在体验中插上想象的翅膀,翱翔于这个多维信息构成的虚拟空间中,成为和谐人机环境的主导者.
2 主要技术
虚拟现实是在计算机图形学、图像处理与模式识别、智能接口技术、人工智能技术、多传感技术、语音处理与音响技术、网络技术、并行处理技术和高性能计算机系统等信息技术的基础上发展起来,是这些技术更高层次的集成和渗透.虚拟现实的主要技术包括:
(1)动态环境建模技术.虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容,应用动态环境建模技术能获取实际环境的三维数据,并根据需要,利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型.
(2)实时三维图形生成技术.目前,三维图形的生成技术已较成熟,而关键是如何满足实时性的要求.为了达到实时的目的,至少要保证图形的刷新频率不低于15帧/s,最好高于30帧/s,在不降低图形质量和复杂程度的前提下,提高刷新频率.这里,图形生成的硬件体系结构以及在虚拟现实的真实感图形生成中用于加速的各种有效技术是关键.
(3)立体显示和传感器技术.虚拟现实依赖于立体显示和传感器技术的发展,立体显示技术涉及人眼的生理原理及在计算机上如何产生深度线索的技术.现有的硬件系统如头盔显示器、单目镜及可移动视觉显示器有待进一步研究,光学显示还存在许多局限性;传感器技术中需解决设备的可靠性、可重复性、精确性及安全性等问题,各种类型传感器的性能急需提高.
(4)应用系统开发工具.技术最终要面向应用,通用平台的开发可缩短与应用结合的时间,为此,必须研究虚拟现实的开发工具.目前,常用的虚拟现实系统开发工具有Superscape 公司的VRT,它是一个可视化平台,允许较高程度的交互和网络处理;Sense 8公司的W TK [3]是一个C 函数库,提供了一个完整的合成虚拟环境的应用开发环境;MultiGen 公司的MultiGen 系列软件是一个交互式的图形建模系统;MultiGen-Paradigm 公司的Ve ga 可用于实时视觉和听觉仿真,使用简单;SGI 公司的IRIS Performer 是一种强有力的API,用于生成实时可视仿真和其它交互式三维图形应用;C G2公司的VTree 是实时三维图形开发软件包,可以实现视觉仿真、实时场景生成等应用.
(5)多种系统集成技术.VR 系统的最终集成是必然的,它包含了大量表达信息的模型,必须根据设计意图合理组合.集成技术包括信息的同步、模型的标定、数据转换、数据管理模型、模式识别与合成等技术
.
图2 虚拟现实系统的组成
3 系统的组成
虚拟现实系统主要由虚拟环境产生器、
人机接口设备和相应的管理系统等组成,其
一般体系结构见图2.
虚拟环境产生器,又称虚拟现实引擎,
是虚拟现实系统的核心.它根据任务和用
户的要求,在工具软件和数据库的支持下处
理和产生多维化和适人化的虚拟环境,使用
户具有亲临其境的沉浸感和交互作用能力.
虚拟环境产生器可以是一台计算机,也可以
由多台计算机组成./逼真0是衡量虚拟环境产生器性能的首要指标,因此,图形处理能力和实时性成为虚拟环境产生器的关键技术;高性能的CPU #113#第2期 刘贤梅等:虚拟现实技术及其应用
大庆石油学院学报第26卷2002年
和图形加速部件等是虚拟环境产生器的基本硬件;三维图形制作、数据压缩、数据融合等是虚拟环境产生器的基本软件.
新型人机接口硬件主要包括:跟踪球、数据手套、数据衣、头盔显示器等.跟踪球是用来跟踪头部、手、工具等位置及方向的一种装置,其跟踪技术主要有磁学的、声学的、电磁的及光学的;数据手套具有6个自由度的位置传感器,能探测整个手的移动,而且在手指关节部位设有应力传感器,能捕捉到每个手指的相对移动和屈伸;按照同样的道理,也可以制成一套数据衣服,使人体的所有关节部位都附着位置传感器,或触觉反馈器,人与虚拟对象接触和交互时能产生真实的对接触物的力感和质感;头盔显示器与计算机相连,既可以使人获得三维立体图像,又可以跟踪头部的移动,配上耳机,可进一步实现头、眼、耳的协调一致,头盔显示器屏蔽了来自真实世界的干扰,切断了视觉与真实世界的联系,使人产生完全浸入虚拟世界的感觉.
4应用
虚拟现实技术的应用前景非常广阔,它开始于军事领域的需求,目前,遍及到商业、医疗、工程设计、娱乐、教育和通信等诸多领域[4~6].
4.1军事上的应用
虚拟现实技术最早应用于军事模拟,最初的模拟是用来训练飞行员,飞行员在模拟器中的感觉与在真的飞机上一样,各种仪器设备如同在真实环境下的一样,它既不会危及人的生命,也不会损坏/飞机0,是一种理想的训练方式.
美国国防高级项目研究计划局于80年代初期倡导了SI MNE T计划,其目的是将分布于不同地点的地面车辆模拟器用计算机网络连接起来,进行攻防对抗演习.SI MNE T计划最初是针对地面车辆等低速运动对象,后来在美国国防部的推动下,将飞机、水面舰艇和潜艇等作战对象也引进来,从而构成陆、海、空三军立体作战逼真环境下的大规模实战演习.该计划的实施最终导致系统仿真的前沿技术)))分布式交互仿真(DIS)技术的产生.
4.2在教学上的应用
虚拟技术在教学上的应用模式有两种:(1)虚拟课堂,即以学生为虚拟对象或教师为虚拟对象的所谓/虚拟大学0;(2)虚拟实验室,设备为虚拟对象,即应用计算机建立能客观反映现实世界规律的虚拟仪器用于虚拟实验,可以部分地替代在现实世界难以进行的,或者是费时、费力和费资金的实验,学生和科研人员在计算机上进行虚拟实验和虚拟预测分析.
4.3在制造工业中的应用
虚拟现实技术在制造工业中具有巨大的应用潜力,从初始的市场调查到加工产品乃至售后服务,都可运用虚拟现实技术来实现.近年来,许多国家在虚拟制造领域中开展了研究与应用,主要包括产品外形虚拟设计、产品布局的虚拟设计、产品的运动和动力学仿真、热加工工艺模拟、加工过程仿真、产品装配仿真、虚拟样机与产品工作性能测评、产品的广告与漫游、企业生产过程仿真与优化和虚拟企业的可合作性仿真与优化等方面.
4.4在建筑、城市规划中的应用
虚拟现实技术的引入,允许设计者在建筑设计阶段就能以可视的、动态的方式全方位展示建筑物所处的地理环境、建筑物外貌和各种附属设施,人们能够在一个虚拟的环境中,甚至在未来的建筑物内外漫游.因而,虚拟现实技术是建筑规划方案设计、装修效果展示、方案投标、方案论证及方案评审的有力工具,在建筑设计业、房地产业和建筑装修业等领域有着广阔的应用前景.
