虚拟现实技术的发展及其在军事领域中的应用
虚拟现实技术的发展及其在军事领域中的应用
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摘要：虚拟现实是人类在探索自然过程中创造形成的一种用于认识自然、模拟自然,进而更好地适应和利用自然的科学方法和技术。文中在分析虚拟现实全过程的基础上,对虚拟现实技术的发展历程进行了阶段性概括，介绍了国内外研究现状并指出了国内外研究差距和现阶段研究热点。然后对虚拟现实技术的人机交互及设备进行概括介绍并以虚拟现实技术在军事演练领域上的应用为例论述了虚拟现实在该领域的研究成果和发展趋势; 最后指出虚拟现实需要进一步致力研究解决的若干理论和技术问题。
关键词：虚拟现实技术；人机交互；军事演练
1 引言
虚拟现实（virtual reality，VR）是以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互作用、相互影响，可以产生亲临对应真实环境的感受和体验。虚拟现实是人类在探索自然、认识自然过程中创造产生，逐步形成的一种用于认识自然、模拟自然，进而更好地适应和利用自然的科学方法和科学技术。
虚拟现实（virtual reality，VR）技术，是20世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术。它融合了图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体技术、传感器、网络以及并行处理技术等多个信息技术分支的最新发展成果，为创建和体验虚拟世界提供了有力的支持，从而大大推进了计算机技术的发展。VR技术的特点在于，由计算机产生一种人为虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机构成的三维空间，或是把其他现实环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”，从而使得用户在多种感官上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。
VR技术一经问世，人们就对它身临其境的真实感和超越现实的虚拟性的追求，以及建立的个人能够沉浸其中、进出自如并具有交互作用的虚拟世界产生了浓厚的兴趣。因此，有关人士认为：20世纪80年代是个人计算机的时代；90年代是网络、多媒体的时代；21世纪初则将是VR技术的时代。
2 国内外研究现状
2.1国外研究现状
VR概念、思想和研究目标的形成与相关科学技术，特别是计算机科学技术的发展密切相关，经历了几个阶段。1929年Link E.A.发明了一种飞行模拟器，使乘坐者实现了对飞行的一种感觉体验，可以说这是人类模拟仿真物理现实的初次尝试。其后随着控制技术的不断发展，各种仿真模拟器陆续问世。1956年，Heileg M.开发了一个摩托车仿真器Sensorama，具有三维显示及立体声效果，并能产生振动感觉。他在1962年的“Sensorama Simulation”专利已具有一定的VR技术的思想[1]。电子计算技术的发展和计算机的小型化，推动了仿真技术的发展，逐步形成了计算机仿真科学技术学科。
1965年，计算机图形学的重要奠基人Sutherland[2]博士发表了一篇短文“the ultimate display”，以其
敏锐的洞察力和丰富的想象力描绘了一种新的显示技术。他设想在这种显示技术支持下，观察者可以直接沉浸在计算机控制的虚拟环境之中，就如同日常生活在真实世界一样。同时，观察者还能以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互，如触摸感知和控制虚拟对象等。
Sutherland的文章从计算机显示和人机交互的角度提出了模拟现实世界的思想，推动了计算机图形图像技术的发展，并启发了头盔显示器、数据手套等新型人机交互设备的研究。
1966年，Sutherland I.E.等开始研制头盔式显示器（head mounted display,HMD），随后又将模拟力和触觉的反馈装置加入到系统中。1973年，Krueger M.提出了“Artificial Reality”一词，这是早期出现的VR词语。由于受计算机技术本身发展的限制，总体上说20世纪六、七十年代这一方向的技术发展不是很快，处于思想、概念和技术的酝酿形成阶段。
进入20世纪80年代，随着计算机技术，特别是个人计算机和计算机网络的发展，VR技术发展加快。这一时期出现了几个典型的VR系统，1983年美国陆军和美国国防部高级项目研究计划局（DARPA）共同制定并实施SIMNET（Simulation Networking）计划，开创了分布交互仿真技术的研究和应用。SIMNET的一些成功技术和经验对分布式VR技术的发展有重要影响。1984年,MeGreevy M.和Humphries J.开发了虚拟环境视觉显示器，将火星探测器发回地面的数据输入计算机，构造了三维虚拟火星表面环境。此外还有VIDEOPLACE、VIEW等。这些系统的开发推动了VR理论和技术的研究。
1986年，Fisher等[3]发表VR系统方面的论文。1957年，Foley [4]在具有影响力的《Scientific American Magazine》上发表了“Interfaces for advanced computing”。该杂志还发表了报导数据手套的文章，引起人们的关注。1989年，美国VPL公司的创立者Lanier J.提出了Virtual Reality一词，很快这一词语被研究人员普遍接受，成为这一科学技术领域的专用名称。
20世纪90年代以后，随着计算机技术与高性能计算、人机交互技术与设备、计算机网络与通信等科学技术领域的突破和高速发展，以及军事演练、航空航天、复杂设备研制等重要应用领域的巨大需求，VR技术进入了快速发展时期。
1990年在美国Dallas召开的SIGGRAPH会议上，对VR技术进行了讨论，提出VR技术研究的主要内容是实时三维图形生成技术、多传感器交互技术，以及高分辨率显示技术等。
1993年，Heim[5]提出“VR是一种在效应上而不是事实上真实的事件或实体”，同时刻画VR的7个特征:模拟性、交互作用、人工现实、沉浸性、遥在、全身沉浸和网络通信。1994年，Burdea等[6]出版了《Virtual Reality technology》一书，在书中他们用3I（immersion ,interaction ,imagination）概括了VR的基本特征。
一批用于VR系统开发的软件平台和建模语言开始出现。1989年Quantum 3D公司开发了OpenGVS、1992年Senses公司推出WTK。1994年3月，在日内瓦召开的第一届WWW 大会上，首次提出了VRML，开始了相关国际标准的制定。
2.2 国内研究现状
我国关于计算机建模与仿真的研究开展较早，大体上在20世纪70年代初，主要集中在航空航天领
域。90年代初我国一些高校和科研院所的研究人员从不同角度开始对VR进行研究。1996年出版了第一部关于VR的著作[7]和发表了综述文章[8]。国家科学技术部、国家自然科学基金委员会等开始对VR 领域的研究给与资助。国家“863”计划在1996年将“分布式虚拟环境”确定为重点项目，实施了DVENET 计划。
十多年来，我国北京航空航天大学、浙江大学、清华大学、北京大学、国防科技大学、北京理工大学、武汉大学、山东大学、北京师范大学、电子科技大学、中国科学院计算技术研究所、自动化研究所、中国航天科工集团第二研究院等高等院校、科研院所，以及其他许多应用部门和单位的科研人员进行了各具背景，各有特色的研究工作[9-17]。在VR理论研究、技术创新、系统开发和应用推广方面都取得明显成绩，我国在这一科技领域进入了发展的新阶段。
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，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方面开发出了部分硬件，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究论坛，可以提供实时三维动态数据库，虚拟现实演示环境，用于飞行员训练的虚拟现实系统，开发虚拟现实应用系统的开发平台，并实现与有关单位的远程连接；在利用虚拟现实技术进行装备的维修训练中进行了研究，在这方面河北石家庄军械学院、武汉大学也进行了研究。
