虚拟现实技术的实现篇1

[关键词]虚拟现实医学应用

中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210060-01

一、引言

虚拟现实技术是推进医学信息化的重要手段。当前,国内外已经有许多研究机构和商业公司对虚拟现实技术应用于医学方面展开了广泛的研究和实践,并取得了相当的成果。如何将虚拟现实技术深入引进到医学领域,已成为医学领域共同关注的课题。据统计,世界市场上出现的805个虚拟现实应用系统中,就有49个用于医学。

二、虚拟现实技术概述

(一)虚拟现实技术的概念。虚拟现实(VirtualReality),简称VR,是在计算机基础上发展起来的一种新技术。确切地说,虚拟现实技术是人们通过三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示等技术,生成逼真的虚拟环境,得到一个经过计算机处理、控制的人们看到、听到甚至触摸到,可进行实时交互,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。

(二)虚拟现实技术的主要特征。VR的主要特征是:多感知性(multi

-sensory)、沉浸感(immersion)、交互(interactivity)、构想性(imagination)。这些特征使操作者能够进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中,与之产生互动,进行交流。通过参与者与仿真环境的相互作用,并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力,启发参与者的思维,全方位获取环境所蕴含的各种空间信息和逻辑信息。

三、虚拟现实技术在医学领域的应用

(一)虚拟人体。在虚拟现实技术下,人体的各个部位、功能、行为最终都能够实现模拟。包括人体骨骼模拟、人体动力学的模拟、大脑的结构和功能的模拟、人脸的模拟、器官的模拟、神经的模拟、心脏除颤的有限元模拟等,这些都可以通过虚拟现实技术来完成。

(二)模拟放射诊断和治疗。放射诊断专家可在虚拟环境中使用模拟的三维小器械,为有意义的部位作标记,同时又不会给患者原始数据造成任何影响,以便能更仔细的进行研究,这样更有利于正确的诊断某些疾病。

(三)虚拟外科手术。外科手术仿真器使得外科医生在做一次比较复杂的外科手术之前可以先进行练习,然后将练习的成果应用于实际手术之中。他们可以对各种各样的病历进行演练甚至可以使用根据某个病人的特点而形成的真实计算机三维人体模型,为医生给病人进行成功的手术创造了可能。

(四)医学教学。近年来,多媒体教学异军突起,它把文字、图象、声音、动画和视频等信息集于一体,以新颖的教学手段,活泼生动的表现形式,成为了现代教学方法的主流。随着现代科技的快速发展,虚拟现实技术将成为下一代医学院教学中的主要辅助力量。

(五)医疗可视化。医疗可视化技术是帮助我们理解采集医学试验数据的一个有效手段。虚拟人技术逐渐成为虚拟现实技术的一个重要分支,已经越来越受到人们的重视。对这一前沿性问题的研究已形成新的研究热点。例如:人体是一个复杂的系统。从外观到内部各部分之间,从宏观人体组织到微观的基因,从人的大脑到人的神经系统以及人的思维发展,人类研究一直在不停地探索着。在医学教学中对人体系统、器官以及组织的形成的认识是一个动态的发展过程。利用虚拟现实技术很容易将他们可视,并且生动地展现在我们面前。

(六)心理治疗。虚拟现实技术在心理学领域中的研究通常包括视觉感知心理与生理、听觉感知心理与生理、记忆与认知心理等内容。感觉、知觉、记忆、思维、想象等认识事物的过程中的心理现象一直是心理学研究的重要课题。利用虚拟现实技术制造的视觉、听觉系统可以很好地进行心理学研究。同时虚拟现实技术的发展需要心理学的参与并且可以对其建立一些客观的评判标准。

(七)虚拟实验室。虚拟实验室是在计算机上加上一组软件和相应的硬件,让使用者在操作这台计算机时就像操作一台实验仪器一样。许多医学教育中的实验和临床相关实验都可以在虚拟实验室中进行。虚拟实验室的硬件仅是解决信号的输入和输出,软件才是关键,软件能很方便的改变、增减、改善系统的功能与规模。美国加利福尼亚大学科尔曼实验室开发了EXP软件,就是一个基于VR技术,用于神经生理学虚拟实验的多功能软件。

四、虚拟现实技术对军事医学教学训练的影响

在军事医学教学中,VR技术的更大优势是它和军事仿真模拟结合起来,既能创造出逼真的战场环境、战斗场景以及随着战斗推进过程中虚拟的“指战员”伤亡状态,又可以模拟出野战条件下的战伤救治、运送等。特别是核武器、生物、化学战伤的救治、运送,不仅危险性大,而且救治复杂且难度较大,平时的学习和培训又不易实现。虚拟现实技术使军事医学教学更贴近实战,突出了对学生实战心理的训练,能充分表现出未来战争中的高技术、复杂性等特点,扩大军事医学院校学生的军事医疗体验和战场战伤救治的经验。在这些环境中学员们在操纵虚拟的工具、手术器械时,不仅会感受到压力,而且具有极强的参与性。