4.5在娱乐业中的应用
娱乐是虚拟现实技术应用最活跃的一个领域,包括家庭中的桌面游戏、公共场所的各种仿真等.基于虚拟现实技术的游戏主要有驾驶型游戏、作战型游戏和智力型游戏,很多游戏都是联网的,因而允许许多#
#
114
第2期刘贤梅等:虚拟现实技术及其应用
玩游戏的人同时进入一个虚拟境界,相互之间可展开竞争,或者与计算机生成的对手竞争.
4.6在医学中的应用
虚拟现实技术已开始对医学领域产生重大影响,它可用于各种医学模拟.例如为医学院的学生提供人体解剖仿真;学生们利用虚拟病人学习解剖和做手术;外科医生在做比较复杂的手术之前利用虚拟病人进行练习,然后将练习的成果应用于实际手术之中.
4.7在石油工业中的应用
虚拟现实技术在石油工业中更能体现出其应用特色,特别是在地震勘探、油藏模拟、海洋石油工程和特种作业培训等方面能得到广泛的应用.虚拟现实技术的引入,使几代石油人幻想的/游地宫0成为可操作的现实.
地震资料解释是一种繁琐、复杂工作,它要求解释人员不但要有丰富的地质、地球物理、岩石物理、油藏模型等各方面的知识,还要有丰富的想象力.在地震资料解释过程中引入虚拟现实技术,解释人员不再面对那些枯燥的单维数据,而是戴上头盔和数据手套,面对着一个个地下构造或圈闭的三维透视图像,用数据手套操纵虚拟对象,选择不同的方向和路线进入到构造或圈闭内部做深入的/游览0;如果发现地层序列、不整合关系、断层组合、岩性参数、流体分布等不合理,可随时修改,重新组合和拼接,以求得与地下油藏更接近的情景.
在油藏模拟输出数据的后处理上,建立三维地质模型,使模拟运算的结果更加直观、逼真,用户/沉浸0到数据空间中去,更直接地与数据交互,可更快更全面地分析、理解及运用数据.
在人工作业困难和危险的深水海底,可以利用虚拟现实技术,设计一种远程遥控作业车,操作者头戴头盔式立体眼镜,配备数据手套,操纵着作业车抵达通常人工无法进入的恶劣工况下的深水海洋底去作业,操作者在虚拟环境中所感受到的,正象在水下亲身经历的一样,不受常规深水海底工作条件的限制.
对于具有危险性和容易使人受到伤害的作业岗位,为使操作人员在上岗前的培训中真实感受到周围环境的实际变化,可采用虚拟现实技术,建立高度逼真的模拟环境,这样的培训可收到更为理想的效果.如对于油井平台的消防培训,利用虚拟现实技术,可以/制作0出火灾、爆炸的平台现场,伴随有光、热、火、噪音,使人感到身临现场.
5结束语
目前,虚拟现实技术在一些领域获得了比较成熟的实际应用,但它仍处于初级发展阶段,然而对它的研究开发已日渐升温.美国在2010年前重点发展十项高新电子技术,而居十项技术之首的就是虚拟现实技术.根据我国国情,/九五0计划、国家自然科学基金会等都把虚拟现实技术列入了研究项目.21世纪将是虚拟现实技术的时代,相信在不久的将来,人们会轻松地遨游于多维化的信息世界中,领略人类高科技的魅力.
参考文献:
[1]汪成为.灵境技术与人机和谐仿真环境[J].计算机研究与发展,1997,34(1):1~3.
[2]汪成为,高文,王行仁.灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及应用[M].北京:清华大学出版社,1996.5~6.
[3]张秀山,徐荣花,胡庆丰,等.虚拟现实技术及编程技巧[M].长沙:国防科技大学出版社,1999.52~54.
[4]杨宝民,朱一宁.分布式虚拟现实技术及其应用[M].北京:科学出版社,2000.6~19.
[5]吴家铸,党岗,刘华峰,等.视景仿真技术及其应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.14~19.
[6]赵沁平.DVENET分布式虚拟环境[M].北京:科学出版社,2002.241~243.
#
#
115
sabtype of fracture,They are microfractures and potential fractures.
Key words:bedding fractures;structural fractures;physical quality of fractures;evaluation of fracture reservoir
Traps and its effect on oil or gas in Linyi depression/2002,26(2):101~104
HE Ru-i wu1,FU Jin-hua1,DU Yu-min1,G UO An-fu2
(1.Linpan Oil Recovery Plant,Shengli Oil f ield Corp.Ltd.,Dezhou,Shangdong257015,China;2.Yushulin Oil f ield Development Co rp.Ltd.,Daqing,Heilongjiang151101,China)
Abstract:There are six kinds of traps in Linyin depression under the action of many tectonic move ments and each stress.There is a good relation between the distribution of favourable traps and the geological condition that control oil or gas accumulation,especially syntaxes structures or structural transform zone of favourable traps in the fixed struc-tural background are the favorable areas for oil or gas to accumulate.The traps developed at the sa me period as the main generation oil or gas period are favorable for oil or gas to accumulate.Each traps of structural trausform zone and concealed traps,volcanic rock traps,fault black traps and unconformity traps the structural transform zone own favor-able exploration prospec tion.
Key words:Linyi depression traps;struc tural transform zone;the formation period of trap;the oil or gas generation period;oil and gas
Experiment of viscoelasticity of polymer solution/2002,26(2):105~108
XIA Hu-i fen1,WANG De-min1,G UAN Qing-jie2,LI U Y-i kun1
(1.Petroleum Engineering College,Daqing Petroleum Institute,Anda,Heilongjiang151400,China;2.Oil Re-covery Plant No.10,Daqing Oil Field Corp.Ltd.,Daqing,Heilongjiang,163100,China)
Abstract:Through the steady and dynamic shear e xperiment,the effect of molar mass and mass c oncentration of poly-mer solution on its viscoelasticity is studied.It indicates that the more the molar mass of polymer solution and the high-er the mass concentration,the greater the loss modulus and storage modulus of solution,the longer the relaxation time at dynamics experiment curves,the first normal force difference of polymer solution increases with the increase in shear rate at steady experiment curves.The composite viscosity at the condition of dynamic shear test is consistent with shear viscosity at steady shear test at the lo w shear rate or low frequency.
Key words:polymer solution;viscoelasticity;relaxation time;normal force difference;viscosity
Effect of viscoelasticity of polymer solution on oil displacement efficiency/2002,26(2):109~111
XIA Hu-i fen1,WANG De-min1,HOU J-i rui1,XIN Quan-gang2,LIU Y-i kun1
(1.Petroleum Engineering College,Daqing Petroleum Institute,Anda,Heilongjiang151400,China;2.Daqing Donghua Group,Daqing,Heilongjiang163100,China)
Abstract:Through the displac ment oil experiment in core and in simple glass model pickled channel,the effect of vis-coelasticity of polymer solution on oil displacement efficienc y is thoroughly studied.It indica tes that polymer solution with viscoelasticity can not displace the residual oil in the/dead0end of flow channel after water flooding,but it can displace the mobile residual oil in the/dead0end of flow channel.The ultimate recovery factors are different for Ne w-ton fluid and viscoelastic fluid with the same viscous viscosity.The ultimate recovery factor displaced by polymer solu-tion is higher than that displaced by glycerin after water flooding.The oil displacement efficiency by polymer solution with viscoelasticity is higher than that of non-elastic fluid.
