虚拟现实技术开题报告

虚拟现实技术开题报告

一、论文选题的缘起

1、建构主义尤其是情境认知等学习理论呼唤更加真实的学习情境。

建构主义学习理论强调学习者得主动性和学习情境的创设，认为学生是在与情境相互作用的过程中完成意义建构的。在教育信息化过程中，以多媒体技术和网络技术为基础的多媒体网络教学能够提供友好得界面和交互的学习环境，有利于激发学习者的学习兴趣，促进学习者自主发现、探索和建立新旧知识之间的联系，通过协商、会话等活动，实现知识的意义建构。传统的教学媒体,如文字、图片、动画等在学习情境创设方面都有各自的局限性,最突出的是缺乏实时交互性。为了能使学习者更好地完成意义建构，我们需要为学习创建更加真实的学习情境。

2、虚拟现实技术以其独特的交互性、沉浸感和想象性，可以构建更加逼真的网络三维学习情境。

随着信息技术的发展,虚拟现实技术(Virtual Reality)以其独特的“3I”特征,广泛应用于军事、医疗、城市规划、GIS、教育和娱乐等领域。虚拟现实技术应用于教育领域,为建构主义理论的学习情境创设提供了新的途径。其中VRML(Virtual Reality Modeling Language)作为一种简单、应用最广泛的虚拟现实建模语言,可以为学习者构建更加逼真的网络三维学习情境。3、通过构建基于网络的虚拟实验仿真系统，可以为现实中没有实验条件的学生提供实验机会。

首先，在现实教学中，由于一些实验设备价格昂贵，数量有限，不能满足教学的要求；其次，一些具有危险的实验，以及那些微观层面和宏观层面的实验，现实中无法实现；最后，远程教育中与教育机构分离的学生，一般也没有真实实验的条件。而虚拟实验，可以很好的弥补以上现实教学中的局限。

4、因为我院研究生已经有了一个二维的摄影学习网站，所以在学习了VR这门课程之后，和刘老师商讨可以再做一个摄影仿真实验系统，嵌入原网站中，以使学习者达到更好的学习效果。

二、相关概念的界定

1、虚拟现实技术（VR）

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）又称为灵境技术或幻真技术，一项融合了计算机图形学、人机接口技术、传感技术、心理学、人类工程学及人工智能的综合技术。

从功能上描述，虚拟现实是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行交互的技术；VR技术可以让用户使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察与操作，同时提供视、听、触等多种直观而又自然的实时感知。

[美]Grigore C.Burdea和[法]Philippe Coiffe在《虚拟现实技术（第二版）》一书中给出虚拟现实的定义：

虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。

2、VRML

VRML，是英文Virtual Reality Modeling Language的缩写，即虚拟现实造型（建模）语言。它是一种描述交互式三维对象及三维世界的文件格式。

最初创建VRML的目的是用在全球网（World Wide Web）上，实现动态交互的主页。在从前的文献中这个缩写曾被解释为“Virtual Reality Markup Language”，其实这是VRML最初的名称，主要是参考了HTML的命名:Hypertext Markup Language,所以VRML最初也称为

Markup Language。

但是现在人们意识到，VRML应该不仅仅局限于简单的文本标记语言，而更多的应该扩充其3D能力，因此后来将VRML中的ML改为Modeling Language。作为一项和多媒体、因特网、虚拟现实等领域密切相关的新技术，VRML目前已发展成为Internet上基于WWW的三维互动虚拟世界制作的主流语言，号称为第二代Web建模语言。

需要注意的是，VRML并不是通常意义上的编程语言如C＋＋，或者是脚本语言如JavaScript，或者是什么页面定义语言如HTML，VRML语言本身是一种纯粹的场景描述语言，它描述的是几何形体以及一个3D场景（或称为“世界”）中对象以及对象间的行为关系。

三、国内外研究现状及存在的问题

（一）国外研究现状

1、美国的研究现状

美国是VR技术的发源地，也是目前在VR技术方面最具权威的国家，其VR研究技术的水平基本上就代表国际VR发展的水平。

美国宇航局（NASA）的Ames研究中心是许多VR技术的思想发源地。目前其研究重点是对空间站操纵的实时仿真，其中一项最著名的实验就是对哈勃太空望远镜的仿真。

北卡罗来纳大学（UNC）的计算机系是进行VR研究最早最著名的机构，目前，他们的研究主要是在四个方面：分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真。

SRI研究中心目前在NASA、美国国防部和国家科学基金会的资助下，正在进行利用遥控技术进行外科手术仿真的研究，这已成为VR领域一个很有名的话题。

美国研究机构利用虚拟现实技术设计波音777获得成功，是近几年来又一件引起科技界瞩目的伟大成果。

2、欧洲研究现状

英国在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面，在欧洲来说是领先的。

德国在建筑业、汽车工业及医学界等也较早应用了VR技术，如德国一些著名的汽车企业奔驰、宝马、大众等都使用了VR技术；制药企业将VR用于新药的开发；医院开始用人体数字模型进行手术实验。

3、亚洲研究现状

日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中具有举足轻重的地位，它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面作出了很大的成就。

（二）国内研究现状

我国对VR技术的正式研究起步较晚，大概在20世纪90年代初，且由于虚拟现实高昂的成本和使用费用多年来限制了虚拟现实技术在我国的研究和应用。但近年来，由于政府有关部门和科学研究者的重视，虚拟现实技术已经在中国取得了很大的进步。九五规划、国家自然科学基金会等都把VR列入重点研究项目，国内一些重点院校也已几级投入了对这一领域的研究。

1996年，天津大学在SGI硬件平台上，基于VRML国际标准，最早开发了虚拟校园，至此开启了虚拟现实在我国教育领域应用的序幕，从此虚拟校园、虚拟实验室不断的投入教育领域使用。续天津大学推出虚拟校园后，上海交通大学、西南交通大学、中国人民大学等高校相继推出了虚拟校园。尤其是中央广播电视大学远程教育学院推出的虚拟校园，极大的方便了学生的学习，有助于提高教学质量。

虚拟现实在实验教学中的应用也日益广泛。北京科技大学的虚拟现实实验室在近20年来一直从事虚拟现实研究，已成功开发出了纯交互式汽车模拟驾驶培训系统；北京航天航空大学

的虚拟现实与多媒体研究室，正在研制我们军事模拟训练与作战演练系统；此外还有同济大学建筑学院的虚拟现实实验室、西南交通大学的工程漫游、中国科技大学运用虚拟现实技术构筑的物理实验、中国地质大学利用虚拟现实技术演示晶体的结构特征、东南大学自主开发虚拟工程漫游等。