保持一支训练有素、装备良好的军队是美军训练的目标。因此,美军特别重视训练,按实战进行训练是美军军事训练的一项基本原则。虚拟现实技术的发展为美军的军事医学训练开辟了崭新的途径。美军若干医学技术领域的专家研究了新兴技术在未来20～30年内对医疗工作的影响,认为有34种技术将影响未来医疗工作,最后确定的13种按得票多少的顺序进行排列,虚拟现实、人工智能等几种技术高居榜首。事实上,早在几年前,随着美军组成21世纪数字化部队计划的实施,以及美国在热点地区部署维和部队所需的遥控医学技术中,虚拟现实技术的实际应用就已经开始崭露头角。在虚拟现实等支撑技术的支持下,美军已开发出高级创伤救治技术模拟训练系统、胸部创伤救治模拟训练系统、天花接种模拟训练系统、VR2Demo精神运动技术训练系统和环甲软骨切开术模拟训练系统。美陆军利用国防部的高级军事演习模拟与可视人体研究室合作,研究人体结构和功能模拟。

五、结束语

虚拟现实技术在医学方面的应用展现出了良好的前景,表现了其良好的应用效果。随着虚拟现实技术的不断发展完善以及医学教育环境的不断变化,硬件设备性价比的不断提高,虚拟技术必将更多的应用于医学领域,虚拟现实技术在医学领域中的作用显得越来越重要,显示出了巨大的优势。因此,我们有理由相信:与网络技术、多媒体技术并驾齐驱的虚拟现实技术,必将具有更加广阔的应用和发展前景。

参考文献:

[1](美)WilliamR.Sherman,(美)AlanB,虚拟现实系统――接口应用与设计,电子工业出版社,2004.11.

虚拟现实技术的实现篇2

关键词：虚拟现实；虚拟实训；三维建模；仿真平台

中图分类号：G712.4

现代职业教育要培养技术技能型人才，需要通过实践教学巩固学生所学理论，培养学生的实践能力和创新精神。但由于实训场地、实训设备等方面的限制，一些教学实验无法展开。利用虚拟现实技术能很好地解决这个问题，它可以在节省大量铺设实验场地、购置实验仪器费用的前提下，重复使用并时常更新这些虚拟的实验“仪器”，又能使学习者获得与真实场景同样的体会，反复操作，加深对教学内容的理解，以相对较低的成本实现现代职业教育的效益最大化。

1虚拟现实技术及其特点

虚拟现实（VirtualReality，简称VR，又译作灵境、幻真）[1][2]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VR技术具沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）和想象性（Imagination）[3]三个最突出的特征。虚拟现实技术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。虚拟现实技术运用计算机对现实世界进行全面仿真，创建与现实社会类似的环境，使用户与该环境直接进行自然交互。

2在实训中应用虚拟现实技术

2.1可行性

虚拟现实技术包括沉浸式与非沉浸式虚拟现实技术。通常沉浸式虚拟现实技术是主要依赖特殊硬件来实现的，而非沉浸式虚拟现实技术是依赖专门的软件来实现的。采用非沉浸式虚拟现实技术较为经济实用。尽管是借助键盘、鼠标、显示器等标准外设来营造一个窗口式的虚拟环境，但还是可以应用软件技术使其尽可能接近较理想的虚拟现实环境。它可采用基于图形（几何建模）的方法或基于图像的方法实现。

在虚拟实训中所用到的实验仪器和工具是通过3D建模设计出来的，可以在实训前使学生对这些仪器和工具有一个初步的感性认识；可以创建一些虚拟的实验环境，通过设置参数来设定不同环境，在虚拟的环境中反复做各种各样的技能训练，获得不同环境因素下的实验数据；由于是虚拟实训，实验环境和实验仪器都是虚拟的，能节省大量的设备更新维护和实训场地铺设费用；也可以根据现实技术和型号的发展进行模型更新，紧贴技术潮流，建设“常新”型的实训基地；在虚拟实训中，实验仪器是虚拟的，学生可以不必担心因误操作造成实验设备的毁坏，也不必担心实验中存在的危险，学生可以放心大胆地进行实验，更有利于学生发挥创造性思维。使用虚拟现实技术制作生动的虚拟软件，能推广到其它同类课程中使用。

2.2技术路线

（1）三维实体建模。传统上，基于几何的建模方法具有精度高模型描述完备等优点，但是人机交互工作量大、建模效率低。近年来，国际上开始流行基于图像的绘制方法，基于图像的建模方法由一个图像集合和与之对应的深度集合构成场景模型。其像素点固定，与场景复杂度无关，但是对于大规模的复杂场景，它需要多幅图像输入，因此图像存储也成为一个难题。基于几何和图像的混合建模方法可以克服前两类建模方法的不足，减少人机交互工作量和图像的需求量，保证逼真度的前提下，快速、有效的建立物体的三维模型，因此是一种非常有效的建模方法。可以使用3DsMax等三维软件建立虚拟模型，复杂器件选用贴图的形式，经过渲染后在计算机屏幕上可以形成逼真的立体模型。建模任务由CAD、3DsMax等软件实现，能够满足虚拟现实应用程序的实时性要求。

（2）模型的优化处理。为了节省建模时间，降低系统资源占用率，提高运行速度，进行模型优化；虚拟现实的制作方法有两种：一种是基于几何图形的；另一种是基于图像的。如果完全采用3D建模，不仅工作量巨大，数据量过大也很影响虚拟显示。如果采用图像的形式，就退化成二维的类似flas的效果，缺乏真实感。所以建模方法采取图形和图像相结合的方法，对于简单模型或是不经常更新的场景用3D建模，经常变动的或复杂场景或器具，采用三维建模与图像纹理贴图相结合的形式，取长补短。即节省了建模时间，建模的工作量，降低了系统资源占有率，提高运行速度，也适合经常变动的场景或器件。