Key words:polymer solution;viscoelasticity;oil displacement efficiency;residual oil
Virtual reality technology and its application/2002,26(2):112~115
LI U Xian-mei1,LI Qin2,SI Guo-hai1,C HE N Xue-song1
(https://www.doczj.com/doc/6717091793.html, puter Science and Engineering College,Daqing Petroleum Institute,Anda,Heilongjiang151400,China;
https://www.doczj.com/doc/6717091793.html,rmation and Controlling Engineering College,Qingdao Institute o f Chemical Technology,Qingdao,Shandong
#
#
140
266042,China)
Abstract:This paper illustrates the conceptions of virtual reality and its basic characteristics.Then the main parts of virtual reality,virtual environment generator,ne w human-computer interface and virtual reality development syste m are introduced.We analyse primary techniques involved in virtual reality such as dynamic environment modeling,3D graphics generation,solid displaying and sensor technology and mult-i syste m https://www.doczj.com/doc/6717091793.html,stly,the application of the technology in military,industry,business,education,as well as healthy is discussed,especially in petroleum industry in which it can find the widest application.
Key words:virtual reality;immersion;interaction;multidimentional information;information processing
Designing and developing a new substation training system/2002,26(2):116~118
LI U Xian-mei1,LI Cong-xin1,LI Long1,C HE N Jun2
(https://www.doczj.com/doc/6717091793.html, puter Science and Engineering College,Daqing Petroleum Institute,Anda,Heilongjiang151400,China;
2.Daqing Public Security Bureau,Daqing,Heilongjiang163311,China)
Abstract:The e mulational substation training system based on PC has been designed and devoloped.The main tech-nologies realized such as scene modeling,scene simplifing,interactive with scene and viewpoint control are discussed. The training functions of e mulational leading,circuit inspection,alternation demostrations,switch operation,circuit graph training,regulations searching are achieved.With the intorduciton of vitual reality,the truth and immersion into the scene are strengthened,as the same time,training effect is improved.
Key words:virtual reality;immersion;scene modeling;interactive;vie wpoint control;emulational substation train-ing syste m
Study on virtual assembly technique of job tools/2002,26(2):119~122
HAN Dao-quan1,SI Guo-hai2,RE N Qing-dong2
(1.Mechanical Science and Engineering College,Daqing Petroleum Institute,Anda,Heilongjiang151400,China;
https://www.doczj.com/doc/6717091793.html, puter Science and Engineering College,Daqing Petroleum Institute,Anda,Heilongjiang151400,China) Abstract:This paper introduces the conceptions of virtual manufacturing and virtual assembly.Then,the process of product assembly in virtual environment is discussed.Accessory modeling methods of using3DS MAX and entity mod-eling approaches of prototype pretreatment using MultiGen are put forward.Furthermore,the key techniques of model importing,part assembly and accessible detecting are https://www.doczj.com/doc/6717091793.html,stly,we realize the virtual assembly of the block,which is a job tool of oil wells.
Key words:virtual manufac turing;virtual asse mbly;entity model;accessible detecting;job tools
Effect of heat bridge on energy saving in construction of block structure in freezing area/2002,26(2):123~ 124
CAI Ying-jun,LIU Zhan-xian,Z HANG Yong-yi1,HE C hong-jun3,ZHANG Yun-bin4
(1.Civil Engineering College,Daqing Petroleum Institute,Anda,Heilongjiang151400,China;2.Machine Man-ufacture Co mpany o f Daqing,Daqing,Heilongjiang163212,China;3.Daqing Heat Energy Supply Co.,Daqing, Heilongjiang163001,China;4.Radio and TV University,Daqing,Heilongjiang163311,China)