（三）存在的问题

从整体上讲，目前的VR技术仍处于实际应用领域的初始阶段。在很多方面，它还只是一种刚开始研究如何投入应用的技术，还存在着很多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。

另外，我国目前在虚拟现实的教学应用方面的研究水平还比较低，一般是一些重点大学在开展实验性质的研究，真正和教育理论结合起来研究虚拟现实在教育领域中的应用成果几乎是空白，直接造成目前我国的虚拟现实技术无法走进中小学的课堂中去。因此，怎样使虚拟现实从科学研究走向实际的教育应用，发挥其教育价值成为现实需要。

三、论文研究的主要内容及目标

（一）研究的主要内容

1、虚拟场景建模。

构建一个逼真的虚拟场景，使试验者产生身临其境的感觉，提高学习的兴趣和积极性。

2、虚拟场景的漫游及定位技术。

开发一个虚拟场景定位子系统，使得试验者在虚拟场景中可以迅速漫游定位，也使得该系统更具有人性化和智能化。

3、虚拟照相机的建模及其交互技术。

构建一个逼真的、功能相对完备的虚拟相机模型，使得该虚拟相机模型不仅看起来很真实，而且更重要是相机模型的各个部件具有实时的交互性。

4、照片的实时产生技术。

根据试验者在虚拟场景中对照相机的动态交互，实时产生不同效果的照片（重点&&难点）。此中会涉及一些图形学知识和JA V A的EAI接口技术。

（二）目标

1、由于硬件条件、使用对象以及个人知识能力的有限，本系统只是属于一个初级的桌面式虚拟现实系统。也就是说本系统开发和使用限于普通pc机，不涉及其它设备。开发技术限于计算机图形技术、人机交互技术和仿真技术等。使用对象为摄影技能培训者,目标是创设一个更加真实的学习情境，提高摄影技能培训效果。

2、构建一个网络平台，把该系统嵌入其中，使其可以在Internet上使用,实现在远程教育中开展虚拟摄影实验。

四、论文的创新点、难点及可行性分析

（一）创新点

紧紧抓住虚拟现实的两个本质特征——交互性和沉浸感，采用基于VRML的虚拟现实技术构建WEB三维世界，与二维的网络课程相比情境更逼真、吸引力更强。让学生置身于一个更加真实的情境中，去获取知识、培养能力、发展智力。

（二）难点

1、建模一个逼真的相机，可以动态设置相机的不同参数，实现动态交互操作。相机的逼真程度和功能完备程度，直接决定摄影技能训练的效果。

2、照片的实时产生技术是本系统开发的最大的难点。采用在虚拟场景中实时抓图的方法，可以使系统效果具有更好的沉浸感和真实感，但会涉及大量图形学方面的知识，具有较大的

难度；而如果采用照片预先处理的方法，则系统的沉浸感和真实感会大打折扣。

（三）可行性分析

该系统涉及的主要技术：VRML、java、3DMAX及多媒体技术、网页设计与制作技术、摄影技术。而在学习了多媒体技术、VRML和java、网页设计与制作、现代摄影技艺等课程之后，已经为系统的设计开发打下了一个基础的知识铺垫。

我国一些虚拟现实专业研究机构（公司）和一些高等院校已经成功开发出一些虚拟校园、军事或医疗实验系统，其中的一些成功经验可以为我吸取和借鉴。

在主观上具有一定开发能力和客观环境可以提供经验支持的前提下，希望今后在老师们的关心和指导下，在同学们的帮助下，通过学习和吸取已有经验，不断地摸索练习，力争给大家呈现一个神奇的虚拟三维世界。

五、论文的主体框架

第一章：绪论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 国内外利用VR技术进行虚拟实验的研究现状

1.3 本文的研究目标和内容

1.4 论文框架

第二章：虚拟现实技术概述

2.1虚拟现实的概念及发展历程

2.2虚拟现实的基本技术特征

2.3虚拟现实系统的种类

2.4虚拟现实教育应用

2.4.1虚拟现实教育应用的意义

2.4.2虚拟现实教育应用的理论基础

2.4.3虚拟现实教育应用的方式

2.4.4阻碍虚拟现实技术推广使用的因素分析

第三章：VRML和Java开发虚拟学习情境

3.1 虚拟现实造型语言VRML

3.1.1 VRML的发展历史及特点

3.1.2 VRML的编辑器、运行环境和浏览器

3.1.3 VRML的场景图、坐标系和坐标变换

3.1.4 VRML的光照技术、纹理技术

3.1.5 VRML的路由和事件机制

3.1.6 VRML的触发器技术

3.1.7 VRML的脚本语言

3.2 Java语言简介

3.3 Java和VRML结合的三维交互技术

3.3.1 执行模式

3.3.2 驱动方法

3.3.3 JSAI接口

3.3.4 EAI接口

第四章：摄影实验仿真系统的设计分析

4.1 系统的设计理念和设计原则

4.2 摄影实验仿真系统的功能模块设计（见图1）

4.2.1 虚拟场景

4.2.2 虚拟相机模型

4.2.3 场景漫游定位模块

4.2.4 相机操作监控模块

4.2.5 照片生成模块（难点）

4.2.4 照片显示模块

4.3 网络平台的设计

4.3.1 摄影实验仿真系统的嵌入

4.3.2 其它功能的补充

第五章：摄影实验仿真系统的开发实践

5.1 开发计划和步骤

5.2 开发工具和环境设置

5.3 系统开发

5.4 系统整合测试

5.5 系统缺陷及有待改善之处

第六章：结论及展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

六、研究方法与时间安排

（一）研究方法

文献研究法：查阅相关专业书籍、期刊、杂志，搜集相关文献，同时进行网络调研；在此基础上分析、整理，研究当前基于网络的虚拟实验系统开发的相关理论成果与实践经验，分析研究的薄弱环节。

案例研究法：调研国内外现有的虚拟现实实验系统，从功能上、结构上、技术上对其进行全面分析调查，发现优缺点，为网络考试系统的开发提供经验借鉴。

实验研究法：通过反复系统运行测试，获取反馈意见，进行修改完善。

（二）时间安排

2006年4月——5月底(两个月），在现有调查的基础上，继续查阅相关资料，完善论文框架的构建。在此基础上完成论文的理论铺垫部分，并继续深入学习相关技术，拓展个人的技术能力，为系统的开发做好准备。

2006年6月——9月底（四个月），努力突破技术难点，开发出该系统的基本模型，并进行试运行。

2006年10月——12月底（三个月），根据试运行的反馈结果，不断修改完善该系统的各项功能，完成论文初稿，交由导师修改。

2007年1月——3月，对初稿进一步完善，形成最终的文字稿。

七、参考文献

书籍：

1. 《虚拟现实技术（第二版）》.[美]Grigore C.Burdea [法]Philippe Coiffet 著.魏迎梅，栾悉道等译.电子工业出版社2005.7