（3）场景导入，交互开发。可以把在CAD、3dsMax等三维软件中的构建的模型导出成WRL格式文件，在VRML编辑器中进行编辑、优化处理，最后可以在VRML浏览器中运行。例如：以计算机硬件系统构成为例，构建了虚拟仿真平台，如图1所示。

图1计算机硬件系统实验台

（4）建立仿真系统平台。VRML文件本身是文本文件，浏览器对VRML文件进行逐行解释、即时写屏，路由及脚本中涉及的变量必须先定义后使用。可以按照虚拟实验预先定义好的顺序进行流程设计，然后再利用可视化编程语言Delphi[4]或VB[5]实现系统平台的界面设计与编程。

2.3虚拟现实技术应用于实训的优势

虚拟现实技术在我国一些高校已经将虚拟实训室应用到实训教学中。基于虚拟技术的仿真系统应用于实训教学中，在计算机上用虚拟软件作设计与测试，就像在真实的实训室做实训一样，能为学生提供了一个自由实训的平台，而且，这种虚拟实训不消耗器材，实训所需器材种类和数量不受限制，实训成本低、速度快、效率高，还可以开展各种设计性实验。增强学生做实训练习的自主性，不再受实训室忙、设备少的约束，进一步提高学生的学习积极性、主动性和创造性.对于高校实训室管理来说，也节省了实训准备时间，降低了实训成本，使实训室管理和开放更加现代化、人性化.在设备不断更新的基础上，使得实训紧跟时代的发展，培养技术技能型人才。随着虚拟现实技术逐渐在高校的应用，必将对课程教学产生深远的影响。

3结束语

本研究指出了将虚拟现实技术应用于现代职业教育实训教学中的可行性，并给出了构建虚拟仿真实训平台的技术路线。相信不久的将来，随着虚拟现实技术的发展，结合人工智能、神经网络等学科，虚拟现实技术将应用于更广的范围，交互式的、人性化的网络虚拟平台，将成为实训教学与应用性学习的主流。

参考文献：

[1]郭凤英.虚拟现实技术在网络教学中的应用[J].北京联合大学学报（自然科学版），2004（03）：77-79.

[2]申蔚.虚拟现实技术[M].北京：清华大学出版社，2009.

[3]张金钊，张金锐，张金镝.虚拟现实与游戏设计[M].2007.

[4]孙军华，季忠，王忠雷，刘莉莉.基于Delphi和VRML的虚拟装配平台的实现[J].机械科学与技术，2003（05）：855-857.

[5]黄忠.基于VB和VRML的数控仿真教学系统设计[J].精密制造与信息化，2009（01）：49-53.

作者简介：张菊（1978-），女，辽宁营口人，副教授，研究方向：计算机应用、计算机软件与理论、虚拟现实。

虚拟现实技术的实现篇3

虚拟现实技术可以称作灵境技术，具体就是结合计算机网络技术、多媒体技术、多传感技术、图形技术、仿真技术、以及智能技术等等方式，通过构建三维虚拟模式，同时利用专门的设备来实现。也就是说，虚拟现实技术作为一种全新的信息技术，可以生成多维信息环境，对于环境艺术设计具有至关重要的意义，可以使环境艺术设计更加完善。

虚拟现实技术的应用特征

1.效率性将虚拟现实技术运用到环境艺术设计中，可以极大程度的改变传统的环境设计模式，突破了其中存在的各种复杂性问题，比如说摒弃沙盘或者模型的方式，有利于控制设计成本，节约了设计时间。通过高科技技术手段，能够以多媒体模式、数字化模式真实形象的展示出虚拟设计的项目，而用户只需要在虚拟现实技术的平台中，即可观看模型效果，以此将网络资源的优势有效全面的发挥出来，更加充分的展示出作品的效果，以此实现宣传目标，促进工作效率的提升。2.交互性通过虚拟现实技术，可以将环境艺术设计作品更加全面、更加形象的展示出来。在虚拟世界中，利用数字化技术，能够对展示物的一些数据信息进行传输，同时可以接受信息、认知信息、以及反馈信息等过程。虚拟现实技术所创建的环境，更加向真实化方向发展，通过计算机所构建的三维数字模型，内嵌虚拟现实场景，能够使用户的各种感官感受有效激发出来，产生真实的交互感受。比如说，在虚拟空间中，用户可以用手去获取虚拟环境中的物品，同时还能够真实的感受到物品的重量，并且可以让被抓住的物体随着是自身移动。3.艺术性在环境艺术设计中，通过使用虚拟现实技术，需要具备较高性能的图像处理工艺。比如说3D虚拟建模、Flash、全景图片等方式，可以以高清的形式，展示出各种图像，从而使设计作品更加具有艺术性和真实性。用户在观察图像之后，可以对项目的整体结构做到全方位了解，并且了解所使用的材料和工艺等等。所以说，虚拟现实技术具有更加良好的艺术性效果。4.侵入性虚拟现实技术具有侵入性，其可以让用户感觉到更加真实的环境效果，有些时候，还可以让用户感受到身临其境的感觉。产生此种感受的主要因素，在于虚拟现实技术的设计正是充分基于人的感官感受、以及心理特点出发，同时通过计算机技术，使图形更加具有立体效果，从而使用户置身于三维空间中。对于侵入性来讲，在某种程度上来讲，其可以理解为临场性和存在性，关键是对用户在虚拟环境中的真实感受程度进行反映。用户需要提前佩戴专门的头盔和手套，才可以真实的感受到虚拟环境中的立体效果，同时在此种虚拟环境中，不会受到外界因素影响，能够全身心的投入到虚拟世界中。假如用户无法分辨出真假效果，也就是好比置身在真实的环境中，那么可以说是最为理想的侵入性效果。5.多感知性考虑到虚拟现实环境中，均会配备齐全各种感官装置，包括有视觉、听觉以及触觉。用户不仅仅具有视觉感知，还可以形成听觉感知、触觉感知、以及力觉感知，特别情况下还会产生嗅觉感知以及味觉感知。所以说，虚拟现实技术具有非常良好的多感知性，可以让用户感受到身临其境的感觉。就现阶段的虚拟现实技术来讲，尚未实现所有感知功能，也就是无法达到最理想的虚拟技术状态。

虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用

1.应用到环境艺术模型设计当中由于虚拟现实技术具有交互性、多感知性、侵入性等等特征，通过上述种种特征，可以让用户进入到交互式的、三维虚拟环境中，同时可以与虚拟环境进行一些互动沟通，用户的各个感官受到刺激，会产生到身临其境的感觉。在环境艺术设计过程中，通过使用虚拟现实技术，可以说非常具有必要性，设计可以通过计算机进行虚拟现实技术系统处理，能够虚拟系统中，展示出现实生活中的事物。通过此种设计过程，能够让设计人员更加真实、直观的感受到，在实际生活中设计作品的相同感受，并且有利于设计人员更加全面、准确的把握每一个设计细节，以此构建良好的环境艺术模型，确保自己的设计想法可以顺利的转换成设计成果。可以说，极大程度的增加了环境艺术设计的感知性与直观性。2.更加便捷的对环境艺术设计作品进行完善对于设计作品来讲，需要反反复复的不断修改，一直到完善，最终成为一个优秀的设计做你。在以往的环境艺术设计过程中，在完成设计作品时，设计人员很难对作品做到全面直观的感受，抽象性的概念影响作品的完整性。通过使用虚拟现实技术，可以有效解决此项问题。虚拟现实技术可以在最开始，将设计构建成虚拟的现实模型，通过观察模型，便于设计人员更加直观的观察每一个设计环节。在具体方案实施之前，利用模型，设计人员能够全面的进行观察，及时发现设计方案中存在的一些不足之处，并且在此情况下，对方案反复修改完善，直到其符合设计要求。所以，虚拟现实技术一方面使完善环节得到简化，另一方面还能够使修改更加具有针对性。

虚拟现实技术在环境艺术设计中应用效果

1.增强了环境艺术设计的直观性在环境艺术设计的发展过程中，逐渐经历了手绘图纸、电脑效果图和建筑动画三个过程。在此阶段，可以看出人们都不断追求高科技，新型的科学技术，从而获取更加高层次的艺术品质，实现最佳的艺术表现效果。在如今的环境艺术设计中，通过使用虚拟现实技术，在各种软件和硬件的作用下，可以创建非常真实的虚拟环境，基于此种环境考虑，利用技术手段，将环境艺术作品转换为此种环境，在创建的虚拟环境中，用户能够感受到类似真实的听觉刺激、视觉刺激、触觉刺激。可以说虚拟现实技术能够将环境艺术设计作品中的细节全面表达出来，有利于吸引用户注意，提升环境艺术设计作品的接受程度。2.提高预算精准度环境艺术设计，需要将所设计内容转换成实践应用的项目。在以往的设计作品中，普遍存在预算精确性不理想的情况，对于工程建设的成本控制均产生一定影响。通过使用虚拟现实技术，能够有效解决此类问题，在虚拟模型中，可以全面了解项目所需要的材料预算等内容，可以实现材料预算、结构的精准度提升，防止出现由于预算失误而导致的各种问题。3.增强了设计双方的互动性在完成设计方案之后，在同客户沟通阶段，需要营造良好的双方互动性，对于汇报沟通具有重要帮助。通过运用虚拟现实技术，有利于提升双方互动性。利用此种技术，用户能够在设计作品中，感受到每一个设计细节和设计成果，全买呢了解每一个设计部位的演示状况，并且可以了解不同设计方案之间的关联性。对于存在的设计问题，双方之间还可以展开协商探讨。

总结

虚拟现实技术的实现篇4

【关键词】虚拟现实技术；职业教育

1引言

随着计算机、信息、网络等相关技术的发展，计算机作为一种高效能的信息传播工具，在教育教学过程中得到越来越广泛的应用，将虚拟现实技术作为一种新兴的教学媒体应用到教育教学中，这种崭新的技术会带给我们崭新的教育思维，解决我们以前无法解决的问题。

2虚拟现实的概念及特点

虚拟现实是由计算机及其他软、硬件技术生成的，给人多种感官刺激的虚拟境界，是一种高级的自然人机交互系统。虚拟现实概念可概括为3个方面：真实性、沉浸性和交互性。

2.1真实性:是指由计算机生成看起来、听起来、触摸起来都像真的的虚拟境界，还可以向用户提供视觉、听觉、触觉等多种感官刺激。

2.2沉浸性:是指计算机控制下的虚拟境界应给人一种身临其境的沉浸感。

2.3交互性:是指人能以纯自然方式与虚拟境界中的对象进行交互操作，即不使用常规设备，而要求使用手势、体势、人类语言等自然方式进行交互。

目前职业教育限于各种现实条件，某些内容的实验教学环节往往不能得到较好的落实，极大地影响了学生动手能力的培养，抑制了学生的创造能力，以致理论学习和实践相脱节。虚拟现实技术应用职业教育，由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过自身与信息和环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。