浙江大学CAD/CG国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统，该系统采用了层面迭加的绘制技求和预消隐技术，实现了立体视觉，同时还提供了方便的交互工具，使整个系统的实时性和画面的真实感都达到了较高的水平。另外，他们还研制出了在虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法。
哈尔滨工业大学计算机系已经成功地虚拟出了人的高级行为中特定人脸图像的合成，表情的合成和唇动的合成等技术问题，并正在研究人说话时头势和手势的动作，话音和语调的向步等。
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。并在产品设计和制造过程的计算机仿真方面做了进一步研究。
西安交通大学信息工程研究所对虚拟现实中的关键技术——立体显示技术进行了研究。他们在借鉴人类视觉特性的基础上提出了一种基于JPEG标准压缩编码新方案，并获得了较高的压缩比、信噪比以及解压速度，并且己经通过实验结果证明了这种方案的优越性。
北方工业大学CAD研究中心是我国最早开展计算机动画研究的单位之一，中国第一部完全用计算机动画技术制作的科教片《相似》就出自该中心。关于虚拟现实的研究已经完成了2个“863”项目，完成了体视动画的自动生成部分算法与合成软件处埋，完成了VR图像处理与演示系统的多媒体平台及相关的音频资料库。
由于VR的学科综合性和不可替代性，以及经济、社会、军事领域越来越大的应用需求，2006年国务院颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将VR技术列为信息领域优先发展的前沿技术之一。2007年科技部正式批准依托北京航空航夭大学建设虚拟现实技术与系统国家重点实验室。
3 虚拟现实的交互方式及其设备
VR人机交互是用户在虚拟环境中操作各种虚拟对象、获得逼真感知的必要条件，主要涉及人与虚拟环境之间互相作用和互相影响的信息交换方式与设备。VR人机交互与计算机系统的人机交互具有十分密切的关系，既有一些共同的方式，也有明显的独特之处。计算机系统的人机交互强调人与计算机之间的信息传递，而VR的人机交互强调人与虚拟环境之间的感知传递。逼真虚拟场景显示、真实感触/力觉感知、三维空间方位跟踪、交互行为信息交换等已经成为VR系统中人机交互技术的重要内容。相对而言，VR的人机交互要求更高的自然性和真实感。
研究表明，人获取的信息70 %、80 %来自视觉，因此视觉系统是VR最重要的感知通道。同时，虚拟场景的可感知也是用户在虚拟环境中进行人机交互的先决条件，所以场景显示方式及其设备是VR 系统中人机交互的基本组成部分。本小节主要概述头盔式、桌面式、投影式和自由立体显示方式及其设备。
3.1 头盔式显示
自头盔式显示系统HM D问世以来，一些VR系统常使用头盔式显示方式为用户呈现三维虚拟场景。非透视式头盔显示系统将2个显示器安装于头盔内部靠近眼睛的位置，HMD随头部的运动而运动，HMD 的位置跟踪器可以实时检测头部的位置和方向，计算机根据头部位置和方向在HMD的显示器上绘制当前视点下的场景。由于用户只能看到非透视式显示器上计算机生成的三维场景，容易产生沉浸感，但也存在容易引起眼睛疲劳、眩晕等问题。
透视式头盔显示器是增强现实系统经常使用的人机交互设备。其中，视频透视式头盔显示器利用安装在头盔前部的双目摄像机获取真实环境信息，计算机在摄像机视频中实时叠加数据、文字、图形等信息，使用户可以通过安装在眼镜前部的显示器，感知虚拟几何对象和真实环境视频融为一体的增强现实场景。另一方面，光学透视式头盔显示器利用安装在眼镜前部的双目光学合成器获取真实环境信息，用户既可以透过光学合成器观察到周围的真实环境，又可以观察到计算机产生的数据、文字、图形等信息。
3.2 桌面式显示
桌面是许多用户习惯和需要的一类工作环境。桌面式显示系统将虚拟环境的场景图像投影到水平放置的显示设备上，使用户能够在工作台的水平面上完成交互操作。桌面显示系统主要由工作台、投影机和计算机组成。工作台包括反射镜和桌面显示屏，投影机将计算机生成的场景图像投射到反射镜，反射镜再将场景图像反射到显示屏。显示屏的场景图像既可以表现三维虚拟对象，也可以呈现可操作的系统工具和界面菜单。
借助于立体眼镜，多个用户可以感知虚拟环境的立体三维场景，并且桌面显示系统的跟踪设备可以确定用户的视点位置和方向。从显示特点和应用效果来看，桌面显示系统比较适用于电子图表绘制和数字化设计、教师操作虚拟对象进行讲解和示范、网络环境下多用户协同工作等，但是桌面显示系统产生
的三维虚拟场景沉浸感不强。
3.3 投影式显示
CV AE（cave automatic virtual environment）投影式显示系统是一种典型多面投影的虚拟场景显示系统，可以容纳多个用户同时感受逼真的立体虚拟场景。CAVE系统将多个投影显示屏作为虚拟场景在不同方位的显示“面”，利用3个以上、彼此相连的显示“面”构成“洞穴”形状的立方体，立方体的边长一般大于3m，显示“面”可以包括天花板、地板和多个墙体。投影仪一般安装在“面”的外部。能够将计算机生成的虚拟场景图像投影到各个“面”的屏幕上。CV AE投影式显示系统可以为用户呈现前、左、右、上、下方向的立体虚拟场景，能够使用户获得逼真的视觉感知、“沉浸”于虚拟环境，但是系统的应用和普及经常受到高价格、大场地等因素的限制。
相对而言，墙式投影拼接显示系统是一种比较经济、易于推广的虚拟场景显示方式。一般由计算机、大屏幕、融合器和多个投影仪组成，能够通过环形或柱形大屏幕、两个以上的投影仪呈现宽视场的立体虚拟场景。其中，融合器是墙式投影拼接显示系统的关键组成部分，能够无缝拼接不同显示通道的图像信息。
互动感应投影显示系统是增强现实系统需要的人机交互方式，例如: 将虚实结合的雪山和草地场景投影到地面，利用摄像机获取用户的脚步信息，当用户走过地面上显示的“雪地”时，可以沿着行走路线留下清晰的虚拟脚印。
3.4 自由立体显示
无论头盔显示，桌面显示还是投影显示方式，都需要借助必要的立体显示设备（如立体眼镜）使用户获得虚拟场景的立体感知。由于用户佩戴这些立体显示设备时总是会有一些不适的感觉，因此人们开始研究多种“自由”立体显示方式及其设备，使用户不需要佩戴任何器具直接感受虚拟场景的立体效果。在2007年SIGGRAPH会议上展示的一种自由立体。显示器能够较好地呈现三维模型的立体效果[18]，用户可以在显示器的3600范围内感受自由立体式三维虚拟场景，并可借助交互设备操作自由立体显示器呈现的三维虚拟物体。
4 虚拟现实技术在军事领域的应用
4.1 虚拟现实技术主要应用方向
任何一种科学技术都有其产生的背景，也都有其真正适用、能够发挥作用的领域。VR的本质作用就是“以虚代实”、“以科学计算代实际实验”，因此，有专家认为VR对工程应用的作用就如同数学对干物理的作用。VR通过沉浸、交互和构想的3I特性能够高精度地对现实世界或假想世界的对象进行模拟与表现，辅助用户进行各种分析，从而为解决面临的复杂问题提供了一种新的有效手段。因此VR从产生之初就受到许多行业，特别是一些需要消耗大量人、财、物，以及具有危险性的应用领域的高度关
注，如在军事、航空航天等领域研制了分布式虚拟战场环境和哈勃望远镜的维修训练系统等，并取得成功，令人瞩目。日前，除上述领域外，VR被广泛应用于公共安全、工业设计、医学、规划、交通和文化教育等行业和部门，开发建立了多种类型的应用系统，产生了巨大的经济和社会效益。
一般来说，VR在不同领域的应用主要集中在培训与演练、规划与设计、展示与娱乐3个方面。其中，培训与演练类系统的特点是对现实世界进行建模，形成虚拟环境以代替真实的训练环境，操作人员可以参与到这一环境并达到与真实环境中训练相近的效果;规划与设计类系统的特点是对现实中尚不存在的对象和尚未发生的现象进行逼真模拟、预测和评价，从而使计划、设计更加科学合理;展示与娱乐类系统的特点是将真实或虚构的事物进行模拟，通过传媒和人们的参与达到观赏和娱乐的目的。
4.2 军事领域
军事仿真训练与演练是VR技术最重要的应用领域之一，也是VR技术应用最早、最多的一个领域。美国国防部将VR技术列为21世纪保证美军优势地位的7大关键技术之一。将VR技术应用干军事演练，带来了军事演练观念和方式的变革，推动了军事演练的发展。
