虚拟现实课件_第8章(教师-王洪群)

1、1,虚拟现实技术,讲课老师： 王洪群,whq_,2,第八章 虚拟现实的实际应用,对虚拟现实的一些直观印象,传统的VR的应用,新型的VR的应用,3,对VR的一些直观印象及课程回顾,（1）我们在第二章介绍了一些输入设备,Bringing 3D to life (视频vc2.1),第二章ppt,The 6-dof cubit mouse (视频vc2.2),手势接口：CyberGlove使用了许多线性弯曲传感器，集成了电子张力测量器，安装在弹性尼龙弯曲材料上,The CyberGlove (视频vc2.3),三维位置跟踪器：InterSense IS-900 超生混合惯性跟踪器,漫游和操纵接口：Cu

2、bit Mouse是使用索引运动的操纵接口在其立方体盒中包含Fastrack跟踪器（交流）、三个正交的平移杆和六个可编程的控制按钮。,4,（2）我们在第三章介绍了一些输出设备,PV290 三屏显示器 (视频vc3.1),第三章ppt,CyberTouch 手套(视频vc3.3),图形显示 设备,触觉反馈,RAVE 基于投影仪的显示器(视频vc3.2),CyberGrasp 手套(视频vc3.4),CyberForce (视频vc3.5),对VR的一些直观印象及课程回顾,单视场多屏幕显 示器：PV290使 用了三个TFT屏幕,RAVE是CAVE的更高的 版本。由四个模块组 成，每个模块都有自 己

3、的屏幕和投影仪。 用户可以灵活配置： 立方体、L型显示屏、 显示墙,CyberTouch手套提供 振动触觉反馈，共有 六个振动触觉激励器,CyberGrasp力反馈手 套，由带有22个传感 器的cyberglove改造 而成。,CyberForce力反馈系统用于模拟对象的重量和惯性,5,（3）我们在第四章介绍了VR的计算体系结构,第四章ppt,（4）我们在第五章介绍了VR的建模,第五章ppt,Pixel Lighting (Grove) (视频vc5.1),Haptic mesh (Grove) (视频vc5.2),纹理映射增强了场景的细节和真实感，这是纹理树组成的森林场景,触点网格模型，对手

4、指建模得越精确，得到得力就越真实。触觉网格得力平滑，则局部表面变形就越真实。,Crowd behavior (political demonstration) (视频vc5.3),群体行为建模，群体可以是被指导的、程序控制的、或自主的。,对VR的一些直观印象及课程回顾,6,（5）我们在第六章介绍了VR的编程,第六章ppt,WTK scene gragh (视频vc6.2),Java 3D mouse-based navigation (视频vc6.3),WTK场景图增允许同时存在多个显示窗口，用户可以看到同一个场景的多个视图，即相同的根节点，同一虚拟世界的不同部分。,Java 3D具有平台无关

5、性和高级图形API通用性。不支持跟踪器。利用Java 3D用户可以在鼠标的二维数据和跟踪器的六维数据之间建立一个“转换器”，这样鼠标就成为一个虚拟跟踪器设备。,Java 3D object control(视频vc6.4),对VR的一些直观印象及课程回顾,Ball Game (视频vc6.1),场景图不是静态的，而是通过动态变化来反映虚拟世界的当前状态。仿真过程：用户穿着带有跟踪器的传感手套试图抓一个虚拟球。,PeopleShop path control(accident scene)(视频vc6.5),PeopleShop path control(train station)(视频vc6

6、.6),PeopleShop DI-Guy Mouse based interaction control(视频vc6.7),视频显示了角色在一个事故现场中的路径。路径是通过制定的起始点、路标点和终点定义的样条曲线。PeopleShop角色沿路径漫游时候可以执行各种动作。动作被符号化表示为动作键（action bead）,可以放置在路径上。,人的模型（DI-Guy）。PeopleShop允许创建角色行为。并允许外部过程访问和改变传感器信号的值以交互地改变它们。,7,（6）我们在第七章介绍了“人的因素”,Boundry of illusion (视频vc7.1),第七章ppt,对VR的一些直观印

