人机交互接口技术专题研究-虚拟现实技术..docx

北京交通大学人机交互接口技术专题研究虚拟现实技术的研究2014/12/4 Thursday目录1虚拟现实技术概述22虚拟现实技术研究现状22.1虚拟现实技术分类22.2虚拟现实系统组成22.2.1虚拟现实系统硬件组成22.2.2虚拟现实系统软件组成32.3虚拟现实技术基本特征43虚拟现实技术的应用43.1城镇规划与建筑设计43.2流域水资源管理53.3产品设计与性能评价53.4电子商务53.5军事模拟训练53.6虚拟外科技术63.7教育与娱乐64虚拟现实技术发展展望6参考文献：7虚拟现实技术概述虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的人机交互技术，它是利用计算机生成一个模拟三维空间的虚拟环境，借助传感头盔、数据手套等专业设备，让用户进入虚拟空间，感知和操作虚拟世界中的事物，从而通过视觉、触觉和听觉等获得身临其境的感受。虚拟现实技术从根本上改变人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，为人机交互技术开创一个全新的研究领域。虚拟现实技术研究现状虚拟现实技术是门新兴的科学技术，其集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种技术的必威体育精装版发展成果，是一门崭新的综合性信息技术。 虚拟现实技术分类虚拟现实系统根据用户参与形式的不同一般分为4种模式：桌面式、沉浸式、增强式和分布式。桌面式使用普通显示器或立体显示器作为用户观察虚拟境界的一个窗口；沉浸式可以利用头盔式显示器、位置跟踪器、数据手套和其他设备，使得参与者获得置身真实情景的感觉；增强式是把真实环境和虚拟环境组合在一起，使用户既可以看到真实世界，又可以看到叠加在真实世界的虚拟对象；分布式是将异地不同用户联结起来，对同一虚拟世界进行观察和操作，共同体验虚拟经历，如用于部队联合训练的作战仿真互联网。 虚拟现实系统组成典型的VR系统主要由计算机软、硬件系统（包括VR软件和VR环境数据库）和VR输入、输出设备等组成，如图1所示。虚拟现实系统硬件组成数据手套数据手套是数字内容交互展示系统常用的一种人机交互设备，通过手指上的弯曲、扭曲传感器和手掌上的弯度、弧度传感器，确定手及关节的位置和方向，从而实现环境中的虚拟手及其对虚拟物体的操控。数字头盔 头盔显示器固定在用户的头部，用两个显示器分别向两只眼睛显示两幅图像。这两个显示屏中的图像由计算机分别驱动，有细小差别，类似于人的双眼视差。头盔显示器所能提供的沉浸感要比立体眼镜好得多。头部跟踪图1 虚拟现实系统实时头部跟踪使用现成的HMD（头盔显示器）、三维空间传感器。动作捕捉英文Motion capture，简称Mocap。技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接理解处理的数据。在运动物体的关键部位设置跟踪器，由Motion capture系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后向得到三维空间坐标的数据。当数据被计算机识别后，可以应用在动画制作，步态分析，生物力学，人机工程等领域。位置追踪器位置追踪器又称位置跟踪器，是指作用于空间跟踪与定位的装置，一般与其他VR设备结合使用，如：数据头盔、立体眼镜、数据手套等，使参与者在空间上能够自由移动、旋转，不局限于固定的空间位置。操作更加灵活、自如、随意。产品有六个自由度和三个自由度之分。虚拟现实系统软件组成VRP虚拟现实平台（英文全称Virtual Reality Platform，简称VR-Platform或VRP）是一款由中视典数字科技有限公司独立研发的，具有完全自主知识产权的虚拟现实软件，也是目前国内市场占有率最高的一款虚拟现实软件。作为中国最早一批自主知识产权的虚拟现实软件，它以纯中文界面、简单易用、所见即所得等人性化的功能设计，深得国人青睐。目前VRP-Builder、VRP-SDK、VRP-IE、VRP-Physics、VRP-Mystory、VRP-3DNCS、VIRGlass等应用性极强的一系列软件， 已被广泛应用于院校教育、旅游教学、工业仿真、应急救援、展览展示、地产营销、家装设计、军事仿真、交互艺术等众多领域，为各行业提供切实可行的解决方案。DVS 3DDVS3D是国内虚拟现实企业曼恒数字自主研发的一款虚拟现实软件平台，根据高端制造业的通用性需求进行开发，是行业内首个结合设计、虚拟和仿真一体的三维软件平台。DVS3D与ProE、Catia等三维建模程序相结合，实时获取三维模型数据，并对其进行设计调整、展示及虚拟装配。平台结合硬件环境实现多通道的主被动立体显示，兼容VRPN和TrackD标准接口实现虚拟外设的交互操作。平台主要有以下模块：模型信息库模块、模型展示模块、基于物理引擎的装配训练模块、GPU加速渲染模块、WEB服务模块等。DVS3D广泛应用于高端制造业，在产品设计阶段