2. 《虚拟现实与系统仿真》.韦有双杨湘龙王飞编著.国防工业出版社2004.1

3.《虚拟现实基础与VRML编程》.段新昱著.高等教育出版社200

4.3

4.《使用VRML与JA V A 创新网络虚拟环境》.陆昌辉主编.周正平倪文志李竞杰编著.北

京大学出版社2003.1

5.《虚拟现实技术》.申蔚夏立文编著.北京希望电子出版社2002.9

6.《现代摄影技艺》.刘成新褚晓红编著.中国海洋出版社2003.9

硕博论文：

7. 虚拟现实的教学应用及简易虚拟学习环境设计. 恽如伟. 南京师大2005.11.14

8. 基于VRML的虚拟现实应用研究. 韩立龙. 华中师范大学2005.7.22

9. 基于VR技术的虚拟教学应用研究. 黄鑫. 华中师范大学2005.7.22

10. 基于VRML的虚拟实验研究与实现. 孙俊峰.中国农业大学2005.7.22

11. 虚拟实验教学及其设计研究. 白娟. 陕西师范大学2005.7.19

运用信息技术开题报告

《运用信息技术创设情景，提高学生英语口语交际能力》课题开题报告 邵阳市北塔区状元中学英语课题主持人谢兆敏 该课题经邵阳市教育科学规划领导小组审定批准，被列为2009年邵阳市教育科学“十一五”规划立项课题。现根据《邵阳市教育科学规划课题管理办法》的规定，召开开题论证会，并由我代表课题组作开题报告，提出本课题的研究方案，请各位专家和老师进行评议指导，也请课题组成员加以审议。 一、课题的提出与研究的意义 （一）课题的提出 当前，世界各国都在摸索全球化时代的教育的理想模式，其中教学内容与教学方法的多样化是21世纪必须继续解决的课题。二十一世纪是信息化的时代，以信息技术为主要标志的科技进步日新月异，社会生活的信息化和经济活动的全球化，使英语日益成为对外开放和国际交流的工具，随着中国加入WTO，2008年第29届奥运会在北京的召开，国际交往更是日益频繁，社会对英语语言的需求日趋紧迫，学习英语、学好英语已经成为现代人的共识。然而，综观英语教学的现状却不容乐观，“填鸭式”教学依然存在，“哑巴英语”仍到处可见，“应试英语”大有市场，为培养适应时代的人才, 激发和培养学生学习英语的兴趣，引导学生用英语进行口语交际，这就要求我们英语教学无论从教学内容，还是从教学方法及教学要求上，要有不断创

新和发展，而传统的英语教学忽视听说交际能力的培养，因此，改革英语教学是时代的需要，势在必行。 （二）课题研究的意义 我国外语教育学者张正东强调环境是制约外语教学的主要因素，而信息技术为学生创设了良好的语言环境，提供了更多的语言实践和交际的机会，真正体现了英语是一种交际工具的价值。多媒体的组合教学和交互动用，使真实的教学素材丰富多彩、生动形象，现代教育媒体灵活多变的交互功能将改变学生被动的学习过程，而代之以更适合自己的学习方法，更接近自我的兴趣指向，更适宜个人生长与发展的方式途径。本课题的研究，对于深化英语口语交际的课堂教学，对于提高教师个人素质，对于充分调动学生学习积极性和主动性，培养学生的口语交际能力和实践精神，提高英语教学水平和学习效率，对于改革英语教学模式具有十分重要的意义。 二、课题的概念界定 信息技术是指能够支持信息的获取、传递、加工、存储和呈现的一类技术。其中，应用在教育领域中的信息技术主要包括电子音像技术、卫星电视广播技术、多媒体计算机技术、人工智能技术、网络通信技术、仿真技术和虚拟现实技术等。 英语口语交际能力指口头上完成英语语言任务时表现除开的具 体的运动和心智活动方式，它是言语活动中口语的实际“操作”表现。 三、课题研究目标和研究内容 （一）研究目标 英语口语交际能力的培养的目的主要在于引导学生在英语学习

毕设开题报告范文

副教授 所在院（系） 部: 武魂学院 专业名称: 工业工程 2013年03月20日 学生姓名 唐山 学号 1 专业 控制系魂师 称: 名: 师: 数控机床的人机工程学设计 唐山 周漪 学号：1 副教授 帆羽

数控机床的人因工程学设计 指导教师 副教授 所在院 （系） 斯莱克学院 课题来源 自拟课题 课题类型 工程技术研究 毕业设计的 内容和意义 课题背景: 数控机床是现代高科技机电产品的一种重要设备 ，正在被广泛地 应用于加工制造业的各个领域，而随着微电子技术和计算机技术的发 展,现代数控机床的应用领域也日益扩大，相应地对提高数控机床效率 的研究也越来越被人们所重视。 数控机床的工作质量不但取决于机器本身的性能和质量 ，还取决 于操作者,也就是取决于该系统中人机系统的功能质量，只有当操作者 与机器的节奏相协调时才能发挥出最高的效率。然而目前在设计数控 机床的时候由于很少从人机工程方面进行考虑 ，对人机系统缺乏必要 的实验和研究，造成机器生产出来投入使用时，才发现由于人机系统不 合理,操作人员不能舒适得使用机床，使得机器的效率不能很好发挥出 来，甚至危及操作者人身安全。最后不得不付出很高的代价 ，拖延大量 【1】 时间对机器进行改造，这种修补又难以使人机关系得到彻底改善 针对这种情况我们从人机工程的角度对机床外观造型进行设计改善。 课题内容： 1.提出：在整个人机系统中机床要由人操作使用来实现其功能, 机床功能的实现很大程度上取决于人使用的好坏，而人机交互的过程 影响着操作者使用机床的状态，因此使用人机工程系统分析对机床造 型进行改善，让机床以易懂、安全、舒适、亲切的方式呈现给使用者, 为使用者创造良好的人机交互环境。在对机床造型进行改善设计时, 根据数控机床的工作功能与操作特点，对其进行人机工程学的系统研 究，分别从数控机床外观造型人机分析、数控机床控制面板人机界面 研究、机床色彩人性化设计研究、机床标牌人性化研究等方面进行研 究，使机床设计在其功能性、操作性的基础上加入人的因素，将人作 为设计的主题，做到以人为本。 课题名称