1983年美国陆军和美国国防部高级项目研究计划局（DARPA）共同制定并实施了SIMNET计划[19]。可以说，SIMNET是最早的真正意义上的分布式虚拟环境。此后20多年，随着计算机技术、网络技术等构造分布式虚拟环境所需关键技术的高速发展，以及军事仿真训练需求的不断提高，用于军事仿真训练的分布式虚拟战场环境也发生了巨大变化。图1给出了不同时期有代表性的、具有里程碑意义的分布式虚拟战场环境系统。
图1 不同时期有代表性的分布式虚拟战场环境系统
SIMNET将分布于美国和德国的n个基地，包括约260辆坦克、战车仿真器、指挥中心通过计算机网络连接起来，进行各种复杂战术任务的综合训练，演示人在回路仿真器在作战环境下的功能和性能。
总结SIMNET研究、开发和应用过程中积累的经验，美国军方和工业界在SIMNET基础上，共同倡导并着手建立异构型网络互联的分布交互仿真系统，把它做为美国面向21世纪的一种信息基础设施，并着手在各兵种开展各种高级概念技术演示项目ACTD（advanced concept technology demonstration）的研究开发。这种ACTD项目有几十个，典型的有:美国海军开发的用于训练各类船员操纵设备和舰长海战指挥能力的训练系统BFTT（battle force tactical training system），美国Wright Patterson空军基地开发的主要用于电子战建模、测试与评估的系统JMASS（joint modeling and simulation system），美军TMA 投资，并由仿真、训练与设备司令部STIR-COM管理的训练系统CATT（combined arms tactical trainer），用于进行战术对抗演练，训练各兵种营以下级别的指挥人员。
当单兵种虚拟战场环境发展到一定规模与水平后，美国军方开始研制具有一定规模的多兵种联合作战综合演练环境。从1994年起，美国DARPA和美军大西洋司令部USACOM联合开展了高级概念技术演示项目ACTD STOW（synthetic theater of war）的研究开发。STOW的目的是研究武器仿真平台或实体级分布式虚拟战场环境在达到一定规规模后，支持战术演练、训练指挥与参谋人员的效果，以及用演练结果评价作战计划的可能性。
STOW97是STOW计划的一个重要里程碑。1997年10月举行了STOW一97联合演练，在美国的一个先进的A TM广域网络DSI（defense simulation internet）上进行。海陆空等多家单位开发的仿真实体参与了同一联合仿真演练任务，参演实体数目达到370个左右，对象800个以上。在STOW的研究开发中，其体系结构STOW-A（STOW-achitecture）也受到重点关注。STOW-A的任务是使军队能够在分布式无缝交互环境中进行操作，并与C4ISR系统进行衔接。
STOE是一个高级概念演示系统，JSIMS（joint simulation system）[20]则是美国国防部2003年完成的一个以STOW为技术基础、支持多兵种联合军事仿真演练的分布式虚拟战场环境系统ISMS可以为美军海、陆、空、空间和特种部队各兵种提供战争各个阶段战争动员、战役、战术部署、补给与重新部署等）不同任务的联合仿真训练与演练支持。
WARSIM是21世纪的新一代战争模拟系统，满足JSIMS陆军部分的需求，并提供一个逼真的联合战争空间环境，包括：军团战斗模拟（CBS）训练、战术智能模拟（TACSIM）和陆军部分的战争综合演练场（STOW-army）。采用了聚合类仿真协议ALSP，将构造性虚拟实体与虚拟战场环境结合起来支持训练和演练。
2004年，美军联合作战司令部提出在军事转型形势下军事作战模拟和训练所面临的需求和任务，强调必须建立基于VR和虚实结合的生动、逼真、构造性的训练环境。2005年11月美国军方完成了一次新的代号为“虚拟之旗2006”[21]的全美范围的虚拟军事演练，这次演练在全美联网的虚拟环境中完成，30余架飞机的机组人员可以在各自的基地参与习。2006年4月由美国陆军和联合作战司令部共同组织进行了采用了虚实结合的“统一探索2006军事演练[22]。
军事仿真演练也是我国VR应用较早的领域。从1996年开始，在“863”计划的资助下，以北京航空航天大学为系统集成单位，联合国内多家单位，持续开展了分布式虚拟环境DVENET的研究开发工作，并取得一定成果[23]，DVENET主要由环境系统和一系列开发工具组成。为了验证DVENET的支撑能力，测试其可靠性和稳定性，开发了一个基DVEN ET的军事演练概念演示系统“飓风2000”。“飓风
2000”包括潜艇海战、舰船登陆和坦克连进攻战斗等内容。
目前，军事领域仍然是VR技术应用最迫切、应用系统开发最多的领域之一，随着美军未来作战系统FCS（future combat system）概念的提出以及各种新装备的研制，对于如何利用VR 技术进行新装备下的平台级和协同式训练提出了更高的要求，这也必将对VR技术的研究产生新的更大的推动。
5待研究的科学问题
经过多年发展，VR的研究取得了重要进展，特别是一些成功应用范例令人信服地说明了VR独特的、无可替代的地位和作用。但是无论从国际上VR研究现状和发展趋势分析，还是我们自己多年来在这一领域的研究实践，都突出表明这一科学技术领域仍存在一系列有待解决的根本性理论问题和关键技术间题，这些间题的任何突破都会导致V R 技术的巨大发展及实用化程度的大幅度提高。
问题1 复杂逼真虚拟环境的构造与海量数据管理
目前虚拟环境的构造方法有数学建模和复制现实两大类，它们具有各自的优点和固有的局限，一般来说，前者三维特性突出，后者逼真程度高。随着VR应用的不断深化，对虚拟环境复杂性和逼真性的要求也越来越高。解决这一问题是V R建模研究重要任务。这一方面有赖计算机及专用处理部件性能的进一步提高;研制精度、效率更高、甚至智能化的复制设备;开发更完善、自动化程度更高的建模工具;同时寻找尽可能结合上述两类方法、体现两类方法优点的虚拟环境构造方法也是解决这一问题的一条途径。复杂逼真虚拟环境拥有集中或分布存储的海量数据，这些海量数据的有效调度、检索和维护是具有挑战性的问题。
问题2 虚拟景物和真实景物的融合
虚拟景物和真实景物的融合，包括在动、静态真实场景画面中融入虚拟景物和在虚拟环境中融入动、静态真实景物。增强现实技术的研究目标就是要解决这一问题。这一方向有数据融合、模型融合等许多理论问题和虚实景物的准确三维注册、虚实景物的空间遮挡关系、虚实光照效果的融合处理等关键技术问题需要突破，一系列专门工具和支撑平台也有待开发。
问题3 人机交互的机制与沉浸
用户对虚拟环境体验全过程中的操作、信息发布、信息获取与传递等要与在真实环境中的感觉相似，也就是具有沉浸感，这与人机交互的机制密切相关。人机交互机制涉及人机交互方式、人机交互设备和人机交互信息处理等几个方面。人机交互的自然化和智能化是这一领域追求的目标今后的发展，一是提高现有人机设备的有效性、精确性; 二是增加用户交互的移动性，使人机交互更为适人化，如借助可穿戴计算机、个人数字助理与虚实融合环境交互; 三是探索基于新概念的人机交互设备，如基于全息信息的立体显示等; 四是提高人机交互的智能水平，如机器的识别理解等。这些问题研究的突破将进一步提高人机交互的自然化和沉浸感。
人机交互的沉浸感与虚拟环境的逼真性和实时性密切相关，这类似于算法的时间和空间效率，具有定的对偶性，或者说两者测度的乘积在一定水平一就是一个常量。这时就需要根据实际需求对两者进行权衡。
6总结与展望
目前，尽管虚拟现实系统的硬件设备还比较昂贵，虚拟现实技术尚未能普及。但是，随着虚拟现实技术的不断发展和完善以及硬件设备价格的不断降低，我们相信。虚拟现实技术最终会在各个领域广泛应用并发挥其重要作用。
过去的10年，VR在理论研究、技术创新、系统开发和应用推广方面都取得重要进展，显示出巨大的发展潜力和广阔的应用前景，我国在这一科技领域也进入了发展的新阶段，VR技术已经成为我国信息科学技术发展的国家目标。同时VR研究领域仍然存在大量有待解决的问题和难题，而且还在不断产生新的理论和关键技术问题，这些间题的突破会导致VR技术的更大发展。今后的10年将是这些间题逐步解决和突破的10年，也将是VR在我国推广应用，产生巨大经济、社会效益的10年。VR是一个充满活力和挑战的科学技术领域，希望越来越多的计算机科学工作者加人VR研究开发队伍，为我国在这一重要的科学技术领域达到国际领先水平作出贡献。
参考文献
[1] Heilig M L. Sensorama simulator: US, US3050870[P]. 1962.