3虚拟现实技术在职业教育中应用

职业教育具有实用性、开放性、生产性和时代性等特点。职业教育要完成技能型、技术型人才的培养任务，必须突出职业教育的“实用”、“实训”、“应用”等特点在，这就要求职业教育要给学生充分实践的机会。将虚拟现实技术应用到职业教育，可促进教学观念、教学内容、教学场所的变化，节省教育投资、提高教学效果。虚拟现实技术能够为学生提供一个生动、逼真的学习情景，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的实践技能，有利于学生创新精神、创新能力、协作意识的培养。

3.1虚拟现实技术在计算机专业教育中的应用

职业教育的计算机专业课程实践性很强，在书本上体现难免会给人们的理解带来困难。利用虚拟现实技术可以将文字、声音、图片、动画等几种媒体表现形式有机地结合，设计出生动活泼的界面。制作出一些三维的、交互式的、具有沉浸感的内容，满足学习者从各个角度观察和学习，仿佛身临其境，更好地理解学习的内容。为了提高实验的教学效果，应该建立一个网上的虚拟实验室系统，把计算机多媒体技术、数据库技术、网络技术和计算机动画技术引入到实验教学中，构造一个虚拟的实验环境，对学习者的不同操作给出与现实实验环境相符合的反馈。

3.2虚拟现实技术在数控技术的应用

数控技术是现代机械制造业的核心技术，由于数控技术教学和培训都离不开数控机床，而数控机床本身价格比较昂贵，限制了学校的购买能力，所采用计算机建模和仿真技术来模拟实际的数控加工环境，同样可以让学生尽快熟悉数控机床的加工环境与真实的加工过程，从而提高数控技术的教学效果和教学质量。虚拟现实技术可以模拟实际数控机床加工环境及其工作状态的计算机仿真加工系统，这就是某一特定数控系统借助计算机软、硬件的功能，通过实验者的控制在计算机上演示、分析数控加工从零件设计图到动态切削演示的实现的全过程。

3.3虚拟现实技术在汽车维修与驾驶专业中的应用

在汽车专业的教学中有很多知识所涉及的实物及其内部结构虽客观存在的，但无法一一呈现在学生面前，或者不能很好的展现其内部结构，利用虚拟现实技术可为学生提供生动、逼真的防真，帮助学生理解汽车的构造原理及维修操作，从而掌握实际操作的方法、步骤和要领。并且大大缩短了维修工的培养周期，节省了训练器材和场地等的经费投入，大幅度减少了教师的工作量，具有很高的经济效益和社会效益。利用强大的数据库统计分析能力，可用于对教学效果的检测，或对职业技能鉴定的考核。

3.4虚拟现实技术在电子设计中的应用

用虚拟现实技术进行电子设计和测试，在教学中，可以很方便、直观地进行虚拟实验与演示各种电子电路的工作原理。这样，理论课教学中难于讲清的重点和难点问题，可以通过的验证性虚拟实验演示等教学手段进行。在实验中，用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以做各种类型实验。方便地对测试结果进行分析，打印输出实验数据、测试曲线和电路原理图。实验不消耗器材，实验所需器材种类和数量不限制，实验成本低。实验速度快，效率高，容易开展各种设计性实验。另外，利用虚拟实验软件可以对学生实验能力进行检查。

3.5虚拟现实技术在远程教学的应用

虚拟现实技术的远程教育对比传统的远程教育，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，突破教学的重点、难点，培养学生的技能都将起到积极的作用。虚拟现实技术可为远程教育教学点提供可移动的电子教学场所，通过交互式远程教学的课程目录和网站，有局域网工具作为校园网站的链接，可对各个终端提供开放性的、远距离的持续教育。

此外，虚拟现实技术在电子商务、财务软件、景点模拟、酒店服务服装设计还有广泛的应用。虚拟现实技术挖掘职教院校的潜能，促进校园信息化的建设，倍增教学资源，充分激发学生的学习自觉性。虚拟现实技术在职业教育中有着独特优势。

4结束语

尽管目前在职业教育对虚拟现实技术的应用没有得到广泛的应用和开发，但随着信息技术的发展，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，虚拟现实技术凭借自身的教学优势和潜力，将会在职业教育中发挥其重要作用。

参考文献：

[1]曾建超.虚拟现实的技术及其应用.清华大学出版社，1996

[2]曾希君.虚拟现实技术在高职计算机专业课教学中的作用[J].计算机教育，2008，(16)

[3]刘凤田，刘玉兰．虚拟现实技术及其在教育领域的应用研究[J]．河北农业大学学报，2005

[4]陈晓春．虚拟现实在现代教育技术中的应用[J]．铜陵学院学报，2005，(3)

虚拟现实技术的实现篇5

关键词：虚拟现实；环境艺术设计

在人类文明的历程里，展示艺术在社会中有着非常重要的作用，它作为人类沟通和传递信息的桥梁，具有极高的价值。由于社会信息时代的到来，计算机行业发展迅速，多媒体技术、虚拟现实技术和网络技术已经得到了大量的应用。展示方式也产生了天翻地覆的变化，它已经从传统单一的形式转向成一种综合性设计。随着虚拟现实技术的高速发展，它已经逐渐地接近我们。2003年世界各地受到非典疫情的影响，使得多个实物展被取消。此时，网络会展的出现受到了人们的欢迎，它弥补了实物会展的不足，发挥了非常大的作用。如今许多景点都做了这样的系统，给人们更好的体验。

