虚拟现实技术的研究与分析
虚拟现实技术在医疗行业的应用研究报告
虚拟现实技术在医疗行业的应用研究报告一、背景介绍虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）作为一种新兴的数字技术，已经在众多领域展现出了巨大的应用潜力。
医疗行业作为VR技术的应用领域之一，正逐渐走向成熟。
本文将就虚拟现实技术在医疗行业的应用进行研究和探讨。
二、VR技术在手术培训中的应用虚拟现实技术在手术培训中的应用，极大地提高了医生的技术水平。
通过VR技术，医生可以进行仿真手术操作，提升操作技巧和速度，减少手术失误率。
另外，VR技术还可以提供丰富的解剖学模型和实时反馈，帮助医生更好地理解人体结构和手术操作步骤。
三、VR技术在精准医疗中的应用虚拟现实技术在精准医疗中的应用，为个体化治疗提供了新的思路和方法。
通过对患者的个体特征和病情进行三维建模，医生可以准确获取病灶信息，制定出更加精准的治疗方案。
同时，VR技术还可以模拟药物效果、病灶演化等情况，为医生的决策提供重要参考。
四、VR技术在心理治疗中的应用虚拟现实技术在心理治疗中的应用，对于改善心理健康状态起到了积极的作用。
通过VR技术，患者可以沉浸在虚拟环境中，与心理治疗师进行互动。
这种虚拟环境能够提供充足的安全感，帮助患者更好地面对和解决内心问题，减轻心理压力。
五、VR技术在康复治疗中的应用虚拟现实技术在康复治疗中的应用，为患者的康复过程提供了新的方式和手段。
通过VR技术，患者可以进行虚拟场景下的运动和训练，如行走、抓握等。
这种虚拟场景能够提供更加真实和丰富的体验，激发患者的积极性，促进康复进程。
六、VR技术在疼痛管理中的应用虚拟现实技术在疼痛管理中的应用，为患者提供了非药物治疗的选择。
通过VR技术，患者可以进入虚拟环境中，分散注意力，减轻疼痛感。
这种虚拟环境能够提供舒适和愉悦的感受，促进患者的身心放松，减轻疼痛的程度。
七、VR技术在医学教育中的应用虚拟现实技术在医学教育中的应用，为医学生的学习提供了新的途径和手段。
通过VR技术，医学生可以进行身临其境的实践，观察和操作虚拟病例，提高临床思维和解剖学知识。
短视频平台的虚拟现实技术应用与研究
短视频平台的虚拟现实技术应用与研究近年来，随着虚拟现实技术的不断发展，短视频平台也开始逐渐尝试将虚拟现实技术应用到其平台上。
虚拟现实技术作为一种全新的沉浸式体验，为用户带来了更加丰富多样的观看方式和创作方式。
本文将探讨短视频平台的虚拟现实技术应用与研究。
一、虚拟现实技术在短视频平台上的应用1. 虚拟演播室技术虚拟演播室技术是短视频平台最常见的虚拟现实技术应用之一。
借助虚拟演播室技术，用户可以在一个虚拟的环境中进行拍摄和表演，无需现实的道具和场景，大大降低了拍摄成本和制作周期。
同时，虚拟演播室技术还能为用户提供更多的创作可能性，让他们可以在虚拟世界中实现各种创意效果，营造出更加独特的视频内容。
2. 虚拟现实互动体验除了虚拟演播室技术，短视频平台还可以通过虚拟现实技术为用户提供更加沉浸式的观看体验。
通过戴上虚拟现实头显设备，观众可以身临其境地感受到视频中的场景和情节，获得更加真实的观看体验。
此外，短视频平台还可以结合虚拟现实技术提供用户与视频内容的互动，让观众能够主动参与到视频中，并根据自己的选择和行动影响视频的发展，增加用户的参与感和忠诚度。
二、短视频平台虚拟现实技术应用的优势1. 提升观看体验虚拟现实技术为用户提供了全新的观看方式，让他们可以身临其境地感受到视频中的内容。
无论是在虚拟演播室中的创意拍摄，还是通过虚拟现实头显设备的观看，用户都能够获得更加丰富多样的观看体验，大大提升了观众的参与度和沉浸感。
2. 扩展创作空间虚拟现实技术的应用为创作者提供了更加广阔的创作空间。
