虚拟现实资料收集

2020-03-03 18:58:52 来源：范文大全收藏下载本文

虚拟现实

虚拟现实...........................................................................................................................................1

基本定义 ...................................................................................................................................2

概念定义： .......................................................................................................................2 详细解释： .......................................................................................................................2 实现过程 ...........................................................................................................................3 技术优点 ...........................................................................................................................3 基本特征 ...........................................................................................................................3 技术支持 ...........................................................................................................................4 计算机图形学 ...................................................................................................................4 人工智能 ...........................................................................................................................4 人体交互技术 ...................................................................................................................4 传感技术 ...........................................................................................................................4 软件要求 ...........................................................................................................................5 硬件要求 ...........................................................................................................................5 应用领域 ...................................................................................................................................5

城市规划 ...........................................................................................................................5 室内设计 ...........................................................................................................................5 文物保护 ...........................................................................................................................5 交通 ...................................................................................................................................6 房地产 ...............................................................................................................................6 游戏 ...................................................................................................................................6 军事 ...................................................................................................................................6 家电（产品） ...................................................................................................................6 教育 ...................................................................................................................................6 工业 ...................................................................................................................................7 视频 ...................................................................................................................................7 旅游类 ...............................................................................................................................7 计算机辅助设计 ...............................................................................................................7 外科手术和人体器官的模拟 ...........................................................................................7 科学研究和计算的可视化 ...............................................................................................7 研究方向 ...................................................................................................................................8

感知研究领域 ...................................................................................................................8 人机交互界面 ...................................................................................................................8 高效的软件和算法 ...........................................................................................................8 廉价的虚拟现实硬件系统 ...............................................................................................8 智能虚拟环境 ...................................................................................................................8 著名研究学者 ...................................................................................................................9 研究成果 ...................................................................................................................................9

虚拟现实在游戏中的成果 ...............................................................................................9 虚拟现实在医疗中应用的成果 .....................................................................................10

虚拟现实

虚拟现实在军事与航天工业应用的成果 .....................................................................11 虚拟现实&视景仿真技术在军事上的应用 ..................................................................12 虚拟现实在文物古迹中应用的成果 .............................................................................12 虚拟现实在游戏中应用的成果 .....................................................................................13 基本定义概念定义：

定义1：存在于计算机系统中的逻辑环境，通过输出设备模拟现实世界中的三位物体和他们的运动规律和方式。

定义2：利用计算机发展中的高科技手段构造的，是参与者获得与现实一样的感觉的一个虚拟的境界。

定义3：一种模拟三维环境的技术，用户可以如在现实世界一样地体验和操作这个环境。解释：虚拟现实（Virtaul 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，让使用者如同亲身经历一般，可以及时、没有限制的观察三度空间内的事物。

定义：VR是一项综合集成的技术，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，精确的3D世界影像传回产生临时感，是一种由计算机辅助生成的高技术模拟系统。

详细解释：

虚拟现实技术是一种综合应用计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能等技术，制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知的高级的人机交互技术。

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、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

虚拟现实

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。

实现过程

虚拟现实利用计算机技术生成逼真的、具备视、听、触、嗅、味等多种感知的虚拟环境。它借助于计算机生成一个三维空间，通过将用户置身于该环境中，借助轻便的多维输入输出设备(如跟踪器、头盔显示器、眼跟踪器、三维输入设备和传感器等)和高速图形计算机，并根据由此而产生的一种身临其境的感觉，去感知和研究客观世界的变化规律。

技术优点

虚拟现实的技术实质在于提供一种高级的人机接口。虚拟现实技术改变了人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，给用户提供了一个趋于人性化的虚拟信息空间。

虚拟现实的出现，使人们从纷繁复杂的数据中解放出来，这种形式是传统表现方式所无法比拟的，它给人们提供了一个崭新的信息交流平台。

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）

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。

虚拟现实

由于浸没感、交互性和构想性三个特性的英文单词的第一个字母均为I，所以这三个特性又通常被统称为3I特性。

一般来说，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、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备，以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等功能单元构成。