1虚拟技术的概述

虚拟现实技术是跨越多媒体技术、网络技术和建筑动画及技术的一门综合性非常强的技术。从某种程度上来看，他继承了网络、多媒体、人工智能、图形学进等最新技术的发展成果。中国对虚拟现实技术的研究早在20世纪90年代就开始了，较早开展此项技术试验的研究中心等在虚拟现实技术视觉接口方面取得了突飞猛进的成果，虚拟现实技术已经设计出了以电脑为基础的虚拟显示系统，实现了先进的演示方式。开设了虚拟建筑环境实时漫游系统，与此同时，除场景演示外，这项技术还成功地摆脱了人的高级行为中人脸识别和表情识别等问题，完成了虚拟现实中的软件接口及体视图。

虚拟现实技术具有构想性、交互性和沉浸性的特征。首先，他能让使用者融入情景，具有非常强大的吸引力。其次，它能够形成具有多维化的信息环境，从而在最高程度上达到使用者和展示品的最好交流。

近几年来，展示艺术设计在中国发展迅速，人们的需求随着物质生活水平的提升进一步提高。人们在建立物质生活中更能代表自己的精神家园。艺术是将公众和提高城市文化品位联系在一起的关键。展示艺术的界限是建筑的内外空间，它涉及的学科非常广泛，涉及范围也大，涵盖了室内和室外两种空间组合设计。展示艺术涉及是一个非常复杂的系统工程，它和一般的艺术创作不同，是在尊重现实条件和自然环境的基础智商，运用科学合理的方法，对环境进行创造和改善，使之更加接近人们的日常生活和交流。[1]

1.1全景图像技术

全景图像技术是目前发展最快且最流行的新视觉艺术，它将图像处理全景摄影技术作为基础，通过相机环绕进行360°的四周拍摄，拍摄一组照片或利用鱼眼镜头将拍摄的所有方位拼接为全景图像，再通过计算机技术实现全方位互动式观察，将真实场景还原后展示给观众。全景图像技术从严格意义上说并不属于三维技术，也不算真正的虚拟现实技术，但是通过全景图像技术带给人们真实的现场感与交互感是虚拟现实技术的标准之一，因此它常被称作是准虚拟现实技术。由于全景图像技术较为简单，耗费成本也较低，目前被广泛地应用在场景展示中。

1.2三维显示技术

立体三维显示技术的目标是使人具有身临其境的逼真感，这也是虚拟技术的核心技术之一。想要逼真的模拟视觉功能，主要依赖于三维显示技术的图像处理能力与理解能力。三维显示技术主要有两种，一种是通过软件三维制作，现实与平面显示器中的三维图像，另一种是基于硬件技术在空间中展示出来的三维图像。第一种技术实际上就是软件技术，如Maya、3dsmax等三维建模软件制造出的三维图像，硬件显示平台为平面显示器，另一种是平面视觉上的三维显示；第二种技术实质上是硬件技术，如空气成像技术、多通道投影技术。空气成像技术是最近研发出的相对高端的硬件技术，可以实现空气中呈现立体影像，同时具有触控感应交互性。多通道投影技术可是实现放映环幕影像放映。[2]

2虚拟现实技术在现代展示艺术中的艺术表现

虚拟现实艺术是典型的艺术和科学的结合，是一种新媒体表现形式。虚拟现实技术的相关手段强有效地弥补了传统二维展示设计而被动观察的缺点，展示了视觉语言有一个纵深的扩展。虚拟现实展示的最大优点就是交互性和实时性。实时性可以让参观者从任一个角度欣赏，增强产品的表现力，让参观者更加有效理解参观品的性质。在展示艺术中，在很大程度上帮助了设计者，从而给艺术领域带来新的表现手法。[3]

虚拟现实技术所体现出的艺术性一方面应用于数字影像。影像是一种非物质话的图像，但同时这种影像又在模拟显示物质环境，甚至已经超越现实构建新物质环境，这种现实与虚拟的变换常常引发人们的思考，这本身就是一种艺术。另一方面，通过基于现实又超过显示的表现，能够表现出一种让人沉浸在其中的非常真实的三维效果。与传统技术对比完全不同。虚拟的显示技术更加侧重于感官的真实性，通过模拟真实性对整体色彩对比与光影再次进行统一，加深气氛的渲染和情感的宣泄，增强其艺术特点。[4]

3现代展示艺术的虚拟现实化发展趋势

基于目前的科学技术水平而言，虚拟现实技术还是一项新兴的技术，此项技术在现代展示艺术中的应用也处于初步阶段。尽管虚拟现实技术在现代展示艺术中的应用尚未成熟，但是从现阶段看，其应用水平已经表现出独特的优势与发展前景。它所带来的不仅是展示艺术视觉效果的革命，更是前所未有的全新交换式体验。[4]

虚拟现实技术与展示设计的结合，不仅实现了展示对象表达方式的动态化与多元化，让观众能够身临其境地感受展品，可以让观众亲自设计与操作，增强其对展品的理解。虚拟现实化在现代展示艺术中的应用是科技与艺术的完美融合，它拥有着前所未有的创造性，使人与机器、人与人之间的交互更加合理。

4结语

人的认识活动以感觉为起点，不但能够认识客观事物的各种性质，而且感觉也是心理活动和意识的主要依据，人脑通过这种方式直接与外界相联系，而虚拟现实技术正是运用这一原理来满足人类需求的。作为目前网络多媒体技术应用的热点之一，虚拟展示形式在一些发达国家的诸多行业里面得到大量的应用，并且已经产生了巨大的经济效益。虚拟展示在各大领域都扮演着重要的角色，而在当今的产品展示以及各种商业设计展示中，虚拟现实技术则发挥着强大而独特的作用。

参考文献：

[1]赵明，李明璐.虚拟现实技术在现代展示艺术方面的运用[J].房地产导刊，2014（15）：39.