增强现实技术综述

增强现实技术综述 摘要：增强现实技术，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。本文先介绍了增强现实技术的概念，进而描述其未来发展趋势以及应用场景 关键词：增强现实技术投影技术3D技术跟踪注册技术前景展望 一、增强现实技术简介 增强现实（Augmented Reality，简称 AR），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界 套在现实世界并进行互动。 AR是一种将真实世界信息和虚拟世界信息无缝集成的新技术,是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息,通过计算机视觉等科 学技术,应用到真实世界,被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。通 过AR技术,真实的环境和虚拟环境叠加到同一画面或空间。 这种技术最早于1990年提出。随着随身电子产品运算能力的提升，增强现实的用途越来越广。 二、增强现实技术的基本原理及特征 （一）工作原理简介 移动式增强现实系统的早期原型增强现实的基本理念是将图像、声音和其他感官增强功能实时添加到真实世界的环境中。听起来十分简单。而且，电视 网络通过使用图像实现上述目的不是已经有数十年的历史了吗？的确是这样， 但是电视网络所做的只是显示不能随着摄像机移动而进行调整的静态图像。增 强现实远比您在电视广播中见到的任何技术都要先进，尽管增强现实的早期版 本一开始是出现在通过电视播放的比赛和橄榄球比赛中，例如Racef/x和添加 的第一次进攻线，它们都是由SporTVision创造的。这些系统只能显示从一个 视角所能看到的图像。下一代增强现实系统将显示能从所有观看者的视角看到 的图像。 在各类大学和高新技术企业中，增强现实还处于研发的初级阶段。最终，可能到这个十年结束的时候，我们将看到第一批大量投放市场的增强现实系统。

虚拟现实技术-综述

浅谈虚拟现实技术在规划领域中的应用 作者：Why 摘要：随着信息时代的到来，越来越多的高新技术应用到社会的各个领域中来，而作为信息技术发展的首要驱动力的“虚拟现实”技术也越来越多地应用到规划领域中来。本文着重论述了虚拟现实技术在城市规划中的应用范围、应用的意义及其为我们带来的便利。 关键词：虚拟现实、范围、发展、迫切性、城市规划 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），又称灵境技术，是90年代为科学界和工程界所关注的技术。它的兴起，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。它是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体的说，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使用、相互影响，从而产正亲临其境的真实环境的感受和体验。这种技术的应用，改进了人们利用计算机进行多工程数据处理的方式，尤其在需要对大量抽象数据进行处理时；同时，它在许多不同领域的应用，可以带来巨大的经济效益。 1、虚拟现实技术的发展概述 1965年，Sutherland在篇名为《终极的显示》的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想，从此，人们正式开始了对虚拟现实系统的研究探索历程。 随后的1966年，美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器的研制工作。在这第一个HMD的样机完成不久，研制者又把能模拟力量和触觉的力反馈装置加入到这个系统中。1970年，出现了第一个功能较齐全的HMD系统。基于从60年代以来所取得的一系列成就，美国的JaronLanier在80年代初正式提出了“VirtualReality”一词。 80年代，美国宇航局（NASA）及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注。1984年，NASAAmes研究中心虚拟行星探测实验室的M.McGreevy和J.Humphries博士组织开发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器，将火星探测器发回的数据输入计算机，为地面研究人员构造了火星表面的三维虚拟环境。在随后的虚拟交互环境工作站（VIEW）项目中，他们又开发了通用多传感个人仿真器和遥现设备。 进入90年代，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图象的实时动画制作成为可能；人机交互系统的设计不断创新，新颖、实用的输入输出设备不断地进入市常而这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基矗例如1993年的11月，宇航员利用虚拟现实系统成功地完成了从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板的工作，而用虚拟现实技术设计波音777获得成功，是近年来引起科技界瞩目的又一件工作。可以看出，正是因为虚拟现实系统极其广泛的应用领域，如娱乐、军事、航天、设计、生产制造、信息管理、商贸、建筑、医疗保险、危险及恶劣环境下的遥操作、教育与培训、信息可视化以及远程通讯等，人们对迅速发展中的虚拟现实系统的广阔应用前景充满了憧憬与兴趣。 2、虚拟现实在规划领域的应用范围 虚拟现实在规划信息存储和查询系统中的应用 例如土质数据库系统，地域信息系统，地理信息系统，城市政策信息系统等。这一类系

毕业论文：浅谈虚拟现实技术

论文虚拟现实技术

浅谈虚拟现实技术 摘要虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是近年来新兴的借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，其核心是建模与仿真。概括介绍了虚拟现实技术的概念、特征及应用领域，涉及的关键技术，最新研究进展，应用与前景展望。 关键词虚拟现实技术，研究现状，相关应用，信息安全 一．虚拟现实的概念、特征及应用领域 虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视、听、触等直观而自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境中。虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是指借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，其核心是建模与仿真。 虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设各等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据于套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置，如摄像机、地板压力传感器等。 （虚拟现实技术穿戴的装备）

GrigoreBurdea和Philippe Coiffet在著作“Virtual Reality Technology”一书中指出，虚拟现实具有三个最突出的特征，即人们称道的“3I”特性：交互性(interactivity) 、沉浸感(Illusion of Immersion) 和构想性(imagination)。交互性主要是指参与者通过使用专门输入和输出设备，用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作的程度。沉浸感是虚拟现实最主要的技术特征，它是指参与者在纯自然的状态下，借助交互设备和自身的感知觉系统，对虚拟环境的投入程度。构想性是指借助虚拟现实技术，使抽象概念具像化的程度。另外还有多感知性(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。 所以，“3I＋M”就是虚拟现实系统的基本特征。 自1968年Ivan Sutherland发表一篇名为“The Ultimate Display”的论文至今，虚拟现实技术已经伴随着计算机技术的进步得到长足的发展。如今，众多的设备可被用于虚拟现实，包括头戴式显示器、数据手套、动作捕捉系统等[1]。虚拟现实技术已经在诸如建筑设计、军事仿真、虚拟制造、游戏娱乐、医学等领域得到广泛的应用。在教育、心理学、环保、文化艺术领域，虚拟现实技术也得到越来越多的关注[2]。 二．虚拟现实涉及的关键技术[3] 虚拟现实的关键技术主要包括：动态环境建模技术，实时三维图形生成技术，立体显示和传感器技术，应用系统开发工具，系统集成技术，实时三维计算机图形技术，广角立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，触觉、力觉反馈技术，立体声、语音输入输出技术。 动态环境建模技术：虚拟环境的建立是VR系统的核心内容，目的就是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要建立相应的虚拟环境模型。 实时三维图形生成技术：三维图形的生成技术已经较为成熟，那么关键就是“实时”生成。为了达到实时的目的，至少保证图形的刷新频率不低于15帧/秒，最好高于30帧/秒。

