虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展

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1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展　　摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一門新興邊緣的技術(shù)，研究內(nèi)容涉及多個領(lǐng)域，應(yīng)用十分廣泛，被公認(rèn)為是21世紀(jì)重要的發(fā)展學(xué)科以及影響人們生活的重要技術(shù)之一。從虛擬現(xiàn)實(shí)的概念出發(fā)，對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了充分論述，并展望了虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展趨勢。　　關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；研究現(xiàn)況；發(fā)展趨勢　　中圖分類號：F061.3　　　2.3　VR技術(shù)在日本的研究現(xiàn)狀　　日本的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展在世界相關(guān)領(lǐng)域的研究中同樣具有舉足輕重的地位，它在建立大規(guī)模VR知識庫和虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲方面作出了很大的成就?！　≡跂|京技術(shù)學(xué)院精密和智能實(shí)驗(yàn)室研究了一個用于建立三維模型的人

2、性化界面，稱為SpmARNEC公司開發(fā)了一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，用代用手來處理CAD中的三維形體模型。通過數(shù)據(jù)手套把對模型的處理與操作者的手聯(lián)系起來；日本國際工業(yè)和商業(yè)部產(chǎn)品科學(xué)研究院開發(fā)了一種采用x、Y記錄器的受力反饋裝置；東京大學(xué)的高級科學(xué)研究中心的研究重點(diǎn)主要集中在遠(yuǎn)程控制方面，他們最近的研究項(xiàng)目是可以使用戶控制遠(yuǎn)程攝像系統(tǒng)和一個模擬人手的隨動機(jī)械人手臂的主從系統(tǒng)；東京大學(xué)廣瀨研究室重點(diǎn)研究虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化問題。他們正在開發(fā)一種虛擬全息系統(tǒng)，用于克服當(dāng)前顯示和交互作用技術(shù)的局限性；日本奈良尖端技術(shù)研究生院大學(xué)教授千原國宏領(lǐng)導(dǎo)的研究小組于2004年開發(fā)出一種嗅覺模擬器，只要把

3、虛擬空間里的水果放到鼻尖上一聞，裝置就會在鼻尖處放出水果的香味，這是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在嗅覺研究領(lǐng)域的一項(xiàng)突破。　　　　3　國內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)狀　　　　在我國虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究和一些發(fā)達(dá)國家相比還有很大的一段距離，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程等技術(shù)的高速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)得到了相當(dāng)?shù)闹匾?，引起我國各界人士的興趣和關(guān)注，研究與應(yīng)用VR，建立虛擬環(huán)境!虛擬場景模型分布式VR系統(tǒng)的開發(fā)正朝著深度和廣度發(fā)展。國家科委國防科工委部已將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，國內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)和高校也都在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的研究和應(yīng)用并取得了一些不錯的研究成果?！　”本┖娇蘸教齑髮W(xué)計(jì)算機(jī)系也

4、是國內(nèi)最早進(jìn)行VR研究、最有權(quán)威的單位之一，其虛擬實(shí)現(xiàn)與可視化新技術(shù)研究室集成了分布式虛擬環(huán)境，可以提供實(shí)時(shí)三維動態(tài)數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實(shí)演示環(huán)境、用于飛行員訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)平臺等，并在以下方面取得進(jìn)展：著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；在虛擬現(xiàn)實(shí)中的視覺接口方面開發(fā)出部分硬件，并提出有關(guān)算法及實(shí)現(xiàn)方法。　　清華大學(xué)國家光盤工程研究中心所作的“布達(dá)拉宮”，采用了QuickTime技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大全景VR制；浙江大學(xué)CAD＆CG國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)；哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系已經(jīng)成功地合成了人的高級行為中的特定人臉圖像

5、，解決了表情的合成和唇動合成技術(shù)問題，并正在研究人說話時(shí)手勢和頭勢的動作、語音和語調(diào)的同步等?！　　　?　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展趨勢　　　　隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市規(guī)劃、軍事等方面應(yīng)用的不斷深入，在建模與繪制方法、交互方式和系統(tǒng)構(gòu)建方法等方面，對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都提出來更高的需求。為了滿足這些新的需求，近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù)研究遵循“低成本、高性能”原則取得了快速發(fā)展，表現(xiàn)出一些新的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢。主要表現(xiàn)在以下方面：　　(1)動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)。　　虛擬環(huán)境的建立是VR技術(shù)的核心內(nèi)容，動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型?！　?2)實(shí)時(shí)三

6、維圖形生成和顯示技術(shù)?！　∪S圖形的生成技術(shù)已比較成熟，而關(guān)鍵是如何“實(shí)時(shí)生成”，在不降低圖形的質(zhì)量和復(fù)雜程度的前提下，如何提高刷新頻率將是今后重要的研究內(nèi)容。此外，VR還依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的虛擬設(shè)備還不能滿足系統(tǒng)的需要，有必要開發(fā)新的三維圖形生成和顯示技術(shù)?！　?3)適人化、智能化人機(jī)交互設(shè)備的研制?！　‰m然頭盔和數(shù)據(jù)手套等設(shè)備能夠增強(qiáng)沉浸感，但在實(shí)際應(yīng)用中，它們的效果并不好，并未達(dá)到沉浸交互的目的。采用人類最為自然的視覺、聽覺、觸覺和自然語言等作為交互的方式，會有效地提高虛擬現(xiàn)實(shí)的交互性效果?！　?4)大型網(wǎng)絡(luò)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)的研究與應(yīng)用?！　【W(wǎng)絡(luò)虛擬

7、現(xiàn)實(shí)是指多個用戶在一個基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)集合中，利用新型的人機(jī)交互設(shè)備介入計(jì)算機(jī)產(chǎn)生多維的、適用于用戶(即適人化)應(yīng)用的、相關(guān)的虛擬情景環(huán)境。分布式虛擬環(huán)境系統(tǒng)除了滿足復(fù)雜虛擬環(huán)境計(jì)算的需求外，還應(yīng)滿足分布式仿真與協(xié)同工作等應(yīng)用對共享虛擬環(huán)境的自然需求。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)必須支持系統(tǒng)中多個用戶、信息對象(實(shí)體)之間通過消息傳遞實(shí)現(xiàn)的交互。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)可以看作是基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，是可供多用戶同時(shí)異地參與的分布式虛擬環(huán)境，處于不同地理位置的用戶如同進(jìn)入到同一個真實(shí)環(huán)境中。目前，分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)已成為國際上的研究