7、象及课程回顾,研究感觉冲突，视觉与触觉暗示冲突所产生的错觉范围。任务是压缩内置虚拟弹簧的两个活塞，以其中一个活塞作为参考。另一个活塞所反馈的触感并不完全真实。伪活塞感觉上比参考活塞硬时，其视觉上又显的比参考瘫痪软，导致用户主观上认为一样硬。因此，图形反馈可以弥补触觉信息差异。,8,传统的VR应用,虚拟解剖,传统应用,在医疗中的应用,在教育、艺术以及娱乐中的应用,在军事中的应用,内窥镜检查 (视频vc8.1),Bronchoscope支气管镜仿真器。,伤员鉴别分类和诊断,外科手术,康复训练,静脉注射 (视频vc8.2),CathSim血管内导管插入仿真器,(视频vc8.3),脚踝骨整形外科康复：

8、Rutgers大学研发的Ankle Rehabilitation,教育,艺术,娱乐,(视频vc8.4),(视频vc8.5),(视频vc8.6),(视频vc8.7),(视频vc8.8),陆军,海军,空军,VESUB(virtual enviroment for submarine ship Handing Trainning),officer on deck,简称ODD训练,指挥员训练：MRE(Mission Rehearsal Exercise)模拟的是发生在波斯尼亚的维和事件。,Airforce Training,9,新型的VR应用,VR在制造业中的应用,人机工程学,工厂设计,培训和维修,销

9、售,虚拟原型,装配验证,（1）VR在制造业中的应用,虚拟现实在制造业的很多领域都具有很大的吸引力：,10,(视频vc9.1),Task Analysis Toolkit(视频vc9.2),Cabin Ergonomic(Reaching work envelope)(视频vc9.3),虚拟原型,自由设计与验证一般在生产一个新产品的初级阶段。由设计人员用笔和纸勾勒出草图，供同僚评论，对设计进行评估。例如，FreeForm的应用。使用一个PHANToM界面来对“数字黏土”进行雕塑。软件包括一个具有图形用户界面的GHOST工具包。FreeForm已经成功地用于自行车头盔、汽车座椅、运动鞋和玩具等产品

10、地数字原型制作中。,自由设计和验证,原型设计是新产品开发过程中的一个必经阶段，原型是新产品的首次具体实现。包括：自由设计和验证、自动装配验证和人机工程学研究。,装配验证,检验产品是否可以精确装配，和是否可以容易分解和拆卸。,人机工程学分析,人机工程学分析通常是在有了一个物理原型之后，为了确认这个新产品是否简便易用而进行的。例如，人机工程学仿真软件包EDS开发的Task Analysis Toolkit，它使用宾夕法尼亚大学开发的JACK人体模型。JACK具有碰撞检测功能，并具有高级智能代理能力。,11,VR在制造业中的其他应用,例如进行工厂的布局设计、物流仿真。,工厂设计与建造,人员培训,工具

11、或零部件的操作，另一种是信息查询。例如，增强现实技术在C17军用运输机维修训练。使用到了动态文本标识和附加标识。,市场营销,通过虚拟购物对顾客的购买行为进行预测。,12,Mars Pathfinder Panorama(视频vc9.4),Supervisory Control Using Avatars(视频vc9.5),工业机器人编程有三种：手动（使用教导器）、离线编程（通常用机器人编程语言生成软件程序）、任务级编程（只告诉计算机作什么）,机器人编程,机器人遥操作,有两种类型的机器人：工业机器人、服务类机器人（远程控制）。比如，在视觉反馈中断情况下的遥操作（救火机器人）；时间延迟情况下的遥操

12、作（1997年火星Pathfinder任务就是在长时间延迟情况下进行遥操作的一个生动例子，单程延迟达20分钟。,监督控制,是一种现代遥操作技术，使用一个中间图层间接控制机器人。中间控制层包括对远方场景的虚拟再现，但并不显示实际的机器人本身。使用者看到真实的视频图象。这样，操纵者好像直接看到设备，意识不到机器人在工作。,（2）VR在机器人领域中的应用,Supervisory Control Using Avatars-Part 2(视频vc9.6),13,Volume Visualization(视频vc9.7),对地震数据的可视化与推断有助于发现新的油田。,VR在油气勘探和完善管理中的应用,体数据的可视化,传统的基