[2] Sutherland. The Ultimate Display[C]// Proceedings of the IFIP Congress. 1965:506--508.
[3] Fisher S S, Mcgreevy M, Humphries J, et al. Virtual environment display system[J]. Acm Workshop Ond Interactive Graphics
October, 1987, 1:77-87.
[4] Foley J D. Interfaces for advanced computing[J]. Scientific American, 1987, 257(4):126-135.
[5] Heim M. Metaphysics of Virtual Reality[J].Oxford: Oxford University Press, 1993
[6] Burdea G, Coiffet P. Virtual Reality Technology[J]. Presence Teleoperators & Virtual Environments, 1992, 12(6):663-664.
[7] 汪成为.灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及应用[M].北京:清华大学出版社,1996.
[8] 赵沁平, 怀进鹏. 虚拟现实研究概况[J]. 计算机研究与发展, 1996(7):493-500.
[9] 黄柯棣, 刘宝宏, 黄健,等. 作战仿真技术综述[J]. 系统仿真学报, 2004, 16(9):1887-1895.
[10] 童士海.人机交互.北京:北京大学出版社[M].2004
[11] 鲁东明, 潘云鹤. 敦煌石窟虚拟重现与壁画修复模拟[J]. 测绘学报, 2002, 31(1):12-16.
[12] 李伯虎, 柴旭东, 朱文海,等. 复杂产品虚拟样机支撑平台的初步研究与开发[J]. 计算机仿真, 2003, 20(1):4-8.
[13] 李德仁. 数字省市在国土空间规划与城镇建设中的作用[J]. 武汉大学学报:工学版, 2001, 34(6).
[14] 孙家广. 计算机图形学(第三版)[M]. 清华大学出版社, 1998.
[15] 赵沁平, 何红梅. DVENET分布式虚拟环境[M]. 科学出版社, 2002.
[16] 戴国忠.可穿戴交互计算[J].高技米通讯，2001, (7): 51-55
[17] 彭群生.计算机真实感图形的算法基础[M].北京:科学出版社，1999
[18] Debevec P E, Jones A, Bolas M, et al. Rendering for an interactive 360 degree light field display:, US8432436[P]. 2013.
[19] Pope A. The SIMNET network and protocols[C]// 1989.
[20] Dailey P S, Hutehinson T A, Fournier R F, et al. Status Report: JSIWS Environmental Tailoring Servies (JETS) Tailoring
Algorithms and Framework Assessment. 99S-SIW-154. 1999
[21] Jean G. Air Force "Virtual Flag" makes up for lost flying
hours.https://www.360docs.net/doc/c71139643.html,/issues/2007/May/AirForce Virtual.htm
[22] 统一探索2006.简氏防务周刊，2006年4月26日
[23] 赵沁平. DVENET分布式虚拟现实应用系统运行平台与开发工具[M]. 科学出版社, 2005.
虚拟现实技术简介
虚拟现实简介及行业发展前景 一、虚拟现实简介 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，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 百科内容： VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术
模拟系统。 概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。 虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。 二、虚拟现实分类 行业概况： 北京傲唯刃道科技有限公司甘健先生认为：供求关系是一个行业能否快速发展的前提。目前来看，市场需求是很大的，而供应方面却略显不足，尤其是拥有核心知识产权，专利产品及服务质量过硬的企业并不多，行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段，行业需求巨大，
虚拟现实技术及应用
虚拟现实技术旅游中的应用 2013年10月27日
虚拟现实技术在旅游业中的应用 （一）.虚拟现实技术简介: 虚拟现实技术（Virtual Reality），又称灵境技术, 为人机交互界面, 特点在于，计算机产生一种人为虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三度空间，或是把其它现实环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”，从而使得用户在视 觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉 （二）.虚拟现实技术的发展概述 1966年，美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器, 80年代初正式提出了“Virtual Reality”一词。1993年的11月,用虚拟现实技术设计波音777获得成功. 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、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。 （三）.虚拟现实的定义： 虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，它利用计算机生成 一种模拟环境，是一种多源信息融合交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真， 可借助传感头盔、数据手套等专业设备，让用户进入虚拟空间，实时感知和操作虚拟 世界中的各种对象，从而通过视觉、触觉和听觉等获得身临其境的真实感受 （四）.虚拟现实技术的四个技术特征 I.多感知性 II．存在感 III交互性 IV．自主性 （五）.虚拟现实系统主要由以下六个模块构成 1).检测模块2). 反馈模块3). 传感器模块4.) 控制模块5). 建模模块
（六）.虚拟现实技术的应用 1.虚拟旅游的概述：所谓虚拟旅游，指的是建立在现实旅游景观基础上，通过模拟或超现实景，构建一个虚拟旅游环境，网友能够身临其境般地逛逛看看。虚拟仿 真visual simulation技术的应用范围之一。应用计算机技术实现场景的三维模拟， 借助一定的技术手段使操作者感受目的地场景。 2.它的方式大致是: 虚拟现实技术系统营造虚拟旅游环境,旅游者首先通过网 络平台上, 运用某些设备完全进入虚拟环境中, 并可根据需要利用多种交互设备(如头盔、数据手套和数据服等) 来驾驭该环境, 同时用于操作该环境中的物体(如山水、园 林建筑、植物等) ; 在虚拟环境中, 旅游者还可参与发生的事件,或与其他参与者(旅 游者等) 相互交流; 当虚拟旅游结束时, 旅游者可以自主地退出虚拟旅游环境返回到 现实环境中来。 3.虚拟旅游的发展现状: 依托于虚拟现实技术和信息技术发展起来的虚拟旅游，是旅游业的一次科技革命，目前主要应用于旅游景区、饭店及会展的营销。 和虚拟现实技术在旅游业发展中的应用 万维网地理信息系统（WebGIS）指基于Internet平台，客户端应用软件。采用WWW协议运行在万维网上的地理信息系统。WebGIS可以最大限度的满足旅游政府部门，旅游企业，旅游者不同的需求 首先利用WebGIS的电子地图支持功能实现地图的生成，管理，显示，和网路共享，然后利用旅游专题数据库储存的景区地形数据和建筑，道路等矢量数据，以及相应的 纹理图片，实景图像，音频视频等多媒体数据资料，通过应用虚拟现实建模语言 （X3D,VRML）建模生成逼真的虚拟旅游景区三维场景或全景图像。 利用虚拟现实技术，旅游相关部门和企业能够把本地区具有代表性的景点（园林 古迹，山水人家，寺庙等）数字化，虚拟化到网络上去，供旅游咨询者通过浏览器下 载和浏览，实现在线的虚拟现实旅游，在虚拟化旅游场景中，旅游者可以任意地在其 中漫游，如以鸟的方式俯视景区全景，或者以走动，飞行等不同的方式从上下左右任 意角度进行游览，或者走进建筑物，甚至能够潜入海底世界。旅游者还可以在进行虚 拟旅游的同时，免费听到幕后“导游者”悉心的介绍，这将给旅游者以全新的旅游体验，无疑会比文字，图片之类的广告更吸引，更有效果。