传统上，制作一个视频需要考虑到各种场景和道具的限制，而虚拟现实技术可以消除这些限制，让创作者能够在虚拟世界中创作各种各样的视频内容，实现更加丰富多样的创作效果。
三、短视频平台虚拟现实技术应用的挑战与未来发展1. 技术成熟度不足虚拟现实技术在短视频平台应用中仍存在技术成熟度不足的问题。
目前，虚拟演播室技术的实现仍需要高昂的技术成本和复杂的设备支持，而虚拟现实头显设备的性能和体验也还有待提升。
虚拟现实技术在教育领域的应用研究
虚拟现实技术在教育领域的应用研究虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）是一种通过计算机生成的模拟环境，可以模拟出现实中的各种情境和体验，使用户沉浸其中。
近年来，随着科技的不断发展，虚拟现实技术在教育领域的应用也越来越受到关注。
本文将对虚拟现实技术在教育中的应用进行研究和探讨。
一、虚拟现实技术在教学中的应用虚拟现实技术在教学中的应用可以为学生提供更加真实的学习环境，增强学习的实践性和体验感。
比如，在生物学课程中，学生可以通过虚拟现实技术进入人体内部，观察细胞的构成和功能，深入了解人体器官的结构和运作原理；在历史课堂上，学生可以通过虚拟现实技术参观历史古迹，亲身体验古代文明的繁荣与衰落。
这种沉浸式的学习方式可以激发学生的学习兴趣，提高学习效果。
二、虚拟现实技术在职业教育中的应用虚拟现实技术在职业教育中的应用可以为学生提供更加真实的职业环境，培养他们的实际操作能力。
比如，在医学院校中，学生可以通过虚拟现实技术进行模拟手术训练，提高其实际操作技能和判断能力；在职业技术学院中，学生可以通过虚拟现实技术模拟各类工程项目，锻炼实际操作能力，提高职业素质。
这种虚拟实践训练可以在真实环境中出错而不带来任何实际伤害，为学生提供了更好的实践机会。
三、虚拟现实技术在远程教育中的应用虚拟现实技术在远程教育中的应用可以克服时间和空间的限制，为学生提供更加灵活的学习方式。
通过虚拟现实技术，学生可以在家中或者任何地方通过网络与教师和其他同学进行互动，实现真实的面对面教学效果。
同时，虚拟现实技术还可以将学习内容转化为生动的三维场景，增强学生的学习兴趣。
这种远程教育的方式不仅可以为学生提供更多的选择，还能够满足学生的个性化学习需求。
四、虚拟现实技术在职业培训中的应用虚拟现实技术在职业培训中的应用可以为职工提供更加灵活和实用的培训方式。
通过虚拟现实技术，职工可以在虚拟环境中进行职业操作的模拟和实践，提高实际操作能力和应变能力。
虚拟现实(VR)技术在小学科学教学中的应用研究.docx
虚拟现实（VR）技术在小学科学教学中的应用研究前言小学科学是结合物质科学、生命科学、地球和宇宙科学、技术与工程四个领域的一门基础性、实践性、综合性课程。
小学科学课程以培养学生科学素养为宗旨，倡导以探究式学习为主的多样化学习方式、促进学生主动探究。
突出创设学习环境，为学生提供更多自主选择的学习空间和充分的探究式学习机会。
因而，将虚拟现实技术等现代化信息技术巧妙地融入到小学生喜闻乐见的各种科学主题中，对于改变传统科学课堂、提高课堂质量有重要意义。
1、虚拟现实技术含义虚拟现实技术（Virtual Reality）通常简称“VR”，是运用计算机来模拟出现实和非现实的三维场景，使用者利用视觉、听觉、触觉、味觉等多感官来体验虚拟场景里的事物，同时可以通过自然语言、肢体语言等进行实时互动，创造出一个人适化的多维信息空间［１］。
它是一种利用计算机生成模拟环境的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户产生身临其境的体验感。
该技术目前广泛应用于教育、医学、娱乐、军事航天、室内设计、房产开发等领域。
