1.6 虚拟现实技术研究现状 1.6.1 国外研究现状 美国是VR技术的发源地,包括NASA、麻省理工学院(MIT)媒体实验室、华盛顿大学人机界面技术实验室(哈尔滨工业大学实验室)等多家知名研究机构。 美国虚拟现实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。 1.6 虚拟现实技术研究现状 1.6.1 国外研究现状 英国从事 VR 技术研究的主要有 4 个中心,包括 Windusries、British Aerospace、Dimension International、Divison LTD 等。日本主要致力于建立大规模VR知识库和人机界面研究项目,在VR游戏研究方面也处于领先地位。 此外,国外也开发出了一批用于开发应用的VR软件开发平台,如美国Sense8公司的WorldToolKit(WTK)、爱荷华州立大学虚拟现实应用中心的VR Juggler、Deneb Robotics公司的ENVISION等。 ,以及英国的 Superscape。 公司的VRT、事业部的dVISE等。 1.6 虚拟现实技术的研究现状 1.6.2 国内的研究现状 我国从20世纪80年代就开始研究VR技术。

虽然起步较晚,但近年来政府相关部门高度重视,制定了VR技术研究计划,并将其列为国家重点研究项目。 国内一些科学家和重点大学也积极投入该领域的研究。 北京航空航天大学是国内开展VR技术研究最早、最权威的单位之一。 2000 年 8 月成立虚拟现实新技术教育部重点实验室。 1.6 虚拟现实技术的研究现状 1.6.2 国内研究现状 清华大学在虚拟现实及其临场感方面进行了大量的研究,如球面等。屏幕显示和图像跟随、克服立体闪烁的措施、深度传感实验测试等。 浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发了桌面虚拟建筑环境实时漫游系统。 它还开发了新的快速漫游算法和虚拟环境中渐进网格的快速生成算法。 西安交通大学信息工程学院对虚拟现实中的关键技术立体显示技术进行研究,提出了一种基于JPEG标准的新型压缩编码方案,取得了更高的压缩比、信噪比和减压速度。 1.7 虚拟现实关键技术 虚拟现实是多种技术的综合。 其关键技术和研究内容包括以下几个方面: 1、环境建模技术,即虚拟环境的建立,是整个虚拟现实系统的基础,目的是获得3D环境的实际3D数据;利用获得的3D数据根据应用的需要建立相应的虚拟环境模型。

2、立体合成和立体显示技术消除了虚拟现实系统中声音方向与用户头部运动的相关性,同时在复杂场景下实时生成三维图形。 3、触觉反馈技术可以让用户直接操作虚拟物体,感受虚拟现实系统中虚拟物体的反作用力,从而产生身临其境的感觉。 4、交互技术虚拟现实中的人机交互远远超出了键盘和鼠标的传统模式。 利用数字头盔、数字手套等复杂的传感器设备,三维交互技术、语音识别、语音输入技术已成为重要的人机交互。 方法。 5、系统集成技术由于虚拟现实系统包含大量的感知信息和模型,因此系统集成技术是重中之重:包括信息同步技术、模型标定技术、数据转换技术、识别与合成技术等。规划 数字城市规划 数字城市规划 数字城市规划 数字城市规划 数字仿真 数字仿真 数字仿真 数字仿真 数字仿真 数字仿真 地理调查 地理调查 虚拟手术 产品展示 产品展示 产品展示 虚拟游览 虚拟游览 虚拟游览 数字化 虚拟校园 数字化 虚拟校园数字化虚拟校园 数字虚拟校园 1-* 第一章 虚拟现实技术简介 1.1 虚拟现实技术的发展历史 1.2 虚拟现实技术的概念 1.3 虚拟现实技术的特点 1.4 虚拟现实系统的分类 1.5 虚拟现实技术的应用领域 1.6 虚拟现实技术研究现状虚拟现实技术虚拟现实技术(Virtual Reality),简称VR技术,是20世纪末逐渐兴起的一门综合信息技术,集数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络和并行处理等信息技术多个分支的最新发展。

1.1 虚拟现实技术的发展历史 1929年,爱德华·林克(Edward Link)设计了用于训练飞行员的模拟器,使乘客感觉就像坐在真正的飞机上一样。 。 1956 年,Morton Heilig 开发了摩托车模拟器 Sensorama。 Sensorama具有三维显示和立体效果,并能产生振动和风吹的感觉。 1.1 虚拟现实技术的发展历史 1965年,Ivan Sutherland发表了论文《终极显示》。 1965年,Ivan Sutherland在论文《终极显示》中首次提出了包括交互式图形显示、力反馈设备和声音提示在内的虚拟现实系统的基本思想。 从此,人们正式开始了虚拟现实系统的研究和探索过程。 1966年,美国麻省理工学院林肯实验室在海军研究办公室的资助下,开发出了第一台头盔式显示器(HMD),后来又在系统中加入了模拟力和触觉反馈装置。 1967年,美国北卡罗来纳大学启动了Grup项目,研究力反馈(Force Feedback)装置。 该设备可以通过用户界面将物理压力直接传递给用户,使人感受到一种计算机模拟的力量。