计算机专业研究生论文开题报告范文

Internet环境下遥操作机器人系统传输时延研究 一、选题背景及其意义 遥操作就是远距离操作，是在远方人的行为动作远距离作用下，使事物产生运动变化。遥操作是一种基础技术，应用领域相当广泛，如机器人领域、航空航天领域、基础科学试验、核工程、海底与远洋作业等。遥操作技术使移动机器人到达艰险的环境，通过机器人完成特定的任务，从而可以使人远离艰险的工作环境。 基于Internet的遥操作机器人是指将机器人与Internet连接，使人们可以在任何地方通过浏览器访问机器人，实现对机器人的远程监视和控制。它以Internet 为构架，不仅降低了遥操作系统的成本，也使机器人为Internet上越来越多的人们所熟悉和共享。 其中，数据传输是遥操作机器人系统的一个非常重要的组成部分。从通信领域来说，分为无线和有线数据传输。随着Internet的出现及广泛应用，通过Internet进行数据传输，实现远距离遥控机器人越来越成为一个重要研究方向。 基于Internet的遥操作机器人系统，一方面得益于网络传输的显著优势，网络资源廉价、普及范围广、所需硬件少；另一方面，Internet上数据流具有多样性，遥操作机器人系统必需的实时性特点所需要的高优先级必然不能达到。同时，Internet本身固有的特点，由于网络延时和负荷变化所具有的随机性、可变性和不可预测性引起了遥操作控制过程中的随机时延及延迟抖动，遥操作机器人系统的可控性、稳定性及透明度都受到负面影响。在力觉临场感遥操作系统网络传输中的不确定时延往往导致机器人控制信息反馈回遥操作端有一段时间滞后。该滞后与网络当时的性能紧密相关，如拥挤程度、途经路径的长短等等。如果遥操作人员不把网络延时考虑进去，对机器人的当前运动状态无法做出正确的判断，就无法发送正确的遥控命令，控制也将出现偏差，严重的甚至有危险。因此不确定时延是远程遥控机器人研究的技术难点之一。具有临场感效果的遥操作机器人系统应用于太空活动和深海探测等距离遥远的地方，但远地从机器人与本地操作者之间长达几秒到几十秒不等的通信时延却成为影响系统正常工作的突出问题。这不仅降低了系统的临场感效果，使操作者难以实时地、真实地感知远地环境的情况，而且造成了系统的不稳定，尤其是在从机器人与环境发生力的交互作用过程中。具体说来，问题的根源主要集中在网络时延和数据可靠性两大问题上。其中，数据可靠性又与网络时延有着密不可分的关系。 目前，对于遥操作机器人系统网络时延问题应对策略的研究主要集中在控制理论领域，如基于电路网络理论的无源控制法则、基于现代控制理论的控制算法和虚拟现实技术的模型修正法等。其共同的特点是把网络看作一个不可知(黑盒子)和不可控的对象，在控制领域寻找应对方法,以期消除网络时延对遥操作系统中信息、数据传输带来的负面影响。但是，科学地讲，网络时延虽然具有相当显著的不确定性，但它是一个可控、可预测的对象。因而，从网络体系及网络时延本身出发，从遥操作机器人系统与网络的互动需求出发，提出满足遥操作机器人系统需求的时延相关的网络优化和适应性方法，从而与控制领域的研究成果达成互补的效果。在保证系统稳定性的基础上,尽可能地提高系统透明度，满足期望的操作性，达到系统稳定性与透明度的动态平衡性, 即随着系统状态在稳定性和透明度之间找到一个合理的折中,使得系统在稳定的基础上尽可能提高操作性能。通过跨学科的努力，从根本上解决Internet环境下网络时延及时延抖动对遥操作机器人系统的影响和限制，缩短遥操作机器人系统理论与实用化的距离，为遥操作机器人技术提供更加广阔的应用空间。 二、国内外研究动态

本科毕业设计论文--虚拟现实场景模拟论文

虚拟现实课程学习实践报告 院系：理学院数学系 专业：应用数学 班级：应数1301 学号：131003014 姓名：李媛媛 任课教师：侯筱婷 日期：2016年5月

VRML基础——三维场景建模 一．参考“VRML2.0交互式三维图形编程”等文献资料，回答下列问题。 1）field, exposedField, eventIn, eventOut（P13） 节点有的是用来定义三维形体，有的是用来定义形体的显示特征如颜色，有的是用来产生形体的运动等变化，每一个节点都有一个或者多个参数，这些参数称为字段（field）及事件（event）.字段有两种类型：field,exposedField,事件也有两种：eventIn,eventOut,我们把它翻译成事件进和事件出 2）vrml的坐标系统（国际标准规定，P16） VRML文件显示的是三维空间的物体，将其所生产的物体放置在一个符合右手螺旋法则的三维坐标系中，可以将这个坐标系看做是程序的总体坐标系，国际标准规定：物体从+Z轴方向投影在一个+X轴向右、+Y轴向上的二位坐标系统中，+Z轴朝外，人的眼睛及观察点的坐标为（0 0 10）人的眼睛朝原点看去，这是缺省时的观察位置及观察方向。 3）局部坐标系（P16，Transform节点构建局部坐标系P37） 一些VRML程序中的Transform,Group节点可以使多个物体组成一个节点组，节点组可以放置在空间的任意地方，也可以在程序中移动或旋转节点组的坐标，一个大节点组里可以有小节点组，小节点组里可以有小小节点组，每个节点组拥有一个坐标系，称为这个节点组的局部坐标系。Transform是一个重要的组节点，它可以构成一个局部坐标系，利用translation,rotation,scale等字段可以对Transform的字节点中的形体产生移位、旋转、比例放缩等效果。 4)Appearance节点（P22）的三个域material、texture（重点：ImageTexture 节点）、 textureTransform（P109用来实现纹理的几何变换，产生特殊效果纹理，比如贴图的重复和部分显示） Appearance节点可以用来定义形体的外观效果，如材质、贴图。其三个域为material、texture、 textureTransform。可以用在material后面的节点是Material，它定义了物体的材质。可以用在texture后面的节点是ImageTexture,Movietexture,Pixeltexture三个节点，texture在计算机图形学里表示纹理。ImageTexture,Movietexture,Pixeltexture分别表示静止图片纹理、运动影像纹理、像素图纹理。可用在textureTransform后面的节点为TextureTransform，这一节点可以用来进行纹理的几何变换，以产生特殊效果的纹理，还可以使贴图旋转。 5)Extrusion挤出造型节点（P23，扭曲造型怎样实现） 通过Extrusion节点可以生成一个拉伸体，拉伸及诶单形成一个形体，形体由一个断面沿着三维空间里的一条折线段伸展而成，断面在不同位置可以有比例的变化甚至旋转，由此生成我们所需要的有复杂形状的物体。 6)和空间中点相关的节点：Coordinate节点（P23）、PointSet节点（P29-30，用Material节点的emissiveColor来定义点的颜色，模拟夜空中的星星）Coordinate节点只有一个字段：point，表示点的坐标，由于这个字段是exposedField字段，因而可以在程序运行时改变点的坐标。PointSet节点有两个字段，并且是在程序运行时可以改变的字段，PointSet节点主要用于表示夜晚天空的星星，点的大小不能定义，可以定义多个点的坐标和颜色，也可以只定义点的坐标，点的颜色利用Material节点的emissiveColor.