2、虚拟现实技术在小学科学教育中的特征及优势——以 STEM 课程《设计喂鸟器》为例美国科学家 BurdeaG 和 PhilippeCoiffe 提出了虚拟现实技术的三个基本特征,即为 3I，分别是沉浸性(Immersion)、交互性（Interaction）、想象性（Imagination），获得较多学者的认同。
3I 特征在小学科学教育中有巨大优势。
2.1沉浸性是指利用计算机生成的仿真环境，带给用户一种身临其境的感觉，让用户融入到虚拟世界中。
用户所体验到的沉浸性来源于虚拟现实技术的多感官性，它除了具备一般计算机所具有的视觉感知外，还具备听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。
著名的新西兰教育学家克里斯蒂﹒沃德在她的《“友善用脑”加速学习新方法》的书中提到，尽量充分使用身边的每一个小道具来刺激学生的各种感官都能够达到意想不到的效果。
虚拟现实技术研究背景及国内外现状
虚拟现实技术研究背景及国内外现状1课题的研究背景目前，虚拟漫游技术在实现方法上可分为两种，主要是按照虚拟场景的构造方来区分，一种是传统的基于几何图形绘制(Graph——based Rendering，GBR)的虚拟漫游技术，另一种是新兴的基于图像绘制(Image——based Rendering，IBR)的虚拟漫游技术。
传统的漫游主要使用成熟的几何建模技术，通过手工方法实时建立场景的三维模型，这种方法需要花费大量时间建模，而且对硬件性能的要求很高，其漫游场景是由计算机根据一定的光照模型绘制的，色彩层次没有实际的自然景观丰富，带有明显的人工痕迹。
为此，近几年来国际上开始出现基于图像绘制技术来构造虚拟空间的方法，它利用照相机采集的离散图像或摄像机采集的连续视频作为基础数据，经过图像处理生成全景图并对其进行时间或空间的关联，从而建立起具有空间操纵能力的虚拟场景。
虚拟实景漫游是对现实世界中的景物虚拟漫游，与一般传统的或计算机动画的虚拟漫游相比，它具有以下特点:(l)一般的漫游对象往往是通过创作或设计想象出来的，以人工环境为主，而虚拟实景漫游的对象则是在现实世界中客观存在的;(2)一般的漫游环境中的视觉效果通常是由人工设计出来的，允许与实际情况不完全吻合，而虚拟实景漫游中的视觉效果则要求尽可能的与实际的视觉效果相一致，才能给人以身临其境的视觉感。
基于图像的虚拟现实系统具有场景逼真、交互方便和无需特殊的硬件等优点，目前已用于虚拟旅游和娱乐、虚拟训练、医疗领域和虚拟制造等方面，还可用于科学可视化和系统仿真等方面。
由此可以看出，基于图像的虚拟现实技术具有极大的应用前景和研究意义。
2 国内外研究现状虚拟现实技术的产生与发展，就虚拟实现本身而言，它主要设计到三个研究领域：1.通过计算机图形方式建立实施的三维视觉效果。
2.建立对虚拟世界的观察面。
3.使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术方面的应用。
目前，建立虚拟现实技术已引起了人们的普遍关注，目前，在国内外有许多政府部门，公司，大学，研究所正在致力于这方面的研究。
计算机论文虚拟现实技术在教育领域的应用研究
计算机论文虚拟现实技术在教育领域的应用研究在虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术日益发展的时代背景下，它已经成为了教育领域中一种引人注目的方法和工具。
本文将对计算机论文虚拟现实技术在教育领域的应用研究进行探讨。
概述虚拟现实技术是一种通过计算机生成的模拟环境，它能够模拟真实世界或者创造出一个虚构的环境，用户可以通过感官设备进入这个虚拟环境并与之互动，获得身临其境的体验。
这种技术在游戏、医疗和工业等领域得到了广泛应用，而在教育领域的应用也日益受到重视。
虚拟现实技术在教育领域的应用1. 提供身临其境的学习体验虚拟现实技术能够创建逼真的虚拟环境，使学生感觉像是身处其中。