Abstract:To reduce the energy consumption of building and improve the heat condition in freezing areas,we studied the heat bridge and the distributing rule of the te mperature on wall surface,tested the thermodyna mic data of heat bridge in the block structure,obtained the para meter of the heat bridge effect on the c oefficient of enclosed wall heat conduction.The result indicates that what affects the average heat conduction.s coefficient of outside wall is the areas of heat bridge in outside wall and the difference in conduction.s coefficient between of heat bridge and the major body of outside wall,and when the conduction.s coefficient in the major body of outside wall is smaller the influence of the heat bridge is big,so that the multiplayer wall with the heat preservation la yer outside should be used in the design of energy saving building.
#
#
141
虚拟现实简介及行业发展前景 一、虚拟现实简介 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物 百科内容： 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。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。 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。 二、虚拟现实分类 行业概况： 北京傲唯刃道科技有限公司甘健先生认为：供求关系是一个行业能否快速发展的前提。目前来看，市场需求是很大的，而供应方面却略显不足，尤其是拥有核心知识产权，专利产品及服务质量过硬的企业并不多，行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段，行业需求巨大，
虚拟现实技术旅游中的应用 2013年10月27日
虚拟现实技术在旅游业中的应用 （一）.虚拟现实技术简介: 虚拟现实技术（Virtual Reality），又称灵境技术, 为人机交互界面, 特点在于，计算机产生一种人为虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三度空间，或是把其它现实环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”，从而使得用户在视 觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉 （二）.虚拟现实技术的发展概述 1966年，美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器, 80年代初正式提出了“Virtual Reality”一词。1993年的11月,用虚拟现实技术设计波音777获得成功. 正是因为虚拟现实系统极其广泛的应用领域，如娱乐、军事、航天、设计、生产制造、信息管理、商贸、建筑、医疗保险、危险及恶劣环境下的遥操作、与培训、信息可视 化以及远程通讯等，人们对迅速发展中的虚拟现实系统的广阔应用前景充满了憧憬与 兴趣。 （三）.虚拟现实的定义： 虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，它利用计算机生成 一种模拟环境，是一种多源信息融合交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真， 可借助传感头盔、数据手套等专业设备，让用户进入虚拟空间，实时感知和操作虚拟 世界中的各种对象，从而通过视觉、触觉和听觉等获得身临其境的真实感受 （四）.虚拟现实技术的四个技术特征 I.多感知性 II．存在感 III交互性 IV．自主性 （五）.虚拟现实系统主要由以下六个模块构成 1).检测模块2). 反馈模块3). 传感器模块4.) 控制模块5). 建模模块
（六）.虚拟现实技术的应用 1.虚拟旅游的概述：所谓虚拟旅游，指的是建立在现实旅游景观基础上，通过模拟或超现实景，构建一个虚拟旅游环境，网友能够身临其境般地逛逛看看。虚拟仿 真visual simulation技术的应用范围之一。应用计算机技术实现场景的三维模拟， 借助一定的技术手段使操作者感受目的地场景。 2.它的方式大致是: 虚拟现实技术系统营造虚拟旅游环境,旅游者首先通过网 络平台上, 运用某些设备完全进入虚拟环境中, 并可根据需要利用多种交互设备(如头盔、数据手套和数据服等) 来驾驭该环境, 同时用于操作该环境中的物体(如山水、园 林建筑、植物等) ; 在虚拟环境中, 旅游者还可参与发生的事件,或与其他参与者(旅 游者等) 相互交流; 当虚拟旅游结束时, 旅游者可以自主地退出虚拟旅游环境返回到 现实环境中来。 3.虚拟旅游的发展现状: 依托于虚拟现实技术和信息技术发展起来的虚拟旅游，是旅游业的一次科技革命，目前主要应用于旅游景区、饭店及会展的营销。 和虚拟现实技术在旅游业发展中的应用 万维网地理信息系统（WebGIS）指基于Internet平台，客户端应用软件。采用WWW协议运行在万维网上的地理信息系统。WebGIS可以最大限度的满足旅游政府部门，旅游企业，旅游者不同的需求 首先利用WebGIS的电子地图支持功能实现地图的生成，管理，显示，和网路共享，然后利用旅游专题数据库储存的景区地形数据和建筑，道路等矢量数据，以及相应的 纹理图片，实景图像，音频视频等多媒体数据资料，通过应用虚拟现实建模语言 （X3D,VRML）建模生成逼真的虚拟旅游景区三维场景或全景图像。 利用虚拟现实技术，旅游相关部门和企业能够把本地区具有代表性的景点（园林 古迹，山水人家，寺庙等）数字化，虚拟化到网络上去，供旅游咨询者通过浏览器下 载和浏览，实现在线的虚拟现实旅游，在虚拟化旅游场景中，旅游者可以任意地在其 中漫游，如以鸟的方式俯视景区全景，或者以走动，飞行等不同的方式从上下左右任 意角度进行游览，或者走进建筑物，甚至能够潜入海底世界。旅游者还可以在进行虚 拟旅游的同时，免费听到幕后“导游者”悉心的介绍，这将给旅游者以全新的旅游体验，无疑会比文字，图片之类的广告更吸引，更有效果。
２００７．２ 73 虚拟现实技术及其在教学中的应用 李科峰 湖南省第一师范学校 湖南 ４１０００２ 摘要：将虚拟现实技术应用到教学中，能够更好地满足教学中情景化及自然交互性的要求，学生可以亲身探索不能到达的环境，观察现实中难以观测的现象，更重要的是教师可以简化现实世界中过于复杂的细节，从而可以更好的突出事物的特点，随着该技术在教学应用中的不断研究开发，它在教育领域内将有着极其巨大的应用前景。 关键词：虚拟现实；教学；应用 ０ 引言 虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支。它生成的视觉环境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的。可以预言，虚拟现实技术将是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的“明星”技术。 虚拟现实（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）又称灵境技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和体会。 虚拟现实技术的出现实际是计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果。以虚拟现实技术为代表的新型人机交互技术旨在探索自然和谐的人机关系，使人机界面从以视觉感知为主发展到包括视觉、听觉、触觉、力觉、嗅觉和动觉等多种感觉通道感知；从以手动输入为主发展到包括语音、手势、姿势和视线等多种效应通道输入。 １ 虚拟现实技术的基本特征及类型１．１ 虚拟现实技术具有以下五个主要特征 （１）沉浸性 使之所创造的虚拟环境能使学生产生“身临其境” 感觉，使其相信在虚拟环境中人也是确实存在的，而且在操作过程中它可以自始至终的发挥作用，就像真正的客观世界一样。 （２）交互性 是在虚拟环境中，学生如同在真实的环境中一样与虚拟环境中的任务、事物发生交互关系，其中学生是交互的主体，虚拟对象是交互的客体，主体和客体之间的交互是全方位的。 （３）构想性 是虚拟现实是要能启发人的创造性的活动， 不仅要能使沉浸于此环境中的学生获取新的指示，提高感性和理性认识，而且要能使学生产生新的构思。 （４）动作性 是指学生能以客观世界的实际动作或以人类实际的方式来操作虚拟系统，让学生感觉到他面对的是一个真实的环境。 （５）自主性 是虚拟世界中物体可按各自的模型和规则自主运动。 １．２ 虚拟现实系统按其功能可分成三种类型 （１）桌面三位虚拟现实这由一台普通的计算机系统组成，计算机屏幕作为用户观察虚拟环境的窗口，通过各种输入设备与虚拟现实世界充分交互。系统的特点是结构简单，价格低廉，经济使用，易于普及推广，但缺乏真实的现实体验。 （２） 沉浸的虚拟现实 它是一套比较复杂的系统，使用者通过头盔、数据手套等其他设备与虚拟环境进行交流。该系统虽然可让使用这完全沉浸到虚拟世界中去，由于其价格昂贵，所以难以推广。 （３） 共享性虚拟现实 它是由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，达到协同工作的目的。 ２ 虚拟现实技术在教学中的应用 虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，在虚拟环境中扮演一个角色，这对调动学生的学习积极性，培养学生的技能都将起到积极的作用。经过初步调查，１００％的学生表示对此软件很有兴趣，比课件更直观，并愿意使用它来进行学习 ；９５％的学生认为它能够较好地解决教学中的难点，对于理解所学知识内容有很大的帮助 ；１００％的学生认为它是一种很丰富的教学资源。 （１）化学和物理实验的应用 化学、物理学科昂贵实验仪器的介绍与展示、参观那些不可能进入的实验空间，如核反应堆、粒子对撞空间等等， 对 基金项目： 湖南省教育厅优秀青年科研项目，课题号：ＮＯ．０４Ｂ０１５和湖南省“十一五”规划重点资助课题项目，课题号：ＸＪＫ０６ＡＺＣ０１０。 作者简介：李科峰（１９８２－），男，助理实验师，研究方向：虚拟现实技术与校园网应用。
虚拟现实技术的历史与发展 摘要：虚拟现实技术作为一种综合多种科学技术的计算机领域新技术,已经涉及众多研究和应用领域,被认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。本文介绍了虚拟现实技术的概念、特性以及发展历史和发展趋势，并对虚拟现实技术的应用前景进行展望。 关键词：虚拟现实技术发展历史发展趋势 一、虚拟现实的概念和特性 虚拟现实(Virtual Reality，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物[1]。虚拟现实技术作为一种新的技术，主要有三个特性，分别是沉浸性、交互性和构想性。 1.沉浸性，是指利用计算机产生的三维立体图像，让人置身于一种虚拟环境中，就像在真实的客观世界中一样，能给人一种身临其境的感觉。 2.交互性，在计算机生成的这种虚拟环境中，人们可以利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样，比如：当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时，手就有握东西的感觉，而且可感觉到物体的重量。 3.构想性，虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而使用户深化概念和萌发新的联想，因而可以说,虚拟现实可以启发人的创造性思维。 二、虚拟现实技术的发展历程 虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：1963 年以前，蕴涵虚拟现实技术思想的第一阶段；1963年~1972 年，虚拟现实技术的萌芽阶段；1973 年~1989 年，虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段；1990 年至今，虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。 第一阶段：虚拟现实技术的前身。虚拟现实技术是对生物在自然环境中的感官和动作等行为的一种模拟交互技术，它与仿真技术的发展是息息相关的。中国古代战国时期的风筝，就是模拟飞行动物和人之间互动的大自然场景，风筝的拟声、拟真、互动的行为是仿真技术在中国的早期应用，它也是中国古代人试验飞行器模型的最早发明。西方人利用中国古代风筝原理发明了飞机，发明家Edwin A. Link 发明了飞行模拟器，让操作者能有乘坐真正飞机的感觉。1962 年，Morton Heilig的“全传感仿真器”的发明，就蕴涵了虚拟现实技术的思想理论。这三个较典型的发明，都蕴涵了虚拟现实技术的思想，是虚拟现实技术的前身。 第二阶段：虚拟现实技术的萌芽阶段。1968 年美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan 开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD 及头部位置跟踪系统，是虚拟现实技术发展史上一个重要的里程碑。此阶段也是虚拟现实技术的探索阶段，为虚拟现实技术的基本思想产生和理论发展奠定了基础。 第三阶段：虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段。这一时期出现了VIDEOPLACE 与VIEW两个比较典型的虚拟现实系统。由M.W.Krueger 设计的VIDEOPLACE系统，将产生一个虚拟图形环境，使参与者的图像投影能实时地响应参与者的活动。由M.MGreevy 领导完成的VIEW 系统，在装备了数据手套和头部跟踪器后，通过语言、手势等交互方式，形成虚拟现实系统。 第四阶段：虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。在这一阶段虚拟现实技术从研究型阶段转向为应用型阶段，广泛运用到了科研、航空、医学、军事等人类生活的各个领域中，如美军开发的空军任务支援系统和海军特种作战部队计划和演习系统，对虚拟的军事演习也能达到
虚拟现实技术及其应用 摘要 迄今为止虚拟现实技术已经成为计算机技术领域中炙手可热的技术之一。在本文中会基于虚拟现实技术的概况，发展趋势等方面做一些详细的描述并且对其具有的特点进行详细描述，在另一方面会介绍虚拟现实技术在现实生活中的各类丰富多彩的应用，还针对其当前的真实状况，对未来虚拟现实的发展总结了一些展望。 【关键词】虚拟现实技术应用交互 1 虚拟现实概念 虚拟现实来源于英文“Virtual Reality”一词的翻译，还被译为“灵境”的意思。虚拟现实技术最早可以追溯到上世纪50年代，那时候的立体电影配合着大视野的电影图像与声响，就能够让人们能够置身到图像环境中，这也算得上是早起虚拟现实的雏形。 随着科学技术的发展，虚拟技术得到了机遇获得了快速的发展，1990年时专业人员首次对其进行了具体的定义：三维计算机图形学技术，运用多功能传感器的交互式接口技术和高度清晰度的显示技术。虚拟现实技术基于这三种技术创建了一个虚拟的感受环境，使得人们可以感受到现实生活中的一切感官的感受，包括：视觉，听觉，触觉等感官的感受，甚至于感受到一些超越现实技术的环境。 2 虚拟现实的特征 2.1 沉浸感 “沉浸”可以理解为身临其境的意思。用户不仅仅是利用双眼或者大脑进入虚拟环境，而是全身心的完整的进入到虚拟环境中。当用户投入到计算机创造的虚拟的三维空间内，能够真切的感觉到身边的一切都是真实的。在这个过程中虚拟现实技术使得身体在知识探索过程中能动作用得到了保障。 2.2 交互性 在虚拟现实技术配置了一种开放，互动的虚拟环境，这种技术的使用者能够通过三维交互设备操纵计算机给出的对象，与此同时还能够使得虚拟环境中的对象应对环境作出应有的反应。 2.3 构想性 所谓“构想”指的是利用虚拟现实技术能够模拟出很多现实生活中原本不存在的或者极不容易被观察到的环境，用户能够从虚拟环境中得到感性与理性的认识，得到启发，萌发创造力，拥有意识上质的飞跃。
