虚拟现实技术概述与发展趋势

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本科毕业生毕业论文

院校：空军第一航空学院

专业：航空机电工程 论文题目：虚拟现实技术概述与发展趋势 学生姓名：荀雪宝 准考证号：095411103729 撰写时间： 2013年5月30日

虚拟现实技术概述与发展趋势

【摘要】虚拟现实技术是门综合的技术，汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、计算机仿真技术、传感器技术、计算机视觉和人的行为学研究等多项关键技术，研究内容涉及多个领域，本文将从虚拟现实的概念出发, 对虚拟现实系统的特征和应用进行了充分的阐述,并对虚拟现实的研究现状做出了详细的论述,预测了虚拟现实的发展趋势。

【关键词】: 虚拟现实 人机交互 虚拟现实 一、 虚拟现实的概念 （一） 虚拟现实的概念

虚拟现实技术是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。

事实上, 虚拟现实技术不仅仅是这些工具和显示器、传感手套的技术, 还应包括一切与之有关的具有自然模拟, 逼真体验的技术与方法。它要创建一个酷似客观环境又超越客观时空,能沉浸其中又能驾驭其上的和谐人机环境, 也就是一个由多维信息所构成的可操纵的空间. 它的最终目标就是真实的体验和方便自然的人机交互, 能够达到或部分达到这样目标的系统就统称为虚拟现实系统。

（二）虚拟现实的特征

虚拟现实系统就是要利用各种先进的硬件技术和软件工具, 设计出合理的硬件、软件及交互手段, 是参与者能交互地观察和操纵系统生成的虚拟世界。

多感知性是指除了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、运动感知、味觉感知和嗅觉感知等。虚拟现实技术的发展最终应达到一切人类所具有的感知功能。但是，目前虚拟现实无论从感知范围还是感知的精确程

度都还无法与人相比。

沉浸性是使参与者有\真实\的体验, 就是产生在虚拟世界中的幻觉, 完全沉浸于计算机生成的虚拟环境中, 有身临其境的感觉而不是旁观者, 用户在虚拟现实所创设的虚拟环境中看到的听到的闻到的触摸到的, 完全与真实环境中感受到的一样理想情况下, 在虚拟环境中要使用户达到难以分辨真假的程度, 甚至比真的还要真。这种身临其境的感觉, 觉得自己是虚拟环境中的一部分, 处于现实的生活之中。

交互性是指系统要提供方便的、丰富的、主要是基于自然技能的人机交互手段。用户与虚拟场景中各种对象相互作用的能力, 在虚拟现实所创设的虚拟环境中用户可以通过多种传感器与多维化信息的环境发生交互作用, 进行必要的操作。在虚拟环境的操作中, 注意交互的实时性是非常重要的, 发生的响应与用户进行实际的互动所发生的交互, 应达到一模一样的可操作程度及用户从虚拟环境中得到反馈的自然程度虚拟环境中对象依据物理学定理运动的程度。

构想性是指用户通过在真实的虚拟环境中与沉浸在虚拟环境中进行各种交互作用。因为虚拟现实不仅仅是一种媒体或用户的高端接口, 而且还是针对某一特定领域, 解决某些问题的应用, 为了解决这些问题, 不仅需要了解应用的需求, 了解技术的能力, 而且需要有丰富的想象力, 使得从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性认识, 从而可以深化概念萌发新意产生认识上的飞跃。

（三）虚拟现实技术的典型应用领域

虚拟现实系统在远程教育、科学计算可视化、工程技术、建筑、电子商务、交互式娱乐、艺术等领域都有着极其广泛的应用前景。利用它可以创建多媒体通信、设计协作系统、实境式电子商务、网络游戏、虚拟社区等全新的应用系统。典型的应用领域有: (l)教育应用

把虚拟现实用于建造人体模型、电脑太空旅游、化合物分子结构显示等领域，由于数据更加逼真，大大提高了人们的想象力，激发了受教育者的兴趣，学习效果十分显著。同时，随着计算机技术、心理学、教育学等多种学科的相互结合、促进和发展，虚拟现实系统因此能够提供更加协调的人机对话方式。 (2)工程应用

当前工程很大程度上要依赖图形工具，以便直观的显示各种产品，目前，CAD/CAM已经成为机械、建筑等领域必不可少的软件工具。虚拟现实系统的应用将使工程人员能够通过全球网或局域网按协作式方式进行三维模型的设计、交流和发布，从而进一步提高生产效率并削减成本。 (3)商业应用

对于那些期望与顾客建立直接联系的公司，尤其是那些在他们的主页上向客户发送电子广告的公司，Internet具有特别的吸引力。分布式虚拟系统的应用有可能大幅度改善顾客购买商品的经历。例如，顾客可以访问虚拟世界中的商店,在那里挑选商品，然后通过Internet办理付款手续,商店则及时把商品送到顾客手中。 (4)娱乐应用

娱乐领域是分布式虚拟现实系统的一个重要应用领域。它能够提供更为逼真的虚拟环境，从而使人们能够享受其中的乐趣，带来更好的娱乐感觉。

二、 虚拟现实的发展现状及应用

随着科技的进步以及计算机软硬件技术的发展，虚拟维修将呈以下方向发展:

（一）综合化

由于CAD技术在维修领域的广泛应用，相继实现了维修设计与分析的综合化，开发了各种综合的CAD软件包；设计、制造、使用和保障过程的综合化，进而推行了并行工程；保障资源和诊断能力的综合化，从而有效地利用各种资源，降低寿命周期费用。

（二）维修网络化

网络技术与生产过程的结合产生了网络生产模式，网络生产模式具有资源的分散性，在网络制造环境下的维修过程必须通过网络实现维修资源的整合。维修策略的规划必须采用计算机支持的协同工作方式才能达到高效率、高质量。网络化协同维修是面向网络制造的一种新型维修模式，它将随着网络制造技术的发展而发展。

（三）智能化

随着人工智能技术的迅速发展和日益广泛的应用，作为人工智能一个重要分