国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势

浅析：国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势 国外虚拟现实技术及产品有Google Earth, Microsoft Map Live, Intel Shockwave3D, Cult3D, ViewPoint, Quest3D，Virtools，WEBMAX等…… 一. 国内外虚拟现实几种主流技术的介绍 VRML技术 虚拟现实技术与多媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。自1962年，美国青年（Morton Heilig）,发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。在国际互联网发展迅猛的今天，具有广泛的应用前景。重大的发展过程如下： VRML开始于20世纪90年代初期。1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出了VRML这个名字。1994年10月在芝加哥召开的第二届WWW大会上公布了规范的VRML1.0标准。VRML1.0可以创建静态的3D景物，但没有声音和动画，你可以在它们之间移动，但不允许用户使用交互功能来浏览三维世界。它只有一个可以探索的静态世界。 1996年8月在新奥尔良召开的优秀3D图形技术会议-Siggraph'96上公布通过了规范的VRML2.0标准。它在VRML1.0的基础上进行了很大的补充和完善。它是以SGI公司的动态境界Moving Worlds提案为基础的。比VRML1.0增加了近30个节点，增强了静态世界，使3D场景更加逼真，并增加了交互性、动画功能、编程功能、原形定义功能。 1997年12月VRML作为国际标准正式发布，1998年1月正式获得国际标准化组织ISO 批准（国际标准号ISO/IEC14772-1:1997）。简称VRML97。VRML97只是在VRML2.0基础进行上进行了少量的修正。但它这意味着VRML已经成为虚拟现实行业的国际标准。 1999年底，VRML的又一种编码方案X3D草案发布。X3D整合正在发展的XML、JA V A、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度。以及对数据流强有力的控制，多种多样的交互形式。 2000年6月世界web3D协会发布了VRML2000国际标准（草案），2000年9月又发布了VRML2000国际标准（草案修订版）。预计将在2002年，正式发表X3D标准。及相关3D浏览器。由此，虚拟现实技术进入了一个崭新的发展时代。 Wed3D协会其组织包括各种97家会员公司。主要公司如下：Sun、Sony、Hp、Oracle 、Philips 、3Dlabs 、ATI 、3Dfx 、Autodesk /Discreet、ELSA、Division、MultiGen、Elsa、NASA、Nvidia、France Telecom等等。 其中以Blaxxun和ParallelGraphics公司为代表，它们都有各自的VR浏览器插件。并各自开发基于VRML标准的扩展节点功能。使3D的效果，交互性能更加完美。支持MPEG，Mov、Avi等视频文件，Rm等流媒体文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多种音频文件，Flash 动画文件，多种材质效果，支持Nurbs曲线，粒子效果，雾化效果。支持多人的交互环境，VR眼镜等硬件设备。在娱乐、电子商务等领域都有成功的应用。并各自为适应X3D的发展，以X3D为核心，有Blaxxun3D等相关产品。在虚拟场景，尤其是大场景的应用方面，以VRML标准为核心的技术具有独特的优势。相关网址如下：https://www.wendangku.net/doc/da4696288.html, , https://www.wendangku.net/doc/da4696288.html, 应用的画面：慕尼黑机场（电子商务）

信息技术小课题开题报告

信息技术小课题开题报告 高兰眉山外国语学校 一．课题的背景与意义 孔子曰:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”现在的学生，既要求国外学生的自由，又要中国式的宠爱，可是他们中的大部分，既没有国外学生的独立，又缺乏中国传统的尊师重教，所以，教会他们如何尊重学习、学会学习迫在眉睫。 刚上初中的孩子，来到眉外，开始了他们人生中第一次远离家乡，对知识的朝圣。在仍对寄宿生活懵懵懂懂的摸索中，大面积的学科知识扑面而来，像深秋校园里金黄的银杏，风不知所起，遗世独立，他们表现得兴奋，感觉到刺激，但是随之而来的是深深的无助与迷茫。学科太多，符号太多，要掌握的知识更多，可是学习方法却逼近于无。在多重压力的抨击下，很多学生开始偏科，甚至厌学。这样的警钟无疑是给了老师当头一棒。在各种大背景下，信息技术教学举步维艰。学生对信息技术一知半解，对应用软件更是娱乐为主。于是塑造一个积极向上的课堂氛围，如何利用学生对信息技术的敏感度帮助他们快乐学习成了当务之急。 而且由于我校学生的信息技术操作技能和信息素养参差不齐，这给初中信息技术的教学工作带来了很多的教学难题。比如，教师要在每节课中穿插讲授一些学生本来应该在小学阶段学过的知识，无形中增大了课堂教学容量；同时，教师考虑到要照顾这部分学生的接受能力，需要放慢教学进度，这都与教学课时本来不够产生了严重的冲突。诸如此类的问题还有很多，这将给初中信息技术教学工作带来了很多的现实问题，甚至是教学难题。结合学生实际情况和学校教学条件，如何进行愉快的课堂教学，切实提高教学实效，是我们关注信息技术教学工作的重点问题。 二．课题的名称：关于信息技术课愉快教学法的探讨 三．课题的指导思想 “愉快教学法”是一种情景教学方法,它要求教师要为学生创设一个轻松、愉快的学习情景,让学生感受到知识的奇妙,产生强烈的求知欲,从而乐学、好学,并从中体味到知识的快乐与成就感。在素质教育的新形势下，借鉴和运用“愉快