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虚拟现实技术的实现篇6

【关键词】网络环境；虚拟现实技术；发展趋势和前景

虚拟现实技术是在现实技术的基础上结合计算机技术在相应领域的发展而提出来的，是一种由计算机生成的高科技的虚拟真实环境的模拟系统，它的发展离不开网络技术的产生和成熟。到21世纪的今天，虚拟现实技术已经被广泛应用于各个行业的多个领域，这与网络技术给虚拟现实技术的发展提供的技术保障是分不开的。

一、虚拟现实技术的含义

虚拟现实，又称VirtualReality，简称VR，是利用电脑网络技术模拟现实场景，重现“真实的三维空间”，从而实现供实验者或是研究者进行试验或产品性能检验的目的的一种高科技技术手段。不同行业和领域因其对现实环境的要求不同，所以对虚拟的三维空间的侧重点也不同。

虚拟现实技术发展至今，已经具有了鲜明且个性化的特征，这些特征分别是全方位感知、浸没感、互动性和构想性。

1.全方位感知：是指虚拟现实技术在理论上应给可以实现包括听觉、力觉、触觉、运动、味觉和嗅觉在内的几乎全真实环境下一个人所能够感知的一切感觉，从某种程度上来说，可以达到真实环境的全方位再现。但由于技术限制，到目前为止，虚拟现实技术的感知仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动这几种。

2.浸没感：又称临场感，是指用户在计算机模拟生成的虚拟环境里所产生的与真实环境相差无二的感觉。一个成功的虚拟现实技术应该具备让参与者完全浸没在这种全新且真实的环境中的可能性。

3.互动性：是指参与者或是体验者可以在计算机模拟生成的虚拟环境里进行和在真实环境中一样的体验的这种人和外界的互动性，从某种程度上来说，这是一种近乎真实的双向互动。

4.构想性：是指依附于计算机技术的强大力量，参与者在虚拟环境下，不仅可以感受再现的真实存在的环境，还可以用计算机操作出客观环境下不存在或是不可能发生的事情或现象。这种构想性的特点，从很大程度上，拓宽了人们的视野、想象空间和认知范围。

二、网络环境下的虚拟现实技术在各领域的应用分析

虚拟现实技术从出现到现在的日益成熟，离不开网络信息技术的发展。从很大程度上来说，也正是有了成熟的计算机网络信息技术和日渐浓厚的网络技术应用氛围，才使得虚拟现实技术有了技术上的保证和依托，实现了对真实环境进行模拟的可操作性。

随着网络信息技术的进一步发展，虚拟现实技术将逐步突破原来技术上的限制，真正实现对各个领域的真实性模拟。下面，本文就以虚拟现实技术在几个较为常见的领域的具体应用为例，来探究网络环境下的虚拟现实技术的发展和应用。

（一）教育领域

网络环境下的虚拟现实技术在教育领域的应用，主要体现在运用计算机技术促成教学方式的巨大变革上，具体表现如下。第一，利用网络技术，将老师所要讲授的内容以三维的形式生动地演示出来，内容更为立体和直观，这种方式学生更容易接受。第二，利用网络技术和虚拟现实技术构造出三维教学环境，让学生尽可能地接触到接近课程内容的环境，使学生在融入其中的过程中，拥有对世间万物更加丰富和真实的情感体验。无论是微观上的细胞分裂、分子活动，还是宏观上的天体和星象运动，网络环境下的虚拟现实技术，可以逼真地反映客观世界的虚实、大小、快慢等物理变化，以及听觉、味觉、触觉上的化学变化，所有这些生动、形象的课程演示，都将会在很大程度上调动学生学习的主动性和积极性，启发学生思维，开发他们的智慧。

（二）医学领域

虚拟现实技术在医学领域的应用主要有两种，一种是利用网络信息技术将人体虚拟化，一种是将手术系统虚拟化。将人体进行虚拟化，主要是利用网络信息技术对人体进行扫描，在扫描的过程中，将具体的数字信息进行组合，从而虚拟出一个“真实的人体”。将人体虚拟化主要用于当真实环境下的种种原因无法满足医疗工作者进行医学研究的需求时，手术者借助HMD感觉手套就可以对虚拟模型进行手术操作，这样就能够实现医学研究者进行研究和探索的目的。借助数字化人体，还可以模拟药物在人体中的新陈代谢活动，这样研制出的药品就可以缩短药物试验周期，降低成本，避免药物对真人有可能造成的伤害的情况下，加快其投入市场的进度。虚拟手术是建立在更高层次和更高技术水准下的医学实验研究，这样的手术必须利用网络技术将虚拟手术室里将会用到的所有的医学器械，进行电脑化控制，以达到远程或近程环境下对真正的病人进行治疗的目的。虚拟手术下的远程手术，是当今医学领域较为先进的一种手术操作方式，它主要是通过远程的操作设备与远距离的医院建立起远程医疗系统，在这种完备的系统下，医生只需对虚拟患者进行手术，并通过网络技术将其动作传递给远端的机器人，由机器人对远端的患者进行手术。在数据输入正确，且系统正常运行的情况下，机器人手术的准确性能从很大程度上得到保证。