虚拟现实技术及其在教学中的应用
２００７．２ 73 虚拟现实技术及其在教学中的应用 李科峰 湖南省第一师范学校 湖南 ４１０００２ 摘要：将虚拟现实技术应用到教学中，能够更好地满足教学中情景化及自然交互性的要求，学生可以亲身探索不能到达的环境，观察现实中难以观测的现象，更重要的是教师可以简化现实世界中过于复杂的细节，从而可以更好的突出事物的特点，随着该技术在教学应用中的不断研究开发，它在教育领域内将有着极其巨大的应用前景。 关键词：虚拟现实；教学；应用 ０ 引言 虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支。它生成的视觉环境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的。可以预言，虚拟现实技术将是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的“明星”技术。 虚拟现实（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）又称灵境技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和体会。 虚拟现实技术的出现实际是计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果。以虚拟现实技术为代表的新型人机交互技术旨在探索自然和谐的人机关系，使人机界面从以视觉感知为主发展到包括视觉、听觉、触觉、力觉、嗅觉和动觉等多种感觉通道感知；从以手动输入为主发展到包括语音、手势、姿势和视线等多种效应通道输入。 １ 虚拟现实技术的基本特征及类型１．１ 虚拟现实技术具有以下五个主要特征 （１）沉浸性 使之所创造的虚拟环境能使学生产生“身临其境” 感觉，使其相信在虚拟环境中人也是确实存在的，而且在操作过程中它可以自始至终的发挥作用，就像真正的客观世界一样。 （２）交互性 是在虚拟环境中，学生如同在真实的环境中一样与虚拟环境中的任务、事物发生交互关系，其中学生是交互的主体，虚拟对象是交互的客体，主体和客体之间的交互是全方位的。 （３）构想性 是虚拟现实是要能启发人的创造性的活动， 不仅要能使沉浸于此环境中的学生获取新的指示，提高感性和理性认识，而且要能使学生产生新的构思。 （４）动作性 是指学生能以客观世界的实际动作或以人类实际的方式来操作虚拟系统，让学生感觉到他面对的是一个真实的环境。 （５）自主性 是虚拟世界中物体可按各自的模型和规则自主运动。 １．２ 虚拟现实系统按其功能可分成三种类型 （１）桌面三位虚拟现实这由一台普通的计算机系统组成，计算机屏幕作为用户观察虚拟环境的窗口，通过各种输入设备与虚拟现实世界充分交互。系统的特点是结构简单，价格低廉，经济使用，易于普及推广，但缺乏真实的现实体验。 （２） 沉浸的虚拟现实 它是一套比较复杂的系统，使用者通过头盔、数据手套等其他设备与虚拟环境进行交流。该系统虽然可让使用这完全沉浸到虚拟世界中去，由于其价格昂贵，所以难以推广。 （３） 共享性虚拟现实 它是由多个用户通过计算机网络连接在一起，同时参加一个虚拟空间，共同体验虚拟经历，达到协同工作的目的。 ２ 虚拟现实技术在教学中的应用 虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，在虚拟环境中扮演一个角色，这对调动学生的学习积极性，培养学生的技能都将起到积极的作用。经过初步调查，１００％的学生表示对此软件很有兴趣，比课件更直观，并愿意使用它来进行学习 ；９５％的学生认为它能够较好地解决教学中的难点，对于理解所学知识内容有很大的帮助 ；１００％的学生认为它是一种很丰富的教学资源。 （１）化学和物理实验的应用 化学、物理学科昂贵实验仪器的介绍与展示、参观那些不可能进入的实验空间，如核反应堆、粒子对撞空间等等， 对 基金项目： 湖南省教育厅优秀青年科研项目，课题号：ＮＯ．０４Ｂ０１５和湖南省“十一五”规划重点资助课题项目，课题号：ＸＪＫ０６ＡＺＣ０１０。 作者简介：李科峰（１９８２－），男，助理实验师，研究方向：虚拟现实技术与校园网应用。
遥感技术的应用以及发展趋势
遥感技术的应用以及发展趋势
一前言 二遥感信息技术基础 三遥感信息技术的应用 3.1遥感信息技术在环境监测方面的应用 3.1.1利用红外扫描仪监视石油污染 3.1.2利用遥感技术监测水体富营养化 3.1.3通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染 3.1.4应用红外扫描仪监测水体热污染 3.1.5通过遥感技术分析水域的分
布变化和水体沼泽化 3.2.遥感技术在大气环境监测方面的应用 3.2.1臭氧层 3.2.2大气气溶胶 3.2.3有害气体 3.2.4气候变化 3.3遥感技术在城市环境监测与管理中的应用 3.4应用遥感技术监控生态环境 3.5 利用遥感技术监测自然灾害 四遥感信息技术的发展趋势 4.1遥感影像获取技术越来越先进 4.2遥感信息处理方法和模型越来越科学 4.3 3S一体化 4.4建立高速、高精度和大容量的
遥感数据处理系统 4.5建立国家环境资源信息系统 4.6建立国家环境遥感应用系统 五总结 六参考文 一前言 遥感，作为采集地球数据及其变化信息的重要技术手段，在世界范围内得到广泛的应用。自20世纪80年代以来，随着遥感技术的发展，遥感技术在理论上、技术上和实际应用上发生了重大的变化。在遥感数据源向着更高光谱分辨率和更高空间分辨率发展的同时，处理信息技术也更加成熟；在应用方面，结合了地理信息系统（GIS)和全球定位系统（GPS)，向着更系统化，更定量化的方向发展，是遥感技术的应用更加广
泛和深入。 二遥感信息技术基础 遥感技术是指从飞机、飞船、卫星等飞行器上，利用各种波段的遥感器，通过摄影、扫描、信息感应，识别地面物质的性质和运动状态的技术，具有遥远的感知的意思。从上个世纪六十年代提出“遥感”这个词，到1972年美国陆地卫星计划发射了第一颗对地观测卫星,经过几十年的发展，遥感技术已经广泛地应用在军事、国防、农业、林业、国土、海洋、测绘、气象、生态环境、水利、航天、地质、矿产、考古、旅游等领域，影响了人类生活的方方面面,它为人类提供了从多维和宏观角度去认识世界的新方法与新手段，遥感技术能够全面、立体、快速有效地探明地上和地下资源的分布情况，其效率之高是以前各种技术无法企及的。 三遥感技术在环境科学中的应用 3.1.遥感技术在水污染监测方面的应用 3.1.1利用红外扫描仪监视石油污染
虚拟现实应用领域
虚拟现实技术应用领域 一、虚拟现实在城市规划中的应用 城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一，虚拟现实技术可以广泛的应用在城市规划的各个方面，并带来切实且可观的利益：展现规划方案虚拟现实系统的沉浸感和互动性不但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，还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理，有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。规避设计风险虚拟现实所建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。用户在三维场景中任意漫游，人机交互，这样很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量。加快设计速度运用虚拟现实系统，我们可以很轻松随意的进行修改，改变建筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度，只要修改系统中的参数即可。从而大大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，也节省了大量的资金，提供合作平台。 虚拟现实技术能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公