虚拟现实技术的应用研究 来源:毕业论文网 摘要：随着计算机技术的迅猛发展，虚拟现实技术的应用日趋广泛和深入。基于此，本文 将深入浅出地对虚拟现实技术的定义、应用领域、未来的发展前景和存在的问题进行介绍，重点阐述虚拟现实技术的应用领域以及相关研究，以期使读者对于虚拟现实有一个相对明 晰的认知。本文内容介绍：在第2部分会对虚拟现实技术进行简单介绍;第3部分将部分应用虚拟现实技术的领域进行介绍;第4部分描述虚拟现实技术研究现状和前景;在第5部分 对全文进行总结。 关键词：虚拟现实技术研究现状虚拟现实应用虚拟现实发展前景 一、引言 虚拟现实对于很多人来讲还是一个比较新的词汇，也可能你听说过，但并不了解，只 是认为佩戴显示设备，观看虚拟出来的内容，有身临其境之感，以为这就是虚拟现实技术。不尽然，那虚拟现实技术究竟指什么呢?本文将为读者解决这个困惑。 二、虚拟现实技术简介 2.1什么是虚拟现实技术 虚拟现实技术即虚拟现实。虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是近年来出现的高 新技术。从本质上来说，虚拟现实是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段，因此具有多感知性、存在感、交互性、自主性等重要特征。虚拟现实技术并不是一项单一的技术，而是多种技术综合后产生的，其核心的关键技术主要有动态环境建模技术、立体显示和传感器技术、系统开发工具 应用技术、实时三维图形生成技术、系统集成技术等五大项。 2.2虚拟现实技术特征 虚拟现实技术主要有四个特征：(1)沉浸性：主要是指让计算机产生一种虚拟的环境，让参与到其中的人有一种和现实世界一样的感觉，就如身临其境一般。(2)交互性：主要是指用户对计算机模拟出的虚拟环境中的物体具有可操作性和从虚拟环境中的物体上得到的 反馈。(3)想象力：主要是指虚拟现实技术它具有很广阔的想象空间，不仅可以模拟出现实存在的世界，而且还可以模拟出不存在的环境。(4)多感知性：主要是指这项技术不仅能够让我们感受到视觉和听觉这两种一般计算机就可以给我们提供的感觉外，还可以给我们提 供触觉、味觉等一般计算机难以模拟出的感觉。 三、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术在很多领域内均有比较理想的应用，如教育与培训、娱乐与艺术、医学、军事、商业等领域，下面我们将就其中几个比较典型的应用领域展开叙述。 3.1教育与培训
虚拟现实技术应用及其未来展望 虚拟现实是利用计算机、电子技术、图像技术、传感器技术、多媒体技术、人机接口技术及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机领域的最新技术, 是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。虚拟技术是一门富有挑战性的交叉技术、前沿科学和研究领域。目前虚拟技术已涉及到军事、教育、医学、心里学、商业、影视等领域,是21世纪的重要发展学科。 一、虚拟技术的特征 虚拟环境是利用计算机生成并控制的,因此人处在利用虚拟技术创建的拟环境之中和真实环境是没有差别的。虚拟现实具有3个最突出的特性:交互性、沉浸性和构想性。 1、交互性： 人们可以通过使用专门的输入和输出设备(主要通过数据手套、头盔、数据衣等)以自然地方式(如自身的语言、动作等)和虚拟世界中的对象进行交互操作和交流。 2、沉浸感： 沉浸感是指用户在纯自然的状态下借助交互设备和自身的感知觉系统对虚拟环境的投入程度。虚拟世界给人一种身临其境的感觉。 3、构想性：指借助虚拟技术可以使用户沉浸其中并获得新的知识,从而使用户深 化概念和萌发新意。因此说虚拟现实可以启发人创造性思维,使抽象概念具体化。 二、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术应用非常广泛,它可以用于军事、教育训练、设计规划、产品建模、心理学治疗及艺术与娱乐等多方面。 1、军事领域 虚拟现实技术已成为军事和航天领域的先锋技术虚拟技术最初是美国航空航天局与军事部门为了模拟训练而开发的。现在广泛用于各兵种部队的战术研究、演习、模拟训练和培训等,战斗实验室已成为数控战士的战场。 “司令部军事演习”也已成为一种军事演习的重要形式,这类演习可用于为未来战争组织装备、主导原则和综合训练等决策提供参考数据。美国航空航天局埃姆斯研究中心还建立了一座虚拟实验室,它所拥有的飞机模型器无论从规模上还是从逼真程度来看都处于世界之最,主要用于研究现在的或拟议中的飞机飞行控制、制导、座舱显示、自动化和操纵的品质,它能够获得有关飞机性能的实时数据和视图,并且航空研究人员和设计师坐在家里就可以“进入”该实验室进行操作,其灵敏度远远高于现在的任何其他此类研究手段。 虚拟现实技术在军事领域中发挥着重要的作用,被广泛的应用于军事训练、武装装备的研究和生产以及军事教育等各个方面。目前的军事模拟训练
虚拟现实技术及应用 Virtual Reality Technology and Application 课程编号：30420132 学分数：2 开课单位：计算机技术与自动化学院 课内总时数：40（其中实验14学时） 任课教师姓名及职称：张大坤教授、刘坤良讲师 开课学期：第2学期教学方式：讲授＋实践 一、教学要求及目的 本课程是介绍计算机学科前沿技术的一门任选课。着重介绍20世纪90年代末兴起的虚拟现实技术的发展概况，并讲述最有影响力的基于Internet的虚拟现实建模语言VRML，使学生能采用VRML语言创建一个多彩的三维虚拟世界。 二、课程的主要内容 1．虚拟现实技术概论 人机交互技术的历史与发展 虚拟现实技术的基本概念 虚拟现实系统的分类 虚拟现实技术的主要应用领域 2．实现VR系统的三维交互设备 VR的三维跟踪传感设备 VR的立体显示设备 手数字化设备 其他交互设备 3．实现VR系统的相关技术 实时显示处理技术 三维虚拟声音 触摸和力反馈技术 三维建模技术 4．虚拟现实建模语言VRML基础知识 VRML语言简介 VRML的编辑器和浏览器 VRML的基础知识 VRML基本的节点介绍
5．设计VRML的虚拟世界 设计故事梗概 创建构件 传感器、事件及路由 动画和脚本 修改与调试 6．实践环节 实验1：VRML编程环境及简单形体创建 实验2：简单的虚拟场景的搭建 实验3：在虚拟场景中实现动态效果 实验4：创建一个实时漫游的虚拟场景 综合测试（考核） 三、教材及主要参考书 1、虚拟现实系统，张茂军，科学出版社，2001 2、虚拟现实技术，申蔚等，北京希望电子出版社，2002，9 四、预修课程 计算机图形学、多媒体技术 五、适用专业、范围 计算机应用技术专业、计算机软件与理论专业
虚拟现实技术在高校教育中的应用 摘要：虚拟现实技术被普遍认为是继计算机技术、网络技术后,在21世纪最有潜力的技术。本文介绍了虚拟现实技术的发展历史及在高校教育中的作用及优势。根据虚拟现实技术具备的特征，分析了虚拟现实技术在高校中的教育应用方向。 关键字：虚拟现实技术；教育应用； 1.引言 随着信息化教育的快速发展，高新技术的应用已经成为了教育领域前进的方向，用以帮助学习者培养自我学习能力以及知识更新能力。而虚拟现实技术是当今国内外最热门的研究领域之一。在教学中使用虚拟现实技术，可以充分调动学习者的思维和感觉器官，对于一些难以接近的教学内容以及难以还原的情景，也可通过虚拟现实技术进行景物内部多方位观察和情境再现。 2.虚拟现实技术概述 虚拟现实, 英文为V irtual Reality, 简称VR。又译作灵境、幻真是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。VR 是指利用三维图形生成技术、多传感交互技术、多媒体技术、人工智能技术、人机接口技术以及高分辨显示技术等高新技术, 生成三维逼真的虚拟环境。提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。同时人与虚拟环境之间可以进行多维信息的交互作用, 用户从定性和定量综合集成的虚拟环境中可以获得对客观世界中客观事物的感性和理性的 认识, 从而深化概念和建构新的构思和创意。 虚拟现实包括多感知性（Multi-Sensory）、沉浸感（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination）四个关键特性。它们强调了在虚拟现实环境中人所占据的主导地位。 所谓“多感知性”，是指视觉感知、听觉感知、触觉感知、力觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。 所谓的“沉浸感”，是指用户在虚拟环境中所体会到的真实感程度。最佳的效果是使用者在体验过程中难辨真假。 所谓的“交互性”，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）。 所谓的“构想性”，是指用户在使用虚拟现实系统过程中，结合各类信息及自身的行为，展开想象、联想、推理和逻辑判断等，从而习得更多的知识，达到更深层次的实践锻炼 3. 虚拟现实技术在国内外教育领域的研究现状 VR提出于上个世纪60年代, 但只是在近10年随着计算机技术的快速发展, 才在越来越 多的领域得到了推广应用。美国是从事VR 研究最早、研究范围最广、研究水平最高、相关研究对国家发展贡献最大的国家。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面[1]。日本也是在当前实用VR 的研究与开发中居于领先地位的国家之一, 主要致力于建立大型VR知识库的研究。 3.1虚拟现实技术在国外教育领域的研究现状 目前在发达国家, VR在教育领域已得到了广泛的应用。早在1985 年, 美国国立医学图书馆(NLM )就开始人体解剖图像数字化研究, 并利用虚拟人体开展虚拟解剖学、虚拟放射学及虚拟内窥镜学等学科的计算机辅助教学；1992年，马克·英格里伯格和洛宾·比得迪提合作创建了一个虚拟物理实验室, 其目标是使它成为具有高度可操作性的实验环境, 以便学
