论文汇报：虚拟现实技术的研究与发展现状57.ppt

1、，课程内容，技术概论，相关技术，建模语言，发展过程，技术概念，系统特征，简要介绍，VRML发展史，系统分类，开发和应用，系统配置，VRML应用程序，研究现状，发展趋势，应用程序身临其境，应用程序体验视觉、听、触摸等感知动作使用户有沉浸在虚拟环境中的感觉，可以与虚拟环境交互，从而引起虚拟环境的实时变化，还可以通过语言、手势等自然方式实时交互。广泛的应用前景、发展过程、从50年代到70年代的VR技术。从80年代初到80年代中期，走出VR技术系统、实验室进入实际应用的阶段。从80年代末到90年代初是VR技术迅猛发展的阶段。第一阶段，5070年代，虚拟现实勘探阶段。名为Sensorama的摩托车仿真器

2、，由美国Morton Heileg于1965年开发。不仅有三维视频及立体声效果，还有刮风的感觉和街头的味道。1968年，美国计算机科学家I1E1Sutherland在哈佛大学组织中开发了第一个计算机图形学驱动的头盔显示器HMD和头部位置跟踪系统，成为VR技术发展史上的重要里程碑，为虚拟现实发展奠定了基础。第二阶段，从80年代初到80年代中期，开始形成VR技术的基本概念，从实验开始进入实用阶段。其重要标志是在：1985年Michael Mc Greevy的指导下完成的VIEW虚拟现实系统，配备了数据手套和头部跟踪器，提供手势、语言等交互手段，从而制作了Vi。其他公司(如VPL)开发用于创建虚拟现

3、实的RB2软件和数据球数据手套，以提供虚拟现实开发工具。第三阶段，从80年代末到90年代初，虚拟现实全面发展阶段。虚拟现实技术已经从实验室实验阶段转移到市场实用阶段，对虚拟现实技术的研究也从基本理论和系统配置研究转移到应用过程中面临的具体问题。在虚拟现实系统中，仅使用多种交互设备是不够的，还必须提供基本的软件支持环境，使用户能够轻松配置虚拟环境，与虚拟环境进行高级交互。系统特性，系统配置，系统分类，身临其境，分布式，身临其境VR系统，身临其境VR系统提供完全身临其境的体验，让用户完全沉浸在虚构世界中。通常，关闭参与者的视觉、听觉和其他感官，提供新的虚拟感官空间。使用空间位置追踪位置追踪装置、资

4、料手套、其他手动输入装置、声音装置等，让参与者有完全沉浸和投入的感觉。理想VR系统。表VR系统、表VR系统也称为窗口VR，它利用个人计算机或图形电脑工作站等设备，利用立体图形、自然交互等技术生成三维空间的交互场景。使用电脑屏幕作为虚构世界观察窗口，通过各种输入设备进行虚构世界交互。增强的VR系统，增强的VR系统简单地称为增强现实(AR)。这样，用户不仅可以看到真实世界，还可以看到叠加在真实世界上的虚拟对象。这是真实环境和虚拟环境相结合的系统，不仅可以减少构成复杂场景的开销，还可以操纵真实物体，达到真实的境界。(David assell、Northern Exposure(美国电视电视剧)、增强

5、的VR系统、增强的VR系统、增强的VR系统)增强的VR系统中虚拟对象提供的信息是用户无法通过自己的感官直接检测到的深层信息，用户可以利用虚拟对象提供的信息增强对现实世界的认识。这就是增强的VR系统。分布式VR系统、分布式VR系统(DVR)是相对通用的实例。DVR系统是VR技术与网络技术开发和结合的产物，是在网络虚构世界内通过徐璐不同物理位置的多个用户或多个虚构世界和网络连接共享信息的系统。虚拟现实技术的相关技术、标题、物理建模技术、几何建模技术、行为建模技术、环境建模技术、几何建模技术、几何建模技术和几何建模技术主要研究对象是表示和处理对象几何信息的算法建模方法，其中包括几何信息数据结构、相关

