虚拟现实技术的介绍与应用.ppt

主讲：XXX 1虚拟现实 VR(Virtual Reality，即虚拟现实，简称VR) 虚拟现实的兴起，为人机交互界面的发展开创了新的研究领域；为智能工程的应用提供了新的界面工具；为各类工程的大规模的数据可视化提供了新的描述方法。 1.1虚拟现实技术的发展现状 自20世纪90年代以来，虚拟现实技术一直是信息领域研究、开发和应用的热点方向之一。 它借助计算机构建出一个与现实环境十分逼真的虚拟环境，而且支持用户使用自然的技能亲身感受它。目前已经广泛应用于军事、科学计算可视化、教育与培训、设计与规划、虚拟测试、虚拟游览、购物、交互式娱乐、工程技术、科技探索等多方面领域。 2虚拟现实技术 虚拟现实的实现需要依赖以虚拟现实技术为框架而组成的虚拟现实系统平台即(Virtual Reality Platform，简称VRP) 2.1虚拟现实系统的组成 一般的虚拟现实系统主要由专业图形处理计算机、应用软件系统、输入设备和演示设备等组成。 如今，科技进步的发展，已经出现了包括：头盔式显示器、跟踪器、传感手套、屏幕式、房式立体显示系统、三维立体声音生成装置等工具。 虚拟现实头盔 跟踪器和传感手套 2.2虚拟现实技术的介绍 虚拟现实技术是实现虚拟现实系统各模块功能的前提，虚拟现实技术的发展与进步能极大的促进虚拟现实进程。以下详细地介绍虚拟现实的关键技术。 实时三维图形生成技术 动态环境建模技术 立体显示和传感器技术 2.2.1实时三维图形生成技术 如今，三维图形的生成技术已经较为成熟，利用计算机模型产生图形图像并不是太难的事情。 如果有足够准确的模型，又有足够的时间，我们就可以生成不同光照条件下各种物体的精确图像，但是这里的关键如何实现“实时”生成。 为了达到实时的目的，至少要保证图形的刷新率不低于15桢/秒，最好是高于30桢/秒。在不降低图形的质量和复杂度的前提下，如何提高刷新频率将是该技术的研究内容。 2.2.2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。 动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。 三维数据的获取可以采用CAD技术（有规则的环境），而更多的环境则需要采用非接触式的视觉建模技术，两者的有机结合可以有效地提高数据获取的效率。 2.2.3立体显示和传感器技术 在一个VR系统中，用户可以看到一个虚拟的杯子。你可以设法去抓住它，但是你的手没有真正接触杯子的感觉，并有可能穿过虚拟杯子的“表面”，而这在现实生活中是不可能的。 解决这一问题，需要立体显示和传感器技术的发展。现有的虚拟现实还远远不能满足系统的需要，例如，数据手套有延迟大、分辨率低、作用范围小、使用不便等缺点；虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高，因此有必要开发新的三维显示技术。 2.3虚拟现实技术的运作 虚拟现实有三个独立的步骤： 第一步，追踪。例如，利用头盔式显示器追踪一个人在现实世界中的运动轨迹，当他(她)走动时，我们可以追踪到他(她)的位置，不断测量他(她)在物理世界中的运动轨迹。 第二步，透视投影。这个词指的是重新绘制一个场景，并利用计算机图像将抽象信息从代码转化为有形的显示单元(如像素)。 第三步，展示。当他(她)处于新位置时，我们可以改变他(她)眼中看到的信息，耳中听到的声音，有时候我们还会做出虚拟接触效果改变他(她)的手的位置，偶尔也会做出虚拟嗅觉。大脑的前部会告诉他(她)这不是真实的场景，而大脑后部却会说这是真的。