（三）娱乐方面

虚拟现实技术在娱乐方面的应用主要是人们都较为熟知的3D技术方面，现在对其应用主要集中在电影和游戏两方面。3D电影可以让观影者在体会到立体画面的同时，实现声音、画面的完美结合，切实满足观影者身临其境的欲望。虚拟现实技术下的游戏，改变了模式下只局限于打键盘和电话速表的模式，它在给游戏者提供近乎真实的游戏或战争场景的同时，可以让游戏者通过一系列真实的头盔显示器和数据手套之类的交互设备，操纵和参与到相对逼真的场景画面中。在保证安全的前提下，给游戏爱好者以全新的感官刺激和真枪实弹的全新体验。

（四）军事航天领域

军事和航天工业的一个重要课题就是进行周期性的军事和航天飞行演练，这是国防和航天人员不可或缺的一个重要课题。利用网络技术可以实现对军事领域多方面的虚拟化模拟，例如虚拟真实地图、虚拟场地、虚拟医学救治等多方面。通过对各个环节的全真性模拟，可以让军事人员有身临其境的真实感，同时，也可以训练他们面对真实环境时临危不惧的心理素质。针对航天飞行演练的虚拟现实演练，能够使航天人员在不进入真实的上空大气层的情况下，真实感受外太空的失重状态及一切未可知的情况，并且可以训练航天人员在外太空需要完成的作业及任务。

（五）科研领域

对某一科研成果或是产品的研究从来都不是一气呵成的，它必须经过多次的实验和检测才能完成，然而，多次的实验过程必然要以付出昂贵的金钱为代价。虚拟现实技术在网络技术的支撑下，可以模拟成果或产品真实的应用环境下的变化和反应，这样，科研人员就可以根据相应变化了解到目前成果或产品的性能，并据此采取相应的措施进行改进。虚拟现实下的成果或产品测试可以缩短产品的研发周期，提高产品的更新换代，从长远看，这将会对科研成果的研究节约大量的费用，并且还能增强检测结果的准确性和可信性。例如在汽车性能的研发过程中，冲撞实验是一项必须的测验项目。借助虚拟现实技术，就可以在不伤及任何人的情况下得到检测结果，既节约了时间和费用，又相对安全。

（六）商业领域

虚拟现实技术在商业领域的应用多体现在对产品的推销上，利用网络技术将产品进行扫描，并输入到计算机系统里，这样顾客就可以通过操纵计算机或是进入虚拟的扫描的环境下，去真实体验产品的性能。就拿房地产产业来说，当建筑工程投标时，房地产商会把设计的方案用虚拟现实技术表现出来。这样就可以让前来投标的人真实地感受到室内的一切，如门的宽度、采光多少、室内排水状况等问题。这样的推销和宣传手段，比单纯的声音解说和图片展示，更能让人信服，也更能展现产品的真是魅力。

三、虚拟现实技术的前景和发展趋势

从上文对虚拟现实技术应用的众多领域的分析可以看出，该技术具有很好的发展前景，在不久的将来，该技术一定会融入到我们日常的生活中。下面，本文就简要介绍一下该技术的发展趋势和前景。

（一）三维图形的生成和显示更加实时

虽然三维图形的生成技术已经较为成熟，但纵观多年的发展，还没有实现实时生成技术。在技术还不纯熟的现在，在完成实时生成技术的过程中，虚拟出的现实环境其质量会降低，很大程度上影响了其真实效果的呈现。

（二）环境建模技术更加动态化

众所周知，虚拟现实技术的核心要素就是虚拟环境的建立，实现动态获取实际环境的数据是至关重要的一个步骤。在虚拟现实技术成熟之后，该技术将实现根据实时需要，及时快速的获取数据的目标。

（三）人机交互设备更加智能化

为了让体验者体会到真实环境的感觉，虚拟现实技术总是要借助于数据手套或是其他的一些设备来辅助体验者产生一些真实感受。但由于技术的限制，体验者并不能全方位感受到虚拟现实的效果。所以，实现人机交换设备的智能化将很好地解决这一问题，这也将成为虚拟现实技术发展的方向之一。

（四）虚拟现实实行智能化语音模式

建模是实行虚拟现实技术的重要一步，只有建好了对现实环境的模型，统计出模型的具体数据，才能具体进行虚拟现实技术的活动。但是，现在的建模由于是人工操作，需要花费大量的人力、物力和财力。为了充分解决这个问题，可以在网络技术成熟的条件下，实行智能化语音模式，这样就可以在现有条件下，将虚拟现实技术与智能技术、语音识别技术结合起来，进行适时的智能化操作。

四、结束语

在当今社会，基于网络环境下的虚拟现实技术已经不再遥远，而是正在向人们的日常生活迈进。在享受它带给我们的便捷和新奇时，我们也应该清醒地认识到，这项技术并不是完美的，它还存在着许多尚未解决的理论和技术问题。随着网络技术的进一步发展和成熟，虚拟现实技术将逐步克服其弊端，为人们的日常生活带来更大的改变，届时，基于网络环境下的虚拟现实技术也将获得更加美好的前景和更大的发展空间。

参考文献

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