6、配置和操纵数据结构等。物理建模技术，建模技术进一步发展的产物是物理建模。也就是说，建模时必须考虑对象的物理属性。典型的物理建模技术有分形技术和粒子系统。行为建模技术、行为建模技术主要研究物体运动的处理及其行为的说明，展示了虚拟环境中建模的特点。实时3D图形渲染技术、基于几何体的实时渲染技术、在硬件方面使用高性能计算机以允许30帧/秒以上刷新3D图形显示，除此之外，还必须选择相应的算法(即减少图形系统处理的多边形数)以降低场景的复杂性。为了加快当前3D场景的动态显示速度，降低场景复杂性的常用方法包括预测计算、脱机计算、场景块、可见移除、详细层次模型等，2脱机计算VR系统是更复杂的系统，因此可以在

7、实际应用程序中尽可能预先计算的数据并存储在系统中，从而加快运行时的速度。3“分割场景”将复杂场景分为几个几乎不可见或完全不可见的子场景。这样可以有效地减少在特定时间点需要看到的多边形数，从而降低场景的复杂性。4显示隐藏牙齿方法仅显示当前“可见”的场景。如果只能看到整个场景的一小部分，则仅显示该场景，这样可以大大减少要显示的多边形数。但是，如果用户“看到”的场景更复杂，则牙齿方法无效。5细节层次模型所谓的细节层次模型(Level Of Detail，LOD)是使用描述方法获得的一组模型，这些方法对同一场景或场景中的对象具有徐璐的不同细节。实时绘制时，徐璐对场景中的其他对象或对象的其他部分使用其他

8、详细说明方法。基于图像的实时渲染技术、基于图像的渲染技术(IBR)可以将接近视点或视线方向的屏幕平移、插值和变换为字典老师场景屏幕，从而从当前视点快速获得场景屏幕。目前，基于图像的绘制技术主要包括两个茄子1全景图技术2图像插值和视图转换技术、全景图技术、全景图技术、全景图技术、全景图技术、全景图技术、全景图技术、全景技术、全景技术、全景技术、全景技术、全景技术、全景技术、全景技术、全景技术、全景技术、全景技术、全景技术、全景技术，图像插值和视图转换技术，研究人员根据从徐璐其他观察点拍摄的图像，交互提供或自动获得两个相邻图像之间的对应点，或使用插值或视图转换获取对应于其他点的图像，并生成新视图。

9、根据牙齿原理，多点漫游要求、3D虚拟声音的显示技术、3D虚拟声音的概念：VR系统的3D、3D虚拟声音的特征：1全方位3D位置特征2 3D实时跟踪特征3投入度和交互、语音识别和合成技术：语音识别技术(ASR)是指将人说的语音信号转换为计算机程序可识别的字符信息，从而识别说话者语音识别过程通常包括参数提取、参考模式构建、模式识别等过程。手势识别、面部表情识别、眼动追踪、触觉、力反馈检测技术、自然交互和检测技术、手势识别、手势识别系统取决于输入设备。主要分为基于数据手套的识别和基于视觉(图像)的手语识别系统。基于数据手套的手势识别系统是使用数据手套和空间位置跟踪位置跟踪装置捕获空间运动的轨迹和计时信

10、息，以检测手的位置、方向、手指弯曲等更复杂的手的动作。根据牙齿信息可以对手势分类，所以更加实用。面部表情识别，在VR系统中人的面部表情的相互作用，目前是一种不太成熟的技术。典型的人脸检测问题可以描述为给定的静止图像或动态图像序列在未知图像背景下对可能的脸进行分割、提取和确认。检测到脸部后，提取脸部特征。眼动追踪、眼动追踪技术的基本工作原理是利用图像处理技术锁定眼睛的特殊相机，通过摄取人的角膜和瞳孔反射红外线，持续记录视线变化，记录和分析视线追踪过程。视线跟踪技术可以弥补头部跟踪技术的缺点，简化传统交互过程的步骤，使交互更加直接。因此，现在常用于军事领域(如飞行员观察记录等)、阅读和残疾人交互等