技术支持

计算机图形学

计算机图形学(Computer Graphics，简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。简单地说，计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。

人工智能

人工智能(Artificial Intelligence) ，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。

人体交互技术

人机交互技术(Human-Computer Interaction Techniques)是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。它包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息，回答问题等。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一。它与认知学、人机工程学、心理学等学科领域有密切的联系。

传感技术

传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器（又称换能器）、信息处理和识别的规划设计、开发、制／建造、测试、应用及评价改进等活动。

虚拟现实

软件要求

复杂的逻辑控制；

模拟实时的相互作用；

模拟人脑所有的智能行为；

模拟复杂的时空关系，主要涉及时间与空间的同步等问题；

感觉的表达，包括人的听觉、视觉、触觉、味觉和嗅觉的计算机表达；

实时数据采集、压缩、分析、解压缩；

支持与虚拟环境交互的定位、操纵、导航等。

硬件要求

跟踪系统：用以确定参与者的头、手和身躯的位置；触觉系统：提供参与者感知力与压力的反馈；音频系统：提供立体声源和判定空间位置；

高性能计算机处理系统：具有高处理速度、大存储量、强联网特性。

图像生成和显示系统：产生视觉图像和立体显示；

应用领域

虚拟现实技术已经发展很多年，虚拟现实的应用领域也越来越广泛，最初是用于军事仿真，近年来在城市规划，室内设计,文物保护，交通模拟，虚拟现实游戏，工业设计，远程教育等方面都取得了巨大的发展，虚拟无限相信，这是不可逆转的趋势，并且会运用更加广泛。

城市规划

在城市规划中经常会用到VR技术，用VR技术不仅能十分直观的表现虚拟的城市环境，而且能很好的模拟各种天气情况下的城市，而且可以一目了然的了解排水系统，供电系统，道路交通，沟渠湖泊等等。而且能模拟飓风、火灾、水灾、地震等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。

室内设计

在室内设计应用方面，用VR技术不仅能十分完美的表现室内的环境，而且能在三维的室内空间中自由行走。

文物保护

VR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

虚拟现实

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。

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。

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，更有逐步取代效果图和三维动画之势。用VR虚拟技术不仅可以十分完美的表现整个小区的环境，设施。还能表现不存在但即将建成的绿化带，喷泉，休息区，运动场等等。不仅如此，用户还能在整个小区中任意漫游、仔细欣赏小区的每一处风景。大大刺激了浏览者的感受。

游戏

对于游戏的开发，目前VR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。

军事

VR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。

家电（产品）

家电产品的展示、展览、发布上。运用VR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。

教育

VR技术在教育领域，主要是发挥其互动性和生动的表现效果，用于立体几何、物理化学等相关课件的模拟制作。而且在相关专业的培训机构，VR虚拟现实技术能够提供学员更多的辅助，比如虚拟驾驶、各种交通规则的模拟。特种器械模拟操作、模拟装备等等。

虚拟现实

工业

VR技术在工业应用上，主要运用于工业园模拟、机床模拟操作、设备管理、虚拟装配、工控仿真。由于VR技术本身的特性所以从事以上的相关工作模拟十分方便、快捷而真实准确。

视频

VR技术在视频应用上，已经相当广泛了，在各大电视台中均有虚拟演播室，而且有的电视台还运用了虚拟主持人。这种虚拟技术的运用无论是CCTV还是各个地方卫视都有应用。

旅游类

分析我们：近年来旅游业发展迅速。我们来考虑一下，除国内知名的旅游景区外，其它名气较小的景区或依托优美环境新建成的景区，他们需要自身宣传吗？答案是肯定的。

13:航天航空

美国宇航局是虚拟现实最早的研究单位和应用者。宇宙飞船及各类航空器是需耗费巨资的现代化工具，而进入宇宙有大量未知、危险的因素，因而模拟各种航空器可能遇到的环境，不仅可节省大量费用，而且是十分必要的。虚拟风洞就是一例。