1968年,Ivan Sutherland成功开发了带有跟踪器的头戴式显示器(HMD)。 1.1 虚拟现实技术的发展历史 1972年,Nolan Bushnell(Ivan Sutherland的学生)开发了第一个交互式电子游戏Pong。 在机器上模拟乒乓球,1977年,Dan Sandin、Tom DeFanti和Rich Sayre开发出了第一款数据手套——Sayre Glove。 20世纪80年代,美国国家航空航天局(NASA)组织了一系列关于VR技术的相关研究:1984年,NASA艾姆斯研究中心的M. McGreevy和J. Humphries开发了用于火星探索的虚拟环境视觉显示器; 1987年,Jim Humphries设计了最早的双目全向监视器(BOOM)原型。 1.1 虚拟现实技术的发展历史 1990年,在美国达拉斯举行的Siggraph会议上,明确指出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性能虚拟现实技术。 -分辨率显示技术,为VR技术的发展奠定了基础。 研究方向确定了。 20世纪90年代以来,VR技术的研究热潮也开始转向民营高科技企业。

著名的VPL公司(发布了第一套传感手套“DataGloves”,以及第一套HMD“EyePhones”)。 20世纪90年代,计算机软硬件系统的飞速发展,使得基于大数据采集的声音和图像实时动画制作成为可能,越来越多新颖实用的输入输出设备进入市场,设计人机交互系统也在不断创新。 这些都为虚拟现实系统的发展奠定了良好的基础。 其中,成功利用虚拟现实技术设计波音777,是近年来备受科技界关注的又一伟大成就。 1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW会议上,首次正式提出VRML的名称。 后来,VRML这个名字被正式提出。 VR建模语言大量涌现,如:基本特征。 进入21世纪后,VR技术进入了软件快速发展时期。 一些具有代表性的VR软件开发系统正在不断被开发和完善,如MultiGen Vega、OpenSceneGraph、Virtools等。 1.2 虚拟现实技术的概念 虚拟现实技术是指利用计算机生成模拟环境,并让用户能够通过各种特殊设备“投资”环境,让用户直接与环境自然互动。

VR允许用户利用自然的人类技能来操作虚拟世界中的物体,并能提供视觉、听觉、触觉等直观、自然的实时感知。 1.2 虚拟现实技术的概念 一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别为核心的听觉系统组成、声音合成和声音定位为核心。 该系统由位置跟踪器、数据手套和数据服组成的身体位置和姿势跟踪设备,以及味觉、嗅觉、触觉和力反馈系统等功能单元组成。 。 虚拟现实交互设备 在VR系统中,有很多有趣的、功能各异的特殊设备。 这里我们选取一些有代表性的设备来介绍一下。 显示装置:头盔式显示装置 BOOM 可拆卸式显示装置:半浸式视觉显示装置。 使用时,用户可以方便地将显示器放在眼前,不使用时可以快速取下。 BOOM 使用小型阴极射线管,产生的像素数量比 LCD 屏幕少得多。 图像较为柔和,分辨率为1280×1024像素,为彩色图像。 CRT终端-液晶快门眼镜 大屏幕投影液晶快门眼镜 2、操作设备 数据手套 扭力球 操纵杆 触觉反馈 机械反馈 TELETACT手套 它是一种触觉和力反馈的设备,利用小气囊为手提供触觉和力刺激。 这些小气囊可以快速加压和减压。

当虚拟手触摸虚拟物体时,计算机中存储的该物体的受力模式被调用,压缩机迅速对气囊进行充气或放气,从而给予手非常精确的触摸。 数据服是一种输入设备,旨在让 VR 系统识别身体动作。 该数据服测量人体大约 50 个不同的关节,包括膝盖、手臂、躯干和脚。 通过光电转换,人体的运动信息被计算机识别。 通过 BOOM 显示屏和数据手套与虚拟现实进行交互。 数据衣 1.3 虚拟现实技术的特点 三角 交互性(Interactivity) 沉浸式 想象(Imagination) 1.3 虚拟现实技术的特点 VR技术的交互性:指用户在虚拟环境中操作物体的程度以及用户反馈的程度虚拟环境是自然的(包括实时的)。 它主要是借助各种专用设备(如头盔显示器、数据手套等)产生,让用户以手势、身体姿势、语言等技能等自然方式操作虚拟环境中的物体,就像在现实世界中一样。 1.3 虚拟现实技术的特点 VR技术的沉浸感:又称临场感,是指用户感觉自己是虚拟环境中存在的主角的程度。 VR技术最重要的特点。 VR的“沉浸式”特性使其与一般的交互式三维图形有很大不同:用户可以沉浸在数据空间中,也可以在数据空间外进行观察,这使得用户能够以更自然、更直接的方式进行交互。 与数据交互。 利用沉浸功能,用户可以暂时脱离现实,沉浸在虚拟环境中,从而更加真实地看待数据。 VR界面还可以为技术人员和创意人员提供真实数据来正确创建虚拟环境,从而帮助用户更快、更全面地分析和理解数据。

作者 admin