例如，在生物学课程中，学生可以通过虚拟现实设备进入人体器官的模拟环境，直观地观察和学习人体结构，提高学习效果和兴趣。
这种身临其境的学习体验可以更好地吸引学生的注意力，提高他们的学习积极性。
2. 开拓学习空间虚拟现实技术不受时间和地点的限制，可以创造出各种各样的学习场景。
学生可以通过虚拟现实设备参观世界著名博物馆、历史遗迹等，获得更丰富的学习体验。
这种开拓学习空间的方式可以让学生置身于无法或者难以亲身体验的场景中，拓宽他们的视野和知识面。
3. 个性化学习辅助工具虚拟现实技术可以根据学生的需求和兴趣，提供个性化的学习辅助工具。
例如，在语言学习中，学生可以通过虚拟现实设备与虚拟智能机器人进行对话练习，以提高说英语的能力。
这样的个性化学习辅助工具可以更好地满足学生的学习需求，提高学习效果。
4. 提供实践机会虚拟现实技术能够模拟各种实践场景，为学生提供更多的实践机会。
例如，在医学教育中，学生可以通过虚拟现实设备进行手术模拟实践，熟悉手术步骤和操作技巧，为将来的实际手术做好准备。
这种实践机会可以帮助学生提前获得实践经验，提高操作技能。
5. 促进团队合作和沟通虚拟现实技术可以创建多人虚拟环境，使学生能够进行团队合作和沟通。
例如，在团队项目中，学生可以通过虚拟现实设备在同一个虚拟环境中一同工作，共同解决问题。
虚拟现实技术与制作应用研究
虚拟现实技术与制作应用研究在过去的几年中，虚拟现实技术已经成为人们越来越感兴趣的领域。
它是一种能够创造出仿佛真实世界一般的沉浸式环境的技术，让人们能够在现实和虚拟世界之间切换。
虚拟现实技术的应用领域很广，从娱乐到教育、医疗和工业都在使用这种技术。
在本文中，我将探讨虚拟现实技术及其制作应用的研究。
一、虚拟现实技术虚拟现实技术为人们提供了一种能够模拟真实环境的体验，让人能够感受到仿佛置身于其中的感觉。
这种技术的基础是虚拟现实系统，包括硬件和软件。
虚拟现实系统通常包括一套头戴式显示器、手柄以及传感器等设备，可以呈现出如虚拟环境、虚拟角色、虚拟交互等内容。
虚拟现实技术的核心是为用户创建一个沉浸式的环境。
通过将人放入被计算机控制的虚拟环境中，可以实现一种似乎与真实世界有所不同的交互体验。
虚拟现实技术可以应用于游戏、教育、卫生保健、建筑、工程设计等领域。
虚拟现实技术是一项全新的技术，它还有很多潜力等待开发。
它的使用也面临着许多技术和安全性的挑战。
例如，头戴显示器的重量、清晰度、延迟等问题都需要解决。
此外，由于虚拟现实技术需要获取用户的生物识别信息，所以相关安全问题也需要得到妥善解决。
二、虚拟现实制作应用虚拟现实被广泛应用于游戏和电影制作等娱乐领域。
这种技术让人们能够在游戏中体验到更加逼真的体验。
例如，通过虚拟现实技术，游戏玩家可以像走在现实世界中一样在游戏中行走，与虚拟角色进行交互，这种交互是前所未有的高度沉浸式。
此外，虚拟现实还有许多其他的实用应用。
在教育领域，通过虚拟现实技术可以为学生提供更加生动的学习体验，例如虚拟讲堂、虚拟考试和虚拟实验室等。
医疗领域也可以利用虚拟现实技术提供更加真实的模拟环境，帮助医生和患者更好地交流，更好的进行诊疗。
虚拟现实技术还可以应用于建筑和工程设计领域，让建筑师和工程师能够更容易地可视化出设计方案并进行模拟。
三、虚拟现实技术的发展虚拟现实技术在不断进步和发展。
新的技术和硬件设备的不断更新使虚拟现实的实际效果更加逼真。
毕业设计（论文）虚拟现实引擎技术研究