计算机辅助设计

各种工业产品、建筑物均需反复构思和设计，但往往用户仍不满意。美国波音公司Butler设计了一架称为VS－X的虚拟飞机，它可使设计人员有身临其境观察飞机外形、内部结构及布局的效果。建筑设计师可在盖楼前通过虚拟建筑物，让用户自己来观察外形和内部房间部位，也便于设计师修改设计。

外科手术和人体器官的模拟

外科医生的培训是一项投资大、时间长的工作，这是因为不能随便让实习医生在病人身上动手术，可是不亲自动手，又如何学会手术呢？虚拟手术台已能部分模仿外科手术的现场。同样，提供模拟的人体器官，可让学生逼真地观察器官内部的构造和病灶，具有极高的实验价值。

科学研究和计算的可视化

各种分子结构模型、大坝应力计算的结果、地震石油勘探数据处理等，均十分需要三维（甚至多维）图形可视化的显示和交互浏览，虚拟现实技术为科学研究、探索微观形态等提供了形象直观的工具。

虚拟现实

研究方向

虚拟现实技术研究内容很广，基于现在的研究成果及国际上近年来关于虚拟研究前沿的学术会议和专题讨论，VRML技术在目前及未来几年的主要研究方向有以下几个。

感知研究领域

从目前虚拟现实技术在感知方面来说，视觉方面较为成熟，但对其图像的质量要进一步加强；在听觉方面应加强听觉模型的建立，提高虚拟立体声的效果，并积极开展非听觉研究；在触觉方面，要开发各种用于人类触觉系统的基础和VR触觉设备的计算机控制的机械装置。

人机交互界面

开展独立于应用系统的交互技术和方法的研究，建立软件技术交换机构以支持代码共享、重用和软件投资，并鼓励开发通用性软件维护工具。

高效的软件和算法

积极开发满足虚拟现实技术建模要求的新一代工具软件计算法、虚拟现实建模语言的研究、复杂场景的快速绘制及分布式虚拟现实技术的研制。

廉价的虚拟现实硬件系统

基于虚拟现实技术的硬件系统价格相对比较昂贵，是影响VRML技术应用的一个瓶颈。虚拟现实技术的主要研究方向是在外部空间的实用跟踪技术、力反馈技术、嗅觉技术及面向自然的交互硬件设备。

智能虚拟环境

智能虚拟环境是虚拟环境和人工智能与人工生命两种技术的结合。它涉及多个不同学科，包括计算机图形、虚拟环境、人工智能与人工生命、仿真、机器人等。该项技术的研究将有助于开发新一代具有行为真实感的实用虚拟环境，支持分布式虚拟环境中的交互协同工作。

虚拟现实是一个非常充满活力、具有巨大应用前景的高新技术领域。到二十一世纪，人类将进入虚拟现实的科技新时代，虚拟现实技术将是信息技术的代表。虚拟现实技术的发展历史，也可以说是一个信息环境多维化的历史。创建多维信息环境、突破数字及文字的单维表现力的局限，这是人类的共同追求，也是全世界的文化、艺术和科技工作者代代相继的奋斗目标。只有在计算机及其它科学技术高度发达的今天，这样的信息处理环境才能够被实现。

虚拟现实技术是一门很新的技术，也是一门尚在发展的技术,更确切的说是一门具有很大发展潜力的高新技术。随着VRML的逐渐推广和流行，相信这一技术将会得到更加进一步的

虚拟现实

发展。我们将会看到虚拟现实开发工具的极大丰富，而且这些开发工具对虚拟现实的支持也将是越来越完备。随着计算机技术及相关技术的发展，在PC机上实现虚拟现实技术已成为可能。

虚拟现实技术的发展与普及，改变了过去人与计算机之间的枯燥、生硬、被动的交流方式，使人机之间的交互变得更人性化。虚拟现实技术是人们世世代代所追求的人机和谐的信息处理环境的继续。