综述虚拟现实技术及其应用

浅谈虚拟现实技术及其应用 （计算机科学与技术专业2010级张有伟学号：201005131 ） 摘要：虚拟现实技术是才兴起的一门崭新的综合性信息技术，在最近几年发展迅速，其应用领域涉及到教育、军事、娱乐和医学等许多行业。它的出现为人们的生活和工作带来了很多的便利。本文概述了虚拟现实技术的概念、基本特征和技术分类，提出了虚拟现实技术发展的技术瓶颈，阐述了虚拟现实技术应用和优势。 关键词：虚拟现实；沉浸；交互；想象； Virtual Reality；Immersion；Interaction；Imagination 一、虚拟现实技术的概念 虚拟现实技术（Virtual Reality Technology）是一项综合集成技术，它的出现是计算机图形学、人机交互技术、传感器技术、人机接口技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果。它利用计算机生成逼真的3维视觉、听觉、嗅觉等各种感觉，使用户通过适当装置，自然地对虚拟现实世界进行体验和交互作用。简单地说，虚拟现实技术就是用计算机创造现实世界。 二、虚拟现实技术特征 虚拟现实技术3个特征，即：沉浸感、交互性、想象性。 沉浸感是指用户可以沉浸于计算机生成的虚拟环境中和使用户投入到计算机生成的虚拟场景中的能力，用户在虚拟场景中有“身历其境”之感。它所看到的、听到的、嗅到的、触摸到的，完全与真实环境中感受的1样。它是虚拟现实系统的核心。 交互性是指用户与虚拟场景中各种对象相互作用的能力。它是人机和

谐的关键性因素。用户进入虚拟环境后，通过多种传感器与多维化信息的环境发生交互作用，用户可以进行必要的操作，虚拟环境中做出的相应响应，亦与真实的一样，如拿起虚拟环境中的1个篮球，你可以感受到球的重量，扔在地上还可以弹跳。交互性包含对象的可操作程度及用户从环境中得到反馈的自然程度、虚拟场景中对象依据物理学定律运动的程度等，例如，当物体受到力的作用时，物体会沿着力的方向移动、翻到或者从桌面落到地面等。 想象性是指通过用户沉浸在“真实的”虚拟环境中，与虚拟环境进行了各种交互作用，从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性的认识，从而可以深化概念，萌发新意，产生认识上的飞跃。因此，虚拟现实不仅仅是1个用户与终端的接口，而且可以使用户沉浸于此环境中获取新的知识，提高感性和理性认识，从而产生新的构思。这种构思结果输入到系统中去，系统会将处理后的状态实时显示或由传感装置反馈给用户。如此反复，这是1个学习——创造——再学习——再创造的过程，因而可以说，虚拟现实是启发人的创造性思维的活动。 三、虚拟现实技术的分类 虚拟现实是从英文Virtual Reality1词翻译过来的，Virtual就是虚假的意思，Reality就是真实的意思，合并起来就是虚拟现实，也就是说本来没有的事物和环境，通过各种技术虚拟出来，让你感觉到就如真实的一样。实际应用的虚拟现实系统可分为4类： 1、桌面虚拟现实系统，也称窗口中的虚拟现实。它可以通过桌上型机实现，所以成本较低，功能也最简单，主要用于CAD（计算机辅助设计）、CAM

虚拟现实技术在自动变速器3D仿真的应用本科毕业设计论文

本科毕业设计（论文） 题目：虚拟现实技术在自动变速器 3D仿真的应用

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

虚拟现实增强技术综述

虚拟现实增强技术综述 曾玮峰 中南大学信息科学与工程学院 摘要随着近年来计算机三维处理能力的增长和低成本传感显示元件的出现,虚拟现实得到了快速发展,特别是与现实世界产生了越来越多的结合技术,从虚拟和现实的两个角度对虚拟现实进行增强。论文重点围绕近几年的发展趋势,论述了增强现实与增强虚拟环境的技术特点,介绍了虚拟现实增强技术的相关硬件设备发展;然后分别介绍了增强现实和增强虚拟环境技术的发展现状,讨论了移动互联网上的虚实增强技术与应用,最后进行总结并提出需要解决的问题。 关键词增强虚拟环境增强现实虚实增强混合现实 1引言 虚拟现实技术建立人工构造的三维虚拟环境,用户以自然的方式与虚拟环境中的物体进行交互作用、相互影响,极大扩展了人类认识世界,模拟和适应世界的能力。虚拟现实技术从20世纪60～70年代开始兴起,90年代开始形成和发展,在仿真训练、工业设计、交互体验等多个应用领域解决了一些重大或普遍性需求,目前在理论技术与应用开展等方面都取得了很大的进展。虚拟现实的主要科学问题包括建模方法、表现技术、人机交互及设备这三大类,但目前普遍存在建模工作量大,模拟成本高,与现实世界匹配程度不够以及可信度等方面的问题。 图1虚拟现实、增强现实和混合现实搜索量统计对比(来源: Google trends, 2004。01～2014。 06) 针对这些问题,已经出现了多种虚拟现实增强技术,将虚拟环境与现实环境进行匹配合成以实现增强,其中将三维虚拟对象叠加到真实世界显示的技术称为增强现实,将真实对象的信息叠加到虚拟环境绘制的技术称为增强虚拟环境。这两类技术可以形象化地分别描述为“实中有虚”和“虚中有实”。虚拟现实增强技术通过真实世界和虚拟环境的合成降低了三维建模的工作量,借助真实场景及实物提高了用户体验感和可信度,促进了虚拟现实技术的进一步发展。

虚拟现实技术的历史与发展

虚拟现实技术的历史与发展 摘要：虚拟现实技术作为一种综合多种科学技术的计算机领域新技术,已经涉及众多研究和应用领域,被认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。本文介绍了虚拟现实技术的概念、特性以及发展历史和发展趋势，并对虚拟现实技术的应用前景进行展望。 关键词：虚拟现实技术发展历史发展趋势 一、虚拟现实的概念和特性 虚拟现实(Virtual Reality，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空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物[1]。虚拟现实技术作为一种新的技术，主要有三个特性，分别是沉浸性、交互性和构想性。 1.沉浸性，是指利用计算机产生的三维立体图像，让人置身于一种虚拟环境中，就像在真实的客观世界中一样，能给人一种身临其境的感觉。 2.交互性，在计算机生成的这种虚拟环境中，人们可以利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样，比如：当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时，手就有握东西的感觉，而且可感觉到物体的重量。 3.构想性，虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而使用户深化概念和萌发新的联想，因而可以说,虚拟现实可以启发人的创造性思维。 二、虚拟现实技术的发展历程 虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：1963 年以前，蕴涵虚拟现实技术思想的第一阶段；1963年~1972 年，虚拟现实技术的萌芽阶段；1973 年~1989 年，虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段；1990 年至今，虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。 第一阶段：虚拟现实技术的前身。虚拟现实技术是对生物在自然环境中的感官和动作等行为的一种模拟交互技术，它与仿真技术的发展是息息相关的。中国古代战国时期的风筝，就是模拟飞行动物和人之间互动的大自然场景，风筝的拟声、拟真、互动的行为是仿真技术在中国的早期应用，它也是中国古代人试验飞行器模型的最早发明。西方人利用中国古代风筝原理发明了飞机，发明家Edwin A. Link 发明了飞行模拟器，让操作者能有乘坐真正飞机的感觉。1962 年，Morton Heilig的“全传感仿真器”的发明，就蕴涵了虚拟现实技术的思想理论。这三个较典型的发明，都蕴涵了虚拟现实技术的思想，是虚拟现实技术的前身。 第二阶段：虚拟现实技术的萌芽阶段。1968 年美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan 开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD 及头部位置跟踪系统，是虚拟现实技术发展史上一个重要的里程碑。此阶段也是虚拟现实技术的探索阶段，为虚拟现实技术的基本思想产生和理论发展奠定了基础。 第三阶段：虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段。这一时期出现了VIDEOPLACE 与VIEW两个比较典型的虚拟现实系统。由M.W.Krueger 设计的VIDEOPLACE系统，将产生一个虚拟图形环境，使参与者的图像投影能实时地响应参与者的活动。由M.MGreevy 领导完成的VIEW 系统，在装备了数据手套和头部跟踪器后，通过语言、手势等交互方式，形成虚拟现实系统。 第四阶段：虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。在这一阶段虚拟现实技术从研究型阶段转向为应用型阶段，广泛运用到了科研、航空、医学、军事等人类生活的各个领域中，如美军开发的空军任务支援系统和海军特种作战部队计划和演习系统，对虚拟的军事演习也能达到