毕业论文题目：虚拟现实引擎技术研究学生姓名：张玉伟学生学号：059080143系别：计算机与信息工程系专业：计算机科学与技术届别：2009届指导教师：杨星虚拟现实引擎技术研究 2目录前言 (3)1 概述 (4)1.1 虚拟现实技术的概述 (4)1.2 虚拟现实发展概况 (7)1.3 各国虚拟现实技术的研究及应用情况 (8)1.4 虚拟现实的技术的主要研究内容 (9)1.5 虚拟现实技术的意义 (9)2 虚拟现实引擎的结构及其关键技术 (9)2.1 虚拟现实系统的组成 (9)2.2 虚拟现实技术中引擎的构成 (11)2.3 虚拟现实引擎中的几个关键技术 (11)3 常用的可见性裁减算法 (16)3.1 遮挡裁减算法的分类 (16)3.2 物体空间的遮挡裁减算法 (17)3.3 图像空间的遮挡裁减算法 (21)4 可见性裁减的改进算法 (24)4.1 组织场景 (24)4.2 划分视点单元 (24)4.3 计算视点单元的可见性保守集PVS (26)4.4 改进遮挡算法的评价 (29)5 总结与展望 (29)5.1 总结 (29)5.2 展望 (30)致谢 (30)参考文献 (31)淮南师范学院2009届本科毕业论文 3虚拟现实引擎技术研究学生：张玉伟指导老师：杨星淮南师范学院计算机与信息工程系摘要：虚拟现实技术又称灵境技术，它是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术。
本文首先对虚拟现实（Virtual Reality）技术进行了概括性介绍，阐述了虚拟现实技术的基本概念、特征、发展、应用领域以及国内外的研究现状。
虚拟现实中的引擎是虚拟现实技术的核心之一，文中阐述了虚拟现实引擎的体系结构，及其相关的技术，如碰撞检测、可见性裁减、LOD 技术和光照模型。
本文对虚拟现实引擎的关键技术之一——可见性裁减问题做了研究，并提出了一种改进的遮挡裁减算法，此改进算法是将Durand 提出的扩展投影作为保守可见性预处理的算法与Greene 等人提出层次遮挡图和层次深度图的算法相结合，将遮挡板的扩展投影生成层次遮挡图来判断被遮挡物是否可见，同时保持了扩展算法的基本特性。
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虚拟现实技术的研究与分析 作者：哈飞汽车股份有限公司李自才 摘要：本文主要讨论了虚拟现实技术的概念、组成部件以及原理；重点论述了虚拟设计的方法、意义，阐述了虚拟制造的相关技术等。 关键词：虚拟现实虚拟设计
1 虚拟现实技术 我们所说的虚拟现实就是对现实世界进行的思维时空的模拟，即除了时空外，还包括沉浸式的人机交换界面，这种沉浸式及互动的特点是设计者能够更好地在虚拟空间中观察、处理三维的设计元素，了解各部件的组成，装配的协调性等，并更好地判断和选择，达到最优的设计。
虚拟现实（Virtual Reality），也称VR，虚拟现实技术主要有三个基本特征：自主性（imagination）、交互性（interaction）、沉浸感（immersion）。它是一种可以创建和体验虚拟世界（ Virtual World ）的计算机系统，是用计算机技术生成一个逼真的三维世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界物体进行交互和互动观察。这种由计算机生成的互动式仿真环境的特点是：感觉逼真，交互自然，随人的视点及行为而迅速反应。
虚拟现实系统的设备主要由以下几大部分来组成： 主计算机它用来生成虚拟的场景；环绕的立体显示屏幕作为视觉设备（如头盔）；数据手套作为交互的输入设备；分布式的立体声音响作为听觉设备；以及相应的计算机软件等。
“虚拟现实”技术最开始应用在飞机的飞行训练上，它要求系统能随着受训飞行员的不同反应做出相应的模拟响应。由于计算机硬件成本的急剧下降，计算速度的提高以及软件技术的迅速发展，使虚拟现实技术的应用得到了普遍发展。
