虚拟现实技术的研究和发展【文献综述】

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1、毕业设计文献综述计算机科学与技术虚拟现实技术的研究和发展摘要：虚拟现实技术是一门新兴边缘的技术，研究内容涉及多个领域，应用十分广泛，虚拟漫游是虚拟现实的重要分支，从虚拟现实的概念出发，对虚拟现实技术的国内外研究现状进行论述，并展望了虚拟现实的技术难点和发展趋势。关键词：虚拟现实；漫游系统；研究现状；发展趋势；1引言近几年，漫游动画在国内外已经得到了越来越多的应用，其前所未有的人机交互性、真实建筑空间感、大面积三维地形仿真等特性，都是传统方式所无法比拟的。在漫游动画应用中，人们能够在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对未来的建筑或城区进行身临其境的全方位的审视：可以从任意

2、角度、距离和精细程度观察场景；可以选择并自由切换多种运动模式，并可以自由控制浏览的路线。在漫游过程中，还可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较，能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验。虚拟漫游,是虚拟现实技术的重要技术应用,它将真实的场景在屏幕上显示出来,由于人对图像产生速度的变化比较敏感,对图像帧生成的速度有更严格的要求。作为数字城市建设的一个层面,海洋世界的虚拟三维漫游系统的开创具有极其重要的研究意义。它将吸引众多的国内外人士前去观摩、访问虚拟海洋馆的建设,有利于海洋文化的展示,并对其他虚拟漫游系统的进一步建设和远景规划提供了逼真的可视化平台。

3、2虚拟漫游概述虚拟漫游，是虚拟现实（VR）技术的重要分支，在建筑、旅游、游戏、航空航天、医学等多种行业发展很快。由于有可贵的3I特性——沉浸感、交互性和构想性。虚拟建筑场景漫游或称建筑场景虚拟漫游是虚拟漫游的一个代表性方面，是虚拟建筑场景建立技术和虚拟漫游技术的结合。前者是基础，后者是系统运行方法。3虚拟现实技术国内外发展3.1外国的研究发展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4O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

4、面、后台软件和硬件四个方面。美国北卡罗来纳大学(UNC)的计算机系是VR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。由Brooks教授领导的小组研制成功了第一个用于建筑设计的Walk—through虚拟建筑漫游系统，用户可以在虚拟的UNC计算机系大楼里面漫游。在欧洲，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。英国的Bristol有限公司发现VR应用的焦点应该集中在软件与整体综合技术上。他们在软件研究和硬件开发的个别方面在世界处于领先地位。该公司将VR分成三大类别：实际环

5、境检测、虚拟环境控制、虚拟环境显示。欧洲其它一些较发达的国家如：荷兰、德国、瑞典等也积极进行了VR的研究与应用。日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样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。东京大学的广濑研究室重点研究虚拟现实的可视化问题。为了克服当前显示和交互作用技术的局限性，他们正在开发一种虚拟全息系统。现在他们已经有了4项成果：一个类似CAVE的系统、用HMD在建筑群中漫游、人体测量和模型随动、飞行仿真器。3.2国内的研究发展在我国虚拟现实技术的研究和一些发达国家相比还有很大的一段距离，随着计算机图形学、计算机系统

6、工程等技术的高速发展，虚拟现实技术已经得到了相当的重视，引起我国各界人士的兴趣和关注，研究与应用VR，建立虚拟环境，虚拟场景模型分布式VR系统的开发正朝着深度和广度发展。国家科委国防科工委部已将虚拟现实技术的研究列为重点攻关项目，国内许多研究机构和高校也都在进行虚拟现实的研究和应用并取得了一些不错的研究成果。北京航空航天大学计算机系是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一，他们首先进行了一些基础知识方面的研究，并着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；在虚拟现实中的视觉接口开发出了部分硬件并提出了有关算法及实现方法；实现了分布式虚拟环境网络设计，建立了网上虚拟现实研

7、究论坛，可以提供实时三维动态数据库，提供虚拟现实演示环境，提供用于飞行员训练的虚拟现实系统，提供开发虚拟现实应用系统的开发平台，并将要实现与有关单位的远程连接。清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究，例如球面屏幕显示和图像随动、克服立体图闪烁的措施和深度感实验等方面都具有不少独特的方法。他们还针对室内环境水平特征丰富的特点，提出借助图像变换，使立体视觉图像中对应水平特征呈现形状一致性，以利于实现特征匹配，并获取物体三维结构的新颖算法。4技术难点与发展趋势目前，虚拟建筑场景漫游的最大难点在于建模