11、。触觉、力反馈检测技术、触觉、力反馈检测技术利用先进的技术手段将虚拟物体的空间运动转化为特殊设备的机械运动，同时使用户感受到物体的表面纹理，体验到真实的力和方向感，从而利用新的人机交互介面“作用力和反作用力”原理获得传递力，为了保证碰撞检测技术、1碰撞检测的要求虚构世界可靠性，必须具有碰撞检测高的实时性和准确度。根据所谓的实时、视觉显示器要求，碰撞检测速度通常至少要达到24次/秒，根据触觉要求，碰撞检测速度至少要达到300次/秒才能保持触觉交互系统的稳定性，达到1，000次/秒才能达到平滑的效果。准确度的要求取决于实际应用中VR系统的要求。例如，在小区漫游系统中，只要接近模拟冲突，无论实际上是

12、否发生冲突，只要两个对象之间的距离相对接近，就可以认为发生了冲突。近似计算发生的碰撞位置。2冲突检测实现方法由于对象本身的模型可能很复杂，因此直接使用对象的原始模型来检测两个对象的冲突。计算量还是太大了。加速两个物体间精确碰撞检测的传统碰撞检测算法(层次边界框方法和空间分解方法)可分为两大类茄子。，虚拟现实建模语言VRML，VRML的发展史：1994年五月，第一届网络国际会议，专家发表的对在网络上运行三维世界的研究引起了广泛的讨论。仅几个月后，1994年十月VRML1.0规格正式发布。此后，许多专家和企业积极投身于VRML的推广和研究，尤其是VRML技术团队(VAG)的不懈努力下，VRML牙齿

13、迅速发展。1996年正式确定了VRML2.0规格。ISO于1998年1月正式确定为国际标准的VRML是我们现在常说的VRML97。VRML应用程序节目、VRML集成了2D和3D图像技术、动画技术和多媒体技术，以通过网络快速发展创建交互式虚拟空间。通过VRML技术与其他电脑技术的结合，在web环境中创建虚拟城市、虚拟校园、虚拟图书馆和虚拟商店不再是幻想类型。例如，在电子购物中，用户在虚拟商店中感受到的不再是简单的图片，而是与真实商品一样真实的纹理。VRML文件的基本属性、1VRML文件的基本特征节点(Node)和域(Field) VRML文件的扩展名wrl，以及文件中两个最重要的茄子基本元素是“

14、节点”(Node)和“域”(Field)。节点是VRML文档的基本组成单元，VRML使用节点描述对象的一个方面，如图形、材质、颜色等。2事件和路由选择实际环境中，事物通常会随时间变化。例如，物体的颜色会随时间而变化。这种现实在VRML中通过“事件”(Event)和“路由选择”(Route)概念反映出来。3VRML的一般语法结构，4VRML的空间坐标和测量单位在实际环境中构成场景的形状有大小差异，物体之间徐璐有不同的相对位置，形状有旋转、移动等行为，因此VRML使用空间直角坐标系来确定形状的位置，并用特定测量单位定量表示其长度。在VRML场景中，空间正交坐标符合右手螺旋法则。也就是说，如果右手四

15、个手指在x方向和y方向上移动，则拇指方向为z方向。默认情况下，x坐标向右为正，y坐标向上为正，z坐标指向观察者。在VRML中，长度和坐标的测量单位是以VRML单位测量的，简单地说就是单位。牙齿书为了使叙述简洁，省略了单位这个字。虚拟现实技术的研究现状、电脑开发提供了计算工具和分析工具，从而产生了很多新的问题解决方法。虚拟现实技术的产生和发展也是如此。摘要国内外虚拟现实技术主要包括三个茄子研究领域。也就是说，通过计算图形来构建实时三维视觉效果。利用虚构世界观测介面建设虚拟现实技术加强科学计算技术等方面的应用。虚拟现实技术研究现状、美国研究现状、欧洲研究现状、日本研究现状、国内研究现状、VR技术、虚拟现实技术发展趋势、虚拟现实技术在城市规划、军事等领域的应用，导致了虚拟现实技术的建模和绘制方法、交互方式、系统构建方法等的提出，为了满足这些新的需要，近几年来虚拟现实相关技术研究“低成本、低成本”主要包括：动态环境建模技术、实时3D图形生成和显示器技术、自适应智能人机交互设备开发、文本、虚拟环境构建是VR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3D数据，根据需要构建适当的虚