1.1 虚拟现实中的几个关键设备 (1) 非头盔式（Desk-mounted）系统 这类系统利用计算机将所需要左右眼频道的景像进行处理并投射到普通的显示器上，然后通过特别设计的眼镜将左右眼影像分开显示。它可以提供较高的分辨率，可通过增加眼镜的数量让其他使用者有同步的体验，花费较小，但对观测位置和角度有一定的要求。用于构造此类系统的工具有VRML（Virtual Reality Modeling Language），QuickTimeVR。这两种工具可以把虚拟世界的产品造型发布在互联网上。
(2) 头盔式（Head-mounted）系统 这类系统将用户的个人视点完全沉浸在虚拟环境中，系统包含两个配置在眼前的由头盔支持的微型显示屏，有时需要配置数据手套。此系统可以提供全方位的视野，真实感较强，便于复杂部件的设计。
(3) 感知手套也叫数据手套（Cyber-Grasp） 它最初是由美国海军为遥控机器人研制开发的。现在正逐渐应用在汽车领域上。这种手套上有各种电线和传感器，通过操作者的手做各种精确、微小的牵引动作，使计算机生成的各种零件被感知像真的一样。电脑的指令传给一个能放在桌面或能戴在腰带上的控制器，控制器上的电缆再给出压力及牵引力，使戴感知手套的人“能够感觉到”电脑虚构出来的物品。同时，在电脑屏幕上有一只手正重复操作者手部的动作。这种手套利用力反馈的原理制造的。它的另一产品是（Cyber-Glove），这种产品只能显示位置而没有力反馈的功能。这两种产品在汽车制造上有着重大的作用。它可以用在工人生产前的培训上，工程师可用它设计装配生产线，因为它能确定在生产线建成以前各种零部件是否可以正确容易地装配起来。感知手套也可作为专家的信息反馈，因为它可以显示熟练工人采用的各种技巧。也可用来培训新手及验证产品设计问题，如何将各种油管方便地安装到汽车上或将其从汽车上卸下来等一系列问题。
2 虚拟现实的增强显示 为了在虚拟现实系统中融入强化现实的思想，解决好虚拟现实化和实物虚化的问题，恰到好处地掌握虚实的变化，凸显重点，从而高效率地完成现实世界中无法完成的工作。随着IT 业的迅猛发展，数据库、多媒体、网络、人工智能、计算机图形处理等软件技术的成熟运用，以及相应的硬件技术的发展，都为虚拟现实的增强现实技术提供了可靠的保证。 2.1 虚实结合技术 在产品的虚拟制造过程中，产品所在的虚拟环境往往非常复杂，为了减少建模的工作量，将建模的主要工作集中在虚拟产品的制造上，我们先将产品所在的环境拍照或录像，通过二维图形向三维图形转化算法的研究，将照片或录像转换为特殊场景。这使虚拟制造的工作量大大减少，从而，将注意力集中在虚拟产品的制造上。
2.2 碰撞检测技术 碰撞检测是虚拟设计制造中不可缺少的技术之一。数据库技术是解决碰撞检测的有效途径，即建模过程中建立模型数据库。当模型进行虚拟装配过程时，给出适当小的时间片，在每个时间片末，系统对场景中的所有对象之间的位置关系进行一次检验，如果物体占有的空间发生重叠，那么就认为发生了碰撞。在虚拟装配过程中，对于不合理的结构参数，增强虚拟现实系统应能汇报并提出修改建议。目前，人工智能技术发展比较成熟，将人工智能技术与数据库技术相结合，建立虚拟场景的智能化数据库，该数据库应具有数据查询、数据挖掘、关系数据校验等功能。比较完善的增强虚拟现实系统，可以实时渲染，进行可装配性、干涉、碰撞检测，以虚拟浏览的方式对场景进行观察，通过颜色、透明度、材质、纹理、光照等来真实表现所要设计的产品，这种增强虚拟现实系统具有智能化，可视化，集成化，网络化的功能，对产品的设计提供了自由想象的空间。
3 虚拟环境的设计 虚拟设计是一门新兴的跨学科交叉技术。它涉及多方面的学科与专业制技术，通过以虚拟现实技术为基础，以设计产品为对象，进而把设计人员从传统的键盘和鼠标解放出来，使他们可以通过众多的传感器与多维的信息环境进行交互，并且虚拟设计技术可以大大减少实物模型和样机的制造。