著名研究学者

陈述彭，院士，中国科学院地理科学与资源研究所

高俊，院士，信息工程大学

刘纪远，所长，中国科学院地理科学与资源研究所

鲁东明, 教授, 浙江大学人工智能研究所

游雄，教授，信息工程大学

庄大方，主任，资源与环境数据中心，中国科学院地理科学与资源研究所

林珲，主任，地球信息科学联合实验室，香港中文大学

周成虎，主任，资源与环境信息系统国家重点实验室，中国科学院地理科学与资源研究所

池天河，教授，中国科学院地理科学与资源研究所，福州大学信息科学与技术学院

董宝青，主任，北京市信息资源管理中心

李琦，教授，北京大学遥感与地理信息系统研究所

朱庆，教授，武汉大学

吴立新，教授，中国矿业大学

研讨会执行成员：

龚建华，博士，中国科学院地理科学与资源研究所

汪国平, 博士, 北京大学计算机科学技术系

研究成果

虚拟现实在游戏中的成果

《阿凡达》首先采用了虚拟现实领域的3D（3Dimension，三维）技术。由于人的两只眼睛所见角度不同，在视网膜上形成的影像也就不完全相同，但大脑会将两个图像进行合成，从而产生立体视觉。3D电影利用两台摄像机分别录制左眼和右眼的图像，放映时戴上特制的眼镜，具有立体感的画面就会跃然眼前。《阿凡达》纯熟应用了3D技术，它把观众进入如梦如画的潘多拉星球，和那维族（Na\'vi）站在一起，身临其境般感受人类的未来。

虚拟现实

虚拟现实在医疗中应用的成果

虚拟现实技术是近年发展起来的一项新技术，目前，已经广泛地应用于许多领域，尤其在医学方面。

数字解剖学就是应用数字化的技术手段,对人体的解剖结构及其功能进行数字化,并对数字化的信息进行解剖学观察、测量、虚拟操作等方面研究和应用的一门科学。利用数字化人 10

虚拟现实

体数据集可以建立人体的数字模型，如人体的几何模型和体素模型，在数字模型的基础上，结合解剖学教学的特点，可以满足断层解剖学、系统解剖学标本的演示等常规解剖学的教学需求，并能实现任意方位的断层图像的获取、无损坏标本示教、远程教学等常规解剖学研究和教学中无法实现的目的。

虚拟现实在医疗领域的应用主要有：虚拟手术，数字医院，医学模拟演示，实训模拟演示,实训教学演示,医院虚拟仿真系统，虚拟医学仿真，虚拟现实技术在医学手术仿真训练等。

虚拟现实在军事与航天工业应用的成果

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，以代替现在非标准的水下训练宇航员的方法。

虚拟现实

虚拟现实&视景仿真技术在军事上的应用

中国海警某型主力艇虚拟仿真

虚拟现实在文物古迹中应用的成果

利用虚拟现实技术，结合网络技术，可以将文物的展示、保护提高到一个崭新的阶段。首先表现在将文物实体通过影像数据采集手段，建立起实物三维或模型数据库，保存文物原有的各项型式数据和空间关系等重要资源，实现濒危文物资源的科学、高精度和永久的保存。其次利用这

虚拟现实

些技术来提高文物修复的精度和预先判断、选取将要采用的保护手段，同时可以缩短修复工期。通过计算机网络来整合统一大范围内的文物资源，并且通过网络在大范围内来利用虚拟技术更加全面、生动、逼真地展示文物，从而使文物脱离地域限制，实现资源共享，真正成为全人类可以“拥有”的文化遗产。使用虚拟现实技术可以推动文博行业更快地进入信息时代，实现文物展示和保护的现代化。

文物古迹复原模拟

虚拟现实在游戏中应用的成果

三维游戏既是虚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。尽管存在众多的技术难题，虚拟现实技术在竞争激烈的游戏市场中还是得到了越来越多的重视和应用。可以说，电脑游戏自产生以来，一直都在朝着虚拟现实的方向发展，虚拟现实技术发展的最终目标已经成为三维游戏工作者的崇高追求。从最初的文字MUD游戏，到二维游戏、三维游戏，再到网络三维游戏，游戏在保持其实时性和交互性的同时，逼真度和沉浸感正在一步步地提高和加强。我们相信，随着三维技术的快速发展和软硬件技术的不断进步，在不远的将来，真正意义上的虚拟现实游戏必将为人类娱乐、教育和经济发展做出新的更大的贡献。

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