众可从任意角度，实时互动真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图。有效的合作是保证城市规划最终成功的前提，虚拟现实技术为这种合作提供了理想的桥梁，这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的。加强宣传效果对于公众关心的大型规划项目，在项目方案设计过程中，虚拟现实系统可以将现有的方案导出为视频文件用来制作多媒体资料予以一定程度的公示，让公众真正的参与到项目中来。当项目方案最终确定后，也可以通过视频输出制作多媒体宣传片，进一步提高项目的宣传展示效果。 二、虚拟现实在医学中应用 VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，借助于跟踪球、感觉手套，学生可以很容易了解人体内部各器官结构，这比现有的采用教科书的方式要有效得多。Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器，用于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯，虚拟的外科工具（如手术刀、注射器、手术钳等），虚拟的人体模型与器官等。但该系统有待进一步改进，如需提高环境的真实感，增加网络功能，使其能同时培训多个使用者，或可在外地专家的指导下工作等。另外，在远距离遥控外科手术，复杂手术的计划安排，手术过程的信息指导，手术后果预测及改善残疾人生恬状况，乃至新型药物的研制等方面，VR技术都有十分重要的意义。
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
虚拟现实技术应用及其未来展望
虚拟现实技术应用及其未来展望 虚拟现实是利用计算机、电子技术、图像技术、传感器技术、多媒体技术、人机接口技术及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机领域的最新技术, 是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。虚拟技术是一门富有挑战性的交叉技术、前沿科学和研究领域。目前虚拟技术已涉及到军事、教育、医学、心里学、商业、影视等领域,是21世纪的重要发展学科。 一、虚拟技术的特征 虚拟环境是利用计算机生成并控制的,因此人处在利用虚拟技术创建的拟环境之中和真实环境是没有差别的。虚拟现实具有3个最突出的特性:交互性、沉浸性和构想性。 1、交互性： 人们可以通过使用专门的输入和输出设备(主要通过数据手套、头盔、数据衣等)以自然地方式(如自身的语言、动作等)和虚拟世界中的对象进行交互操作和交流。 2、沉浸感： 沉浸感是指用户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。虚拟世界给人一种身临其境的感觉。 3、构想性：指借助虚拟技术可以使用户沉浸其中并获得新的知识,从而使用户深 化概念和萌发新意。因此说虚拟现实可以启发人创造性思维,使抽象概念具体化。 二、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术应用非常广泛,它可以用于军事、教育训练、设计规划、产品建模、心理学治疗及艺术与娱乐等多方面。 1、军事领域 虚拟现实技术已成为军事和航天领域的先锋技术虚拟技术最初是美国航空航天局与军事部门为了模拟训练而开发的。现在广泛用于各兵种部队的战术研究、演习、模拟训练和培训等,战斗实验室已成为数控战士的战场。 “司令部军事演习”也已成为一种军事演习的重要形式,这类演习可用于为未来战争组织装备、主导原则和综合训练等决策提供参考数据。美国航空航天局埃姆斯研究中心还建立了一座虚拟实验室,它所拥有的飞机模型器无论从规模上还是从逼真程度来看都处于世界之最,主要用于研究现在的或拟议中的飞机飞行控制、制导、座舱显示、自动化和操纵的品质,它能够获得有关飞机性能的实时数据和视图,并且航空研究人员和设计师坐在家里就可以“进入”该实验室进行操作,其灵敏度远远高于现在的任何其他此类研究手段。 虚拟现实技术在军事领域中发挥着重要的作用,被广泛的应用于军事训练、武装装备的研究和生产以及军事教育等各个方面。目前的军事模拟训练
虚拟现实技术的应用研究
虚拟现实技术的应用研究 来源:毕业论文网 摘要：随着计算机技术的迅猛发展，虚拟现实技术的应用日趋广泛和深入。基于此，本文 将深入浅出地对虚拟现实技术的定义、应用领域、未来的发展前景和存在的问题进行介绍，重点阐述虚拟现实技术的应用领域以及相关研究，以期使读者对于虚拟现实有一个相对明 晰的认知。本文内容介绍：在第2部分会对虚拟现实技术进行简单介绍;第3部分将部分应用虚拟现实技术的领域进行介绍;第4部分描述虚拟现实技术研究现状和前景;在第5部分 对全文进行总结。 关键词：虚拟现实技术研究现状虚拟现实应用虚拟现实发展前景 一、引言 虚拟现实对于很多人来讲还是一个比较新的词汇，也可能你听说过，但并不了解，只 是认为佩戴显示设备，观看虚拟出来的内容，有身临其境之感，以为这就是虚拟现实技术。不尽然，那虚拟现实技术究竟指什么呢?本文将为读者解决这个困惑。 二、虚拟现实技术简介 2.1什么是虚拟现实技术 虚拟现实技术即虚拟现实。虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是近年来出现的高 新技术。从本质上来说，虚拟现实是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段，因此具有多感知性、存在感、交互性、自主性等重要特征。虚拟现实技术并不是一项单一的技术，而是多种技术综合后产生的，其核心的关键技术主要有动态环境建模技术、立体显示和传感器技术、系统开发工具 应用技术、实时三维图形生成技术、系统集成技术等五大项。 2.2虚拟现实技术特征 虚拟现实技术主要有四个特征：(1)沉浸性：主要是指让计算机产生一种虚拟的环境，让参与到其中的人有一种和现实世界一样的感觉，就如身临其境一般。(2)交互性：主要是指用户对计算机模拟出的虚拟环境中的物体具有可操作性和从虚拟环境中的物体上得到的 反馈。(3)想象力：主要是指虚拟现实技术它具有很广阔的想象空间，不仅可以模拟出现实存在的世界，而且还可以模拟出不存在的环境。(4)多感知性：主要是指这项技术不仅能够让我们感受到视觉和听觉这两种一般计算机就可以给我们提供的感觉外，还可以给我们提 供触觉、味觉等一般计算机难以模拟出的感觉。 三、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术在很多领域内均有比较理想的应用，如教育与培训、娱乐与艺术、医学、军事、商业等领域，下面我们将就其中几个比较典型的应用领域展开叙述。 3.1教育与培训
VR虚拟现实应用的几个领域
VR虚拟现实应用的几个领域 VR虚拟现实应用是利用计算机模拟产生的一个三维空间的虚拟世界，提供人们关于视觉、听觉等感官的模拟，让人们如同身临其境一般，没有限制地观察虚拟空间内的所有事物。虚拟现实是指用计算机设别所产生的一种特别的环境，人可以经过各种特别设备将自己所想的所用的“投射”到这个环境中，并操作、控制环境。 虚拟现实关键技术 1?声音 人能很好的判断声音的来源和方向，在水平的方向上，我们可以靠声音的相位差别及强度的差别来确定声音的方向，因为声音到达两只耳朵的时间或距离有所不同。常见的立体声效果就是靠左右耳听到在不同位置录制的不同声音来实现的，会有一种方向感。现实生活里，当头部转动时，听到的声音的方向就会改变。但目前在VR系统中，声音的 方向与用户头部的运动无关。 2?显示 人在看周围的画面时，由于两只眼睛的位置不同，所看到的结果也是不一样的，这些画面都综合起来才形成了整体的景象。在VR系统中，双目立体视觉起了很大作用，用户 的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的，显示在不同的显示器上。在人造环境中，每个物体相对于系统的坐标系都有一个位置与姿态，而用户也是如此，用户看到的景象是 由用户的位置和头（眼）的方向来确定的。 VR虚拟现实应用 VR 旅游时代的到来，不仅刷新了传统枯燥的宣传模式，提升了游客出行的冲动，而且赋予了旅1?旅游
行革命性的感官体验，加深了游客对目的地的预期认知。 JUSTBEHERE 拥有全球最大旅游目的地全景视频资料库，覆盖30 多个国家的700 多段全景视频（持续增加中），''到此一游'' 为消费者提供真实、生动的观看体验，同时也为旅游目的地和各地旅游局提供全新的展示推广平台。 2. 购物 运用VR 技术，利用计算机图形系统和辅助传感器，生成可交互的三维购物环境。这将突破时间和空间的限制，真正实现虚拟购物的理念。让你身临其境的感受虚拟购物带来的便利与新鲜感。VR 购物能够大大增加线上商品的真实感，让用户可以360 °无死角的体验商品的特性，甚至通过虚拟技术能拥有实体店所没有的惊喜和体验，为用户提供VR 购物选择的多样性。3. 医学 在虚拟的环境中，可以建立虚拟的人体和手术工具等设备。可以非常容易的了解人体的各个器官和结构，比现在所采用的教科书方便的多、有效的多。医生在做真正的手术之前，可以通过虚拟现实技术的帮助，可以再显示器上重复地去模拟手术，提高手术的熟练度。在远距离遥控外科手术，手术过程中的信息指导，手术后果预测及改善残疾人生活状况，乃至新药研制等方面，虚拟现实技术都能发挥十分重要的作用。 VR 新技术越来越多地渗透到医疗中，欧美国家已经尝试过在VR 领域和医疗技术创新性结合，在国内拥有着全球领先的VR 技术团队的云舞科技也积极地布局相关领域发展。 VR 和医疗结合将产生奇特的化学反应，能够帮助改善人类生活的质量，我们可以从中获得很多有益的启示，从而使得我们的医疗过程更加便利，这无疑也是VR 给我们带来的全新价值。 4. 娱乐游戏