虚拟设计方法产生的由来之一，是由于当前CAD软件技术远远不能适应目前丰富多彩的产品设计任务。现在的CAD 软件距离理论设计要求相差很远，只能说是“二维电子图板”，目前的CAD 软件系统只能根据系统的固定模式帮助设计人员建模，以及分析评价设计方案，但不具有灵活的创造性功能。而在多维空间的设计功能方面还比较弱。 3.1 目前的CAD 软件系统主要存在的缺点 1）键盘及二维鼠标的数据及指令输入方式不自然，缺乏交互功能，设计人员不能从触觉、听觉上来感觉设计产品。 2）软件操作复杂不易掌握，特别对不太熟悉计算机的人尤为困难。专业技术人员必须花费很大精力去学习软件的应用，并且使用时操作繁琐严重影响设计人员的创造思维的发挥。 3）在不需要具体尺寸的概念车的设计时，现行软件三维建模系统难于实现。 4）目前的CAD 软件系统，仍然需要一定的实物模型和样机来验证产品的工作性能，提高产品的成本。
然而，虚拟设计方法与传统CAD 技术有着本质区别，虚拟设计在应用时，能发挥多维空间的设计思想，可考虑到受力、变形分析、装配等或与其它软件集成来进行设计。所以其计算机辅助设计/制造/装配的功能大大增强。另外，虚拟设计还可以利用网络技术、多媒体、远程通信、工程数据库、灵镜技术等实现分布式并行设计。
3.2 虚拟设计所涉及的主要技术 1）虚拟建模； 2）工程学与数据分析； 3）网络的并行设计； 4）参数交互时的可视化。
3.3 虚拟设计关键的科学理论依据 1）全息产品的建模理论和方法； 2）设计过程的规划、集成与功能化； 3）虚拟环境下的人机工程学； 4）产生虚拟环境的工具库、数据库； 5）虚拟环境与设计过程的融合。
3.4 虚拟设计按照配置的档次可分为两大类 一类是基于PC 机的廉价设计系统；另一类是基于工作站的高档产品开发设计系统。虽然分为两类，但工作原理是一样的。基于PC 机设计系统，主要是由于其廉价性，对于小型虚拟设计系统的开发非常适宜，并且它的用户比较广泛，所以具有广阔的市场前景。随着PC 机性能的迅速提高，越来越多的问题完全可以利用PC 机解决，如目前应用较广泛的软件UG、CAXA、Proe 等都是微机版，连工作站应用的软件之一CATIA 也发行了微机版本。但是由于当前机的PC 发展仍不够完善，还很难胜任大型复杂产品的虚拟设计，所以功能强大的高档工作站就被用来进行大型复杂产品的虚拟设计。
3.5 虚拟设计系统按应用的情况分类 虚拟设计是以计算机辅助设计(CAD)为基础，利用虚拟现实技术发展的一种新的设计系统。这种设计系统按应用的情况又可分为：增强的可视化系统和基于虚拟现实的CAD 系统。
(1) 增强的可视化系统 利用现行的CAD 系统进行建模，虚拟环境系统对数据格式进行适当的转换，然后输出虚拟环境。在虚拟环境中利用三维的交互设备（如头盔式显示器、数据手套等）在一个“虚拟”真实的环境中，设计人员对虚拟模型进行多视角的观察。目前投入使用的虚拟设计大多采用增强的可视化系统，这主要是由于基于虚拟环境建模系统的技术还不够完善，而CAD 建模技术比较成熟，所以广泛应用。
(2) 基于虚拟现实的CAD 系统（即虚拟设计系统） 利用这项技术系统，设计人员就可以在虚拟环境中进行建模等设计活动。与纯粹的可视化系统相反，这种系统不再使用传统的二维交互手段进行建模，而是直接进行三维设计。它利用三维的输入设备将相应数据输入，与虚拟环境进行交互。这种系统也支持像语音识别、手势、眼神等，这种系统不需培训即可掌握，普通设计人员稍微熟悉了解使用方法便可以进行产品设计。通过实践验证，这种虚拟设计系统比现行的CAD 系统的设计效率至少提高5~10 倍。目前很多大的汽车公司，在产品设计中都采用了虚拟设计技术，如通用汽车公司、大众汽车公司、福特汽车公司、丰田汽车公司等都运用了这项技术。随着科学技术的不断进步，虚拟设计技术在产品的概念设计、工装夹具设计、装配设计、人机工程学等方面将发挥重大作用。
3.6 基于虚拟现实的CAD 系统结构 3.6.1 虚拟现实环境生成部分