虚拟现实技术行业应用范围 1.城市规划 在城市规划中经常会用到虚拟现实技术，用虚拟现实技术不仅能十分直观的表现虚拟的城市环境，能运用三维GIS地理信息系统来表现直观的三维地形地貌，为城市建设提供可靠的参考数据。而且能很好的模拟各种天气情况下的城市，能了解排水系统，供电系统，道路交通，沟渠湖泊等等。而且能模拟自然灾害的突发情况。对于政府在城市规划的工作中起到了举足轻重的作用。 2.医学 虚拟现实技术在医学领域上的应用主要体现在医学动画上。传统的医学动画仅仅只能在平面、三维的角度展示医学原理、人体结构等。而虚拟现实技术的应用突破了视角的限制，让人能进到“体内”，在人体内漫游，以任意角度观察人体结构。 3.文物保护 虚拟现实技术在文物保护方面也是应用相当广泛的，埃及的金字塔就做过网上的体验中心，运用了全景虚拟技术和三维虚拟技术，而且IBM目前正在运用VR虚拟现实技术对北京故宫进行整个故宫的数字虚拟。届时大家也许可以在网上直接看到数字三维化的故宫。 4.交通 无论是在空中、陆地还是海洋河流的交通规划模拟方面，VR虚拟现实技术都有其得天独厚的优势，不仅仅能用三维GIS技术将各种交通路线表现得十分到位，更能动态模拟各种自然灾害情况。 5.房地产 近几年在房地产的表现和推广应用方面，VR虚拟现实技术被得到越来越多的应用，把虚拟现实和传统的建筑动画、地产动画结合起来，不仅十分完美的表现室内的环境和整个小区的环境，设施。还能表现不存在但即将建成的绿化带，https://www.doczj.com/doc/6717091793.html,喷泉，休息区，运动场等等。不仅如此，用户还能在三维的室内空间中自由行走、任意漫游、仔细欣赏小区的每一处风景。大大刺激了浏览者的感受。 6.游戏 对于游戏的开发，目前虚拟现实技术比较适合开发：角色扮演类、动作类、冒险解迷类、竞速赛车类的游戏，其先进的图像引擎丝毫不亚于目前的主流游戏引擎的图像表现效果，而且整合配套的动力学和AI系统更给游戏的开发提供了便利。 7.军事 虚拟现实技术就是诞生于军事应用，在军事应用方面很多，包括：模拟战场，模拟操作，模拟驾驶，模拟装配等等。都需要通过VR技术来实现。而且在相关军事工作汇报中也会有VR技术的支持。 8.家电 家电产品的展示、展览、发布上。运用虚拟现实技术不仅可以完美表现产品的外观，更能将其功能表现的淋漓尽致。而且家电行业产品种类繁多、数量庞大。市场需求量十分大，无论是使用全景虚拟还是视频虚拟还是三维虚拟技术都能在家电行业大有作为。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/6717091793.html, 虚拟现实应用技术专业实训课程的教学研究作者：曾鹏 来源：《学习与科普》2019年第30期 摘要：本文基于笔者的教学实践和相关研究，首先介绍了虚拟现实技术的前景和实训课程出现的问题，然后问题从教学理念、教学方式、教学反馈三个方面，对虚拟现实应用技术专业实训课程的优化进行了研究。 关键词：虚拟现实应用技术专业;实训课程;优化 伴随着我国新一轮产业革命的临近，虚拟现实应用技术也开始逐渐活跃在人们的视野之中。虚拟现实应用技术可供应用的领域非常广泛，在影视、航天、建筑和医学等方面都能得到应用，各个高校顺应产业改革的步伐，也纷纷开始了虚拟现实技术与应用专业的相关课程。本文以虚拟现实应用技术专业实训课程为例，基于产教融合的思想对实训课程加以优化，为虚拟现实应用技术专业的进一步发展提供参考。 一、相关性分析 1.虚拟现实应用技术前景 虚拟现实应用技术也称灵境技术，属于仿真技术的一个前沿方向。虚拟现实应用技术依托电子信息、计算机技术和仿真技术，构造出虚拟环境来给用户以沉浸式的体验，当前最为代表性的虚拟现实技术当属VR眼镜。虚拟现实技术集交互性、沉浸性、自主性、构想性和多感知性于一体，当前各高校纷纷开设了虚拟现实技术专业，旨在为社会培育出高素质的技术型人才。 2.实训课程教学现状 因为虚拟现实应用技术专业开设的时间较为短暂，使得其实训课程在构建时便遇到了许多的问题。首先是资源的引入和整体实训课程缺乏一定的系统性，虚拟现实应用技术专业是一项集多种技术于一体的系统性开发工程，要求岗位工作人员不仅需要掌握相关建模语言的编写，更要掌握插补器和传感器的具体应用，需要完备的开发流程进行整体的规范，部分学校在进行实训课程时采用的是手工作坊式的开发模式，与企业的岗位需求有不小的差距;其次是整体积极性不足，主要表现为企业的积极性和学生的热情不足，使得整体的实训进度达不到预期的目标。企业方面主要是因为需要一线人员的长期参与，同时无法获得足够的短期效益，所以积极性不高，学生方面主要是因为实训课程的难度较大，使得部分学生无法跟上实训课程的进度。 二、专业实训课程教学优化设计 1.教学理念优化
虚拟现实技术及其应用 学号 姓名 班级 内容摘要：虚拟现实技术的发展史，虚拟现实技术的概念，虚拟现实技术的特征，虚拟现实系统的分类，虚拟现实技术的应用领域，虚拟现实技术的研究现状。 关键词：Virtual Realit系统、计算机、交互性、模拟仿真 一、虚拟现实技术的发展史 虚拟现实技术（Virtual Reality）简称VR技术，是20世纪末逐渐兴起的一门综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络以及并行处理等多个信息技术分支的最新发展成果。 1929年，Edward Link设计出用于训练飞行员的模拟器 1956年，Morton Heilig开发出多通道仿真体验系统Sensorama 1965年，Ivan Sutherland发表论文“Ultimate Display”（终极的显示） 1968年，Ivan Sutherland研制成功了带跟踪器的头盔式立体显示器（Head Mounted Display，HMD） 1972年，Nolan Bushnell开发出第一个交互式电子游戏Pong 1977年，Dan Sandin、Tom DeFanti和Rich Sayre研制出第一个数据手套——Sayre Glove 20世纪80年代，美国国家航空航天局（NASA）组织了一系列有关VR技
术的研究：1984年，NASA Ames研究中心的M.McGreevy 和J. Humphries开发出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；1987年，Jim Humphries设计了双目全方位监视器（BOOM）的最早原型。 1990年，在美国达拉斯召开的Siggraph会议上，明确提出VR技术研究的主要内容包括实时三维图形生成技术、多传感器交互技术和高分辨率显示技术，为VR技术的发展确定了研究方向。 从20世纪90年代开始，VR技术的研究热潮也开始向民间的高科技企业转移。著名的VPL公司开发出第一套传感手套命名为“DataGloves”，第一套HMD 命名为“EyePhones”。 进入21世纪后，VR技术更是进入软件高速发展的时期，一些有代表性的VR软件开发系统不断在发展完善，如MultiGen Vega、OpenSceneGraph、Virtools 等。 二、虚拟现实技术的概念 虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视、听、触等直观而又自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境中。 虚拟现实(VirtualReality简称VR)是近年来出现的高新技术。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。VR主要有三方面的含义：第一，虚拟现实是借助于计算机生成逼真的实体，“实体”是对于人的感觉(视听触嗅)而言的。第二，用户可以通过人的自然技能与这个环境交互。自然技能是指人的头部转动眼动手势等其他人体的动作。第三，虚拟现实往往要借助于一些三维设备和传感设备来完成交互操作。 虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入做出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据手套、三维