虚拟现实技术及应用
虚拟现实技术及应用 Virtual Reality Technology and Application 课程编号：30420132 学分数：2 开课单位：计算机技术与自动化学院 课内总时数：40（其中实验14学时） 任课教师姓名及职称：张大坤教授、刘坤良讲师 开课学期：第2学期教学方式：讲授＋实践 一、教学要求及目的 本课程是介绍计算机学科前沿技术的一门任选课。着重介绍20世纪90年代末兴起的虚拟现实技术的发展概况，并讲述最有影响力的基于Internet的虚拟现实建模语言VRML，使学生能采用VRML语言创建一个多彩的三维虚拟世界。 二、课程的主要内容 1．虚拟现实技术概论 人机交互技术的历史与发展 虚拟现实技术的基本概念 虚拟现实系统的分类 虚拟现实技术的主要应用领域 2．实现VR系统的三维交互设备 VR的三维跟踪传感设备 VR的立体显示设备 手数字化设备 其他交互设备 3．实现VR系统的相关技术 实时显示处理技术 三维虚拟声音 触摸和力反馈技术 三维建模技术 4．虚拟现实建模语言VRML基础知识 VRML语言简介 VRML的编辑器和浏览器 VRML的基础知识 VRML基本的节点介绍
5．设计VRML的虚拟世界 设计故事梗概 创建构件 传感器、事件及路由 动画和脚本 修改与调试 6．实践环节 实验1：VRML编程环境及简单形体创建 实验2：简单的虚拟场景的搭建 实验3：在虚拟场景中实现动态效果 实验4：创建一个实时漫游的虚拟场景 综合测试（考核） 三、教材及主要参考书 1、虚拟现实系统，张茂军，科学出版社，2001 2、虚拟现实技术，申蔚等，北京希望电子出版社，2002，9 四、预修课程 计算机图形学、多媒体技术 五、适用专业、范围 计算机应用技术专业、计算机软件与理论专业
虚拟现实技术在高校教育中的应用
虚拟现实技术在高校教育中的应用 摘要：虚拟现实技术被普遍认为是继计算机技术、网络技术后,在21世纪最有潜力的技术。本文介绍了虚拟现实技术的发展历史及在高校教育中的作用及优势。根据虚拟现实技术具备的特征，分析了虚拟现实技术在高校中的教育应用方向。 关键字：虚拟现实技术；教育应用； 1.引言 随着信息化教育的快速发展，高新技术的应用已经成为了教育领域前进的方向，用以帮助学习者培养自我学习能力以及知识更新能力。而虚拟现实技术是当今国内外最热门的研究领域之一。在教学中使用虚拟现实技术，可以充分调动学习者的思维和感觉器官，对于一些难以接近的教学内容以及难以还原的情景，也可通过虚拟现实技术进行景物内部多方位观察和情境再现。 2.虚拟现实技术概述 虚拟现实, 英文为V irtual Reality, 简称VR。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。VR 是指利用三维图形生成技术、多传感交互技术、多媒体技术、人工智能技术、人机接口技术以及高分辨显示技术等高新技术, 生成三维逼真的虚拟环境。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。同时人与虚拟环境之间可以进行多维信息的交互作用, 用户从定性和定量综合集成的虚拟环境中可以获得对客观世界中客观事物的感性和理性的 认识, 从而深化概念和建构新的构思和创意。 虚拟现实包括多感知性（Multi-Sensory）、沉浸感（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination）四个关键特性。它们强调了在虚拟现实环境中人所占据的主导地位。 所谓“多感知性”，是指视觉感知、听觉感知、触觉感知、力觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。 所谓的“沉浸感”，是指用户在虚拟环境中所体会到的真实感程度。最佳的效果是使用者在体验过程中难辨真假。 所谓的“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（包括实时性）。 所谓的“构想性”，是指用户在使用虚拟现实系统过程中，结合各类信息及自身的行为，展开想象、联想、推理和逻辑判断等，从而习得更多的知识，达到更深层次的实践锻炼 3. 虚拟现实技术在国内外教育领域的研究现状 VR提出于上个世纪60年代, 但只是在近10年随着计算机技术的快速发展, 才在越来越 多的领域得到了推广应用。美国是从事VR 研究最早、研究范围最广、研究水平最高、相关研究对国家发展贡献最大的国家。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[1]。日本也是在当前实用VR 的研究与开发中居于领先地位的国家之一, 主要致力于建立大型VR知识库的研究。 3.1虚拟现实技术在国外教育领域的研究现状 目前在发达国家, VR在教育领域已得到了广泛的应用。早在1985 年, 美国国立医学图书馆(NLM )就开始人体解剖图像数字化研究, 并利用虚拟人体开展虚拟解剖学、虚拟放射学及虚拟内窥镜学等学科的计算机辅助教学；1992年，马克·英格里伯格和洛宾·比得迪提合作创建了一个虚拟物理实验室, 其目标是使它成为具有高度可操作性的实验环境, 以便学
虚拟现实技术行业应用范围
虚拟现实技术行业应用范围 1.城市规划 在城市规划中经常会用到虚拟现实技术，用虚拟现实技术不仅能十分直观的表现虚拟的城市环境，能运用三维GIS地理信息系统来表现直观的三维地形地貌，为城市建设提供可靠的参考数据。而且能很好的模拟各种天气情况下的城市，能了解排水系统，供电系统，道路交通，沟渠湖泊等等。而且能模拟自然灾害的突发情况。对于政府在城市规划的工作中起到了举足轻重的作用。 2.医学 虚拟现实技术在医学领域上的应用主要体现在医学动画上。传统的医学动画仅仅只能在平面、三维的角度展示医学原理、人体结构等。而虚拟现实技术的应用突破了视角的限制，让人能进到“体内”，在人体内漫游，以任意角度观察人体结构。 3.文物保护 虚拟现实技术在文物保护方面也是应用相当广泛的，埃及的金字塔就做过网上的体验中心，运用了全景虚拟技术和三维虚拟技术，而且IBM目前正在运用VR虚拟现实技术对北京故宫进行整个故宫的数字虚拟。届时大家也许可以在网上直接看到数字三维化的故宫。 4.交通 无论是在空中、陆地还是海洋河流的交通规划模拟方面，VR虚拟现实技术都有其得天独厚的优势，不仅仅能用三维GIS技术将各种交通路线表现得十分到位，更能动态模拟各种自然灾害情况。 5.房地产 近几年在房地产的表现和推广应用方面，VR虚拟现实技术被得到越来越多的应用，把虚拟现实和传统的建筑动画、地产动画结合起来，不仅十分完美的表现室内的环境和整个小区的环境，设施。还能表现不存在但即将建成的绿化带，https://www.360docs.net/doc/c71139643.html,喷泉，休息区，运动场等等。不仅如此，用户还能在三维的室内空间中自由行走、任意漫游、仔细欣赏小区的每一处风景。大大刺激了浏览者的感受。 6.游戏 对于游戏的开发，目前虚拟现实技术比较适合开发：角色扮演类、动作类、冒险解迷类、竞速赛车类的游戏，其先进的图像引擎丝毫不亚于目前的主流游戏引擎的图像表现效果，而且整合配套的动力学和AI系统更给游戏的开发提供了便利。 7.军事 虚拟现实技术就是诞生于军事应用，在军事应用方面很多，包括：模拟战场，模拟操作，模拟驾驶，模拟装配等等。都需要通过VR技术来实现。而且在相关军事工作汇报中也会有VR技术的支持。 8.家电 家电产品的展示、展览、发布上。运用虚拟现实技术不仅可以完美表现产品的外观，更能将其功能表现的淋漓尽致。而且家电行业产品种类繁多、数量庞大。市场需求量十分大，无论是使用全景虚拟还是视频虚拟还是三维虚拟技术都能在家电行业大有作为。
虚拟现实技术在城市设计中的应用
虚拟现实技术在城市设计中的应用 计算机信息技术的发展在城市规划、建筑设计、空间环境设计领域带来了不断深入的技术革命。首先是CAD技术使绘图自动化得以普及，随后，三维效果图与动画在详细规划和建筑设计中得到推广应用。最近几年，地理信息系统（GIS）与虚拟现实（VR）技术在城市规划和城市设计中发展起来。 1、城市设计的主要内容及其对计算机图形图像技术的要求 城市设计简要地说就是为人们设计聚居地的一种艺术，它是城市规划的重要组成部分。城市设计所关心的是建筑实体的视觉效果；人与场所的连接性；活动空间与舒适环境的创造；整个城市景观改善的进程。城市设计要为建筑物实体及其空间布局，为建筑形式构图及其与周围空间的三维关系，为获得美学与社会质量成就进行视景布置建立整体框架。 1.1城市设计内容的层次性。城市设计的基本内容分为宏观、中观、微观三个层次。 宏观层次：城镇分布与城市形象。城市设计的宏观层次包括在一定区域内的城镇分布；城乡一体化规划与景观设计；城市的格局与形态、功能组团、环境保护、基础设施、分区特色与舒适的环境、城市出入口、土地利用与活动场所等。城市设计的宏观层次内容与城镇体系规划相辅相成，不过城市设计更注重于城市的关键性特征与自然景观的构成；注重城市开发建设对自然景观、文化或社会经济资源的物质的和视觉质量的直接和间接影响。在对宏观层次的城市设计进行评价时，创造高质量的城市环境和优美的城乡视野成为重要准则。包括对自然山水景观的组织与利用，视觉特征物的适宜性和可视性，整体高度轮廓和体量的协调性，与传统景观的协调性等等。为应用ArcGIS对炎陵县的自然地理、人口分布、交通条件等进行综合分析作出的城镇布局。为应用ArcGIS对炎陵县重点发展地区的用地空间发展所作的规划。规划在宏观上充分考虑了炎陵县作为人文与生态旅游县的自然环境特色。 中观层次：建筑物与空间。中观层次城市设计内容包括用地布局、建筑设计、交叉口与广场、街道和路网格局、视线走廊、连接度与整体性、体量与高度、地标物、开敞空间和公园、人行道与步行系统的连接等等内容。中观层次城市设计内容与城市总体或分区规划相辅相成，不过城市设计主要关注开发建设对自然景观的物质和视觉质量的直接和间接影响；人工建造物的适宜性和视角的关系；对光和空气
