虚拟现实技术及其应用

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1、虚拟现实技术及其应用-----------------------Page1-----------------------大庆石油学院学报第!"卷第!期!##!年"月$%&’()*%+,)-.(/012’%*1&3.(42.2&215678!"(68!$9:8!##!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!虚拟现实技术及其应用=!==刘贤梅，李勤，司国海，陈雪松（大庆石油学院计算机科学与工程学院，黑龙江安达；青岛化工学院信息与控制工程学院，山东青岛=@=A=B##!@!""#B!）摘

2、要：阐述了虚拟现实的概念及基本特性，论述了虚拟现实系统的组成，该系统主要由虚拟环境产生器、新型人机接口硬件及虚拟现实开发系统组成；分析了虚拟现实的主要技术———动态环境建模、实时三维图形生成、立体显示和传感器、多种系统集成等技术；介绍了近年来虚拟现实技术在军事、工业、商业、教育、医疗等诸多领域中的应用，主要探索了该技术在石油工业中的应用特色及前景8关键词：虚拟现实技术；沉浸；交互；多维信息；信息处理中图分类号：文献标识码：文章编号：（）20?=!##!#!;#==!;#B#引言科学技术的发展提高了人与信息之间接口的能力，及人对信息处理的理解

3、能力，人们不仅要求以打印输出、屏幕显示这样的方式观察信息处理的结果，而且希望能通过人的视觉、听觉、触觉，以及形体、手势或口令参与到信息处理的环境中去，获得身临其境的体验8这种信息处理方法不再是建立在一个单维的数字化的信息空间上，而是建立在一个多维化的信息空间中，一个定性和定量相结合、感性认识和理性认识［］相结合的综合集成环境中，虚拟现实技术将是支撑这个多维信息空间的关键技术=8=概念及基本特征虚拟现实是指利用计算机和一系列传感辅助设施来实现的使人能有置身于真正现实世界中的感觉的环境，是一个看似真实的模拟环境8通过传感设备，用户根据自身的感觉，使用人的自然技能考察和操

4、作虚拟世界中的物体，获得相应看似真实的体验具体含义为：（）虚拟现实是一种基于计算机图形学的多8=视点、实时动态的三维环境，这个环境可以是现实世界的真实再现，也可以是超越现实的虚构世界；（）操!作者可以通过人的视、听、触等多种感官，直接以人的自然技能和思维方式与所投入的环境交互；（）在操<作过程中，人是以一种实时数据源的形式沉浸在虚拟环境中的行为主体，而不仅仅是窗口外部的观察者8由此可见，虚拟现实的出现为人们提供了一种全新的人机交互方式8可用C9DEFG/提出的“虚拟现实技术的三角形”简捷地说明虚拟现实技术的基本特征，即个“”，它们是——<..HHFDIJ6:.:KF

5、DGLKJ6:.HGMN［］（沉浸—交互—构想），见图!这个“”突出了人在虚拟现J:GKJ6:=8<.实系统中的主导作用：（）人不只是被动地通过键盘、鼠标等输入设备=和计算环境中的单维数字化信息发生交互作用，从计算机系统的外部去观测计算处理的单调结果，而是能够主动地沉浸到计算机系统所创建的环境中去，计算机将根据用户的特定行为而不是接口设备的状态图=虚拟现实技术的基本特征来实现人机交互；（）人用多种传感器与多维化信息系统的环境发生!交互，即用集视、听、嗅、触等多感知于一体的、人类更为适应的认知方式和便利的操作方式来进行，以自收稿日期：；审稿人：龚声蓉!##!;#<;=

6、>作者简介：刘贤梅（），女，硕士，讲师，现从事计算机应用方面的研究=?">;8万方数据·??·-----------------------Page2-----------------------大庆石油学院学报第#H卷#((#年!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!然、直观的人机交互方式来实现高效的人机协作，从而使用户沉浸其中，使参与者有“真实”的体验；（）人!能像对待一般物理实体一样去直接体验、操作信息和数据，并在体验中插上想象的翅膀，翱翔于这个多维信息构成的虚拟空间中，成为和

7、谐人机环境的主导者"#主要技术虚拟现实是在计算机图形学、图像处理与模式识别、智能接口技术、人工智能技术、多传感技术、语音处理与音响技术、网络技术、并行处理技术和高性能计算机系统等信息技术的基础上发展起来，是这些技术更高层次的集成和渗透"虚拟现实的主要技术包括：（）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，应用动态环境建模技术能获取$"实际环境的三维数据，并根据需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型"（）实时三维图形生成技术目前，三维图形的生成技术已较成熟，而关键是如何满足实时性的要求#""为了达到实时的目的，至少要保证图形的刷新频率不低于$