虚拟现实文献综述

《VRML虚拟现实技术在数字校园系统中应用研究》文献综述 摘要：教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了数字校园，阐明了数字校园的地位和作用。虚拟数字校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。将虚拟现实技术应用在数字校园系统的开发，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。它在数字校园的应用，可以大大提高校园展示效果，也能够体现校园个性方面的优势，对校园今后的推广及展示带来非常大的帮助 关键词：虚拟现实；数字校园；基本概况 前言 教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。建设虚拟三维数字校园可以比较直观的了解校园的各个区域，在这个三维的校园里，空间次序的视觉理解和感知变得非常容易，使浏览者对校园环境产生身临其境的感觉[1]，其中的教学楼、实验楼、图书馆、宿舍楼、食堂、道路及绿化地带和种植的植物，都栩栩如生的呈现在我们的眼前，三维虚拟校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。三维虚拟校园可直接嵌入到大学的网站，直接通过网络浏览器察看，其丰富的、人性化的信息查询等功能，有效提高大学的美誉度，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。三维虚拟校园的直观特性，可以优化领导管理，对于校园信息管理、校园规划、建设等能够全局掌控。 一、虚拟现实技术的发展状况的研究 虚拟现实（Virtual Reality）技术是20世纪90年代初崛起的一种实用技术，它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成三维信息的虚拟环境，可以真实地模拟现实中能实现的物理上的、功能上的事物和环境[2]。在虚拟现实环境中可以直接与虚拟现实场景中的事物交互，产生身临其境的感受，从而使人在虚拟空间中得到与自然世界同样的感受。该技术的兴起，为科学及工程领域大规模的数据及信息提供了新的描述方法。虚拟现实技术大量应用于建筑设计及其相关领域，该技术提供了“虚拟建筑”这种新型的设计、研究及交流的工具手段[3]。 在虚拟现实的发展过程中总结出虚拟现实系统应具有以下四个特征：（1）多感知性。指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知、甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。（2）存在感。指用户感动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达到使用户难辨真假的程度。（3）交互性。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。（4）自主性。指虚拟环境中物体依据现实世界物理运动定律动作的程度[4]。 虚拟现实技术自诞生以来，其应用一直受到科学界、工程界的重视，并不断取得进展，虚拟现实蕴藏的技术内涵与艺术魅力不断地激发着人们丰富的想象思维和创造的热情。从本质上讲，虚拟现实技术就是一种先进的人机交互技术[5]，其追求的技术目标就是尽量使用户与电脑虚拟环境进行自然式的交互。因此，虚拟现实技术为我们架起了一座人与数字世界沟通的桥梁。 二、虚拟现实技术在数字校园系统的应用解析 目前，数字校园存在有2个定义，并分别带来不同的研究与实践。一种定义是从信息、网络和媒体技术发展角度，数字校园被理解为一个以计算机和网络为平台的、远程教学为主的信息主体；另一个事从因特网、虚拟现实技术、网络虚

浅述虚拟现实技术的现状及发展前景

浅述虚拟现实技术的现状及发展前景 虚拟现实技术是一门新兴的边缘技术，它的研究内容涉及多个专业，应用空间也十分广泛，作为3D技术的一项重要应用，其在指控显示方面也有着重要的发展应用前景，下面就从以下几个方面对虚拟现实技术的发展状况进行简单的概述。 首先，从虚拟现实技术的定义入手，了解其基本内容。虚拟现实，又译为临境，灵境等，从应用上看它是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术，也是力学、数学、光学、机构运动学等各种学科的综合应用。这种计算机领域最新技术的特点在于以模仿的方式为用户创造一种虚拟的环境，通过视、听、触等感知行为使得用户产生一种沉浸于虚拟环境的感觉，并与虚拟环境相互作用从而引起虚拟环境的实时变化。虚拟现实的主要特征是：多感知性、浸没感、交互性、构想性。这些使操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与仿真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位的获取环境所蕴含的各种空间信息和逻辑信息。身临其境的沉浸感和人机互动的趣味性是虚拟现实的实质特征，对时空环境的现实构想是虚拟现实的最终目的。 其次，对国内外虚拟现实技术的发展历史及现状进行简单的总

结，全面认识虚拟现实技术的产生背景和现在的发展状况。国内外虚拟现实技术主要涉及到三个研究领域：通过计算图形方式建立实时的三维视觉效果；建立对虚拟世界的观察界面；使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术等方面的应用。 美国是虚拟现实技术研究的发源地，虚拟现实技术可以追溯到上世纪40年代。最初的研究应用主要集中在美国军方对飞行驾驶员与宇航员的模拟训练。然而，随着冷战后美国军费的削减，这些技术逐步转为民用，目前美国在该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。上世纪80年代，美国宇航局及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，美国宇航局Ames实验室致力于一个叫“虚拟行星探索”的实验计划。现NASA已经建立了航空、卫星维护虚拟现实训练系统，空间站虚拟现实训练系统，并已经建立了可供全国使用的虚拟现实教育系统。北卡罗来纳大学的计算机系是进行虚拟现实研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。施乐公司研究中心在虚拟现实领域主要从事利用虚拟现实T建立未来办公室的研究，并努力设计一项基于虚拟现实使得数据存取更容易的窗口系统。图形图像处理技术和传感器技术是以上虚拟现实项目的主要技术。就目前看，空间的动态性和时间的实时性是这项技术的最主要焦点。 欧洲各国在虚拟现实技术上也有诸多成果和应用。英国在虚拟现