虚拟现实技术及其应用
虚拟现实技术及其应用 学号 姓名 班级 内容摘要：虚拟现实技术的发展史，虚拟现实技术的概念，虚拟现实技术的特征，虚拟现实系统的分类，虚拟现实技术的应用领域，虚拟现实技术的研究现状。 关键词：Virtual Realit系统、计算机、交互性、模拟仿真 一、虚拟现实技术的发展史 虚拟现实技术（Virtual Reality）简称VR技术，是20世纪末逐渐兴起的一门综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络以及并行处理等多个信息技术分支的最新发展成果。 1929年，Edward Link设计出用于训练飞行员的模拟器 1956年，Morton Heilig开发出多通道仿真体验系统Sensorama 1965年，Ivan Sutherland发表论文“Ultimate Display”（终极的显示） 1968年，Ivan Sutherland研制成功了带跟踪器的头盔式立体显示器（Head Mounted Display，HMD） 1972年，Nolan Bushnell开发出第一个交互式电子游戏Pong 1977年，Dan Sandin、Tom DeFanti和Rich Sayre研制出第一个数据手套——Sayre Glove 20世纪80年代，美国国家航空航天局（NASA）组织了一系列有关VR技
术的研究：1984年，NASA Ames研究中心的M.McGreevy 和J. Humphries开发出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；1987年，Jim Humphries设计了双目全方位监视器（BOOM）的最早原型。 1990年，在美国达拉斯召开的Siggraph会议上，明确提出VR技术研究的主要内容包括实时三维图形生成技术、多传感器交互技术和高分辨率显示技术，为VR技术的发展确定了研究方向。 从20世纪90年代开始，VR技术的研究热潮也开始向民间的高科技企业转移。著名的VPL公司开发出第一套传感手套命名为“DataGloves”，第一套HMD 命名为“EyePhones”。 进入21世纪后，VR技术更是进入软件高速发展的时期，一些有代表性的VR软件开发系统不断在发展完善，如MultiGen Vega、OpenSceneGraph、Virtools 等。 二、虚拟现实技术的概念 虚拟现实技术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自然交互的技术。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、触等直观而又自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境中。 虚拟现实(VirtualReality简称VR)是近年来出现的高新技术。VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术传感技术、人工智能等领域。它用计算机生成逼真的三维视听使人作为参与者，通过适当装置自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。VR主要有三方面的含义：第一，虚拟现实是借助于计算机生成逼真的实体，“实体”是对于人的感觉(视听触嗅)而言的。第二，用户可以通过人的自然技能与这个环境交互。自然技能是指人的头部转动眼动手势等其他人体的动作。第三，虚拟现实往往要借助于一些三维设备和传感设备来完成交互操作。 虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。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，并对用户的输入做出实时响应，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、数据手套、三维
70-虚拟现实应用开发职业技能等级标准
虚拟现实应用开发职业技能等级标准
目录 前言 (1) 1范围 (1) 2规范性引用文件 (1) 3术语和定义 (1) 4对应院校专业 (4) 5面向工作岗位（群） (5) 6职业技能要求 (5) 参考文献 (15)
前言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准起草单位：北京新奥时代科技有限责任公司。 本标准主要起草人：谭志彬、丁艳、黄文、龚俊辉、高峰、程聪、方炬发、薛瑞、叶云飞、姚亮、程明智、龚玉涵。 声明：本标准的知识产权归属于北京新奥时代科技有限责任公司，未经北京新奥时代科技有限责任公司同意，不得印刷、销售。
1范围 本标准规定了虚拟现实应用开发职业技能等级对应的工作领域、工作任务及职业技能要求。 本标准适用于虚拟现实应用开发职业技能培训、考核与评价，相关用人单位人员聘用、培训与考核可参照使用。 2规范性引用文件 下列文件对于本标准的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准；凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/Z20156-2006软件工程软件生存周期过程用于项目管理的指南 GB/T28170.1-2011信息技术计算机图形和图像处理可扩展三维组件（X3D）第1部分：体系结构和基础组件 GB/T17555-1998信息技术计算机图形与图像处理图形标准实现的一致性测试 GB/T5271.7-2008信息技术词汇第7部分：计算机编程 GB/T5271.15-2008信息技术词汇第15部分：编程语言 YD/T3078-2016移动增强现实业务能力总体技术要求 GB/T36341.1-2018信息技术形状建模信息表示第1部分：框架和基本组件 3术语和定义 国家、行业标准界定的以及下列术语的定义适用于本标准。
虚拟现实产业在各行业领域中的应用分析
虚拟现实产业在各行业领域中的应用分析 工业制造 面对工业应用，虚拟现实技术也展开了“怀抱”。 中投顾问发布的《2017-2021年虚拟现实产业深度调研及投资前景预测报告》指出，基于虚拟现实与增强现实技术开展的工业领域的数字展示服务，能够贯穿于整个生产制造环节，包括初期的市场研究、造型开发、工程开发以及市场开发阶段。 造型开发阶段是虚拟现实主要的应用阶段之一，可以进行产品造型评审、产品造型多方案评估、产品配色方案等。在市场开发阶段，虚拟现实及相关技术主要用于产品投产前数字化产品的市场推广。 利用虚拟现实与增强现实技术可在半成品车上叠加图像，做到虚实测量，通过测量设计的产品与实际样车之间的关系，极大缩减了研发时间，减少了物理样机制作次数，降低了成本。 医疗行业 一、用于医疗培训和教育的虚拟仿真 自Sensorama模拟器在1962年诞生以来，虚拟仿真技术已经走过了漫长的道路。在过去几十年里，虚拟现实和仿真技术广泛应用于医疗保健培训和教育领域。手术模拟器始终是医师培训的重要工具，医院投入大量资金购买这种专业设备。 随着视觉仿真与力反馈技术的结合，外科医生可以在做手术时，同时具有视觉和物理反馈。有些企业开发了尖端的仿真系统，其中就包括ImmersiveTouch和Medical Realities。当前技术不可能取代这些复杂的模拟器，但随着新一代传感器和显示技术的问世，仿真系统开发和制造成本应该会下降。 除了外科手术，虚拟现实还是一种用于医疗保健专业人员临床教学和培训的划算、安全和有效的手段，比如护士、医师、外科医生、医疗顾问、牙医、护理人员，甚至是患者本身。执业医师能在身临其境和远比传统视频与文件学习手段更真实的环境下，接受有关手术、技术、设备以及与患者互动等方面的培训。 在虚拟现实环境下接受培训，可以给医师们提供一个没有风险的环境，用于操作可挽救生命的程序，尤其对于正常情况下表现不佳的医师而已。Next Galaxy和VR HealthNet正在联手开发针对于医疗保健专业人士的虚拟现实培训解决方案。zSpace则是另一家正在开发医疗教育应用的公司。 二、虚拟现实在临床医疗保健环境下的应用 在过去至少20年里，虚拟现实仿真技术一直被用于治疗患有特殊疾病的病人，比如创伤后应激障碍