虚拟现实技术的应用发展前景 VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，借助于跟踪球、HMD、感觉手套，学生可以很容易了解人体内部各器官结构，这比现有的采用教科书的方式要有效得多。 Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器，用于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯，虚拟的外科工具（如手术刀、注射器、手术钳等），虚拟的人体模型与器官等。借助于HMD及感觉手套，使用者可以对虚拟的人体模型进行手术。但该系统有待进一步改进，如需提高环境的真实感，增加网络功能，使其能同时培训多个使用者，或可在外地专家的指导下工作等。另外，在远距离遥控外科手术，复杂手术的计划安排，手术过程的信息指导，手术后果预测及改善残疾人生恬状况，乃至新型药物的研制等方面，VR技术都有十分重要的意义。 世峰数字科技丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具。由于在娱乐方面对VR的真实感要求不是太高，故近些年来VR在该方面发展最为迅猛。如Chicago（芝加哥）开放了世界上第一台大型可供多人使用的VR娱乐系统，其主题是关于3025年的一场未来战争；英国开发的称为“Virtuality”的VR游戏系统，配有HMD，大大增强了真实感；1992年的一台称为“Legeal Qust”的系统由于增加了人工智能功能，使计算机具备了自学习功能，大大增强了趣味性及难度，使该系统获该年度VR产品奖。另外在家庭娱乐方面VR也显示出了很好的前景。 模拟与练一直是军事与航天工业中的一个重要课题，这为VR提供了广阔的应用前景。美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统，以提供坦克协同训1练，该系统可联结200多台模拟器。另外利用VR技术，可模拟零重力环境，https://www.doczj.com/doc/6717091793.html,以代替现在非标准的水下训练宇航员的方法。 对艺术的潜在应用价值同样适用于教育，如在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。 VR在管理工程方面也显示出了无与伦比的优越性。如设计一新型建筑物时，可以在建筑物动工之前用VR技术显示一下；当财政发生危机时，可以帮助分析大量的股票、债券等方面的数据以寻找对策等等。 世峰数字科技作为传输显示信息的媒体，VR在未来艺术领域方面所具有的潜在应用能力也不可低估。VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术（如油画、雕刻等）转化为动态的，可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术。另外，VR提高了艺术表现能力，如一个虚拟的音乐家可以演奏各种各样的乐器，手足不便的人或远在外地的人可以在他生活的居室中去虚拟的音乐厅欣赏音乐会等等。 以上仅列出虚拟现实的部分应用前景，可以预见，在不久的将来，虚拟现实技术将会影响甚至改变我们的观念与习惯，并将深入到人们的日常工作与生活。
虚拟现实应用开发职业技能等级标准
目录 前言 (1) 1范围 (1) 2规范性引用文件 (1) 3术语和定义 (1) 4对应院校专业 (4) 5面向工作岗位（群） (5) 6职业技能要求 (5) 参考文献 (15)
前言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准起草单位：北京新奥时代科技有限责任公司。 本标准主要起草人：谭志彬、丁艳、黄文、龚俊辉、高峰、程聪、方炬发、薛瑞、叶云飞、姚亮、程明智、龚玉涵。 声明：本标准的知识产权归属于北京新奥时代科技有限责任公司，未经北京新奥时代科技有限责任公司同意，不得印刷、销售。
1范围 本标准规定了虚拟现实应用开发职业技能等级对应的工作领域、工作任务及职业技能要求。 本标准适用于虚拟现实应用开发职业技能培训、考核与评价，相关用人单位人员聘用、培训与考核可参照使用。 2规范性引用文件 下列文件对于本标准的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准；凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/Z20156-2006软件工程软件生存周期过程用于项目管理的指南 GB/T28170.1-2011信息技术计算机图形和图像处理可扩展三维组件（X3D）第1部分：体系结构和基础组件 GB/T17555-1998信息技术计算机图形与图像处理图形标准实现的一致性测试 GB/T5271.7-2008信息技术词汇第7部分：计算机编程 GB/T5271.15-2008信息技术词汇第15部分：编程语言 YD/T3078-2016移动增强现实业务能力总体技术要求 GB/T36341.1-2018信息技术形状建模信息表示第1部分：框架和基本组件 3术语和定义 国家、行业标准界定的以及下列术语的定义适用于本标准。
虚拟现实的技术与应用 ——南通市规划局信息中心胡志杰[摘要]自从计算机诞生以来，传统的信息处理环境一直是以计算机为中心，是“人适应计算机”。要实现以人为本，让“计算机适应人”，必须解决一系列技术问题，形成和谐的人机环境。虚拟现实技术就是解决这一类问题的方法之一。 [关键词]基本特征规划中的应用关键技术建设与体会 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR；又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。 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。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。 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。 【虚拟现实的基本特征】 多感知性（Multi-Sensory）——所谓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。 浸没感（Immersion）——又称临场感，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
虚拟现实技术介绍及在各领域的应用 摘要：虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，实现了人类与虚拟 世界的交互。上世纪中期开始虚拟现实技术开始萌芽，而美国为其发源地，在随后发展过程中美国、日本、德国均有巨大突破，在我国VR技术与发达国家还有一定的差距，但已引起政府有关部门和科学家们的高度重视，各大高校纷纷开展相关课程。当今世界，虚拟现实技术已渗透在各个领域，教育、军事、医疗、娱乐、工业仿真、应急演练等等。虚拟现实改变了人类与科技的关系，使我们能够与虚拟世界更好的交互，造福于人类。 关键字：虚拟现实发展应用 一、虚拟现实技术简介 虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境[1]，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中[1]。通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件。[2] 虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据手套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置，如摄像机、地板压力传感器等。[2]虚拟现实具有以下四个重要特征①多感知性。视觉感知、听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。②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。③交互性。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。④自主性。指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。[2] 虚拟现实的关键技术主要包括：动态环境建模技术，实时三维图形生成技术，立体显示和传感器技术，应用系统开发工具，系统集成技术。[2] 通过虚拟现实技术，帮助人们更好的操作、体验一些在现实生活中存在困难或危险的事。例如危险的科学研究、军事演练、手术模拟等，人们可以通过虚拟现实技术感受各国风光、冒险等生活中难以做到的活动项目。同样，虚拟现实技术在娱乐游戏方面也做出巨大贡献，为人们的休闲生活增加更多乐趣。当今时代是科技高速发展的时代，虚拟现实技术的发展也有着重大突破。虚拟现实技术是一项造福人类的技术，在医疗、教育、军事、娱乐等各个领域均可应用，为世界科技的发展、社会的进步、人们的便利生活做出巨大贡献，目前人才空缺，发展前景很大。 二、虚拟现实技术在国内外发展现状 虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段有声形动态的模拟是蕴涵虚拟现实思想的第一阶段（1963）年以前，虚拟现实萌芽为第二阶段（1963 -1972 ），虚拟现实概念的产生和理论初步形成为第三阶段（1973 -1989 ），虚拟现实理论进一步的完善和应用为第四阶段（1990 -2004 ）。[1] 1.美国 美国是VR技术的发源地。美国VR研究技术的水平基本上就代表国际VR发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。 美国北卡罗来纳大学（UNC）的计算机系是进行VR研究最早最著名的大学。麻省理工学院（MIT）是研究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋，这些技术都是VR