虚拟现实技术在教学领域中的应用

虚拟现实技术在教学领域中的应用

喻泉

（北京林业大学信息学院数媒14-2班140844220）

摘要：虚拟现实技术是计算机科技，是将编辑好的三维数据通过各种不同的传输途径呈现在人们面前的新兴科技。目前，虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、影视制作、医学实习、建筑设计、军事训练、体育训练、娱乐游戏等许多领域。本文将主要从虚拟现实技术的特点以及它在教学过程中的应用两方面探析两者的结合。

关键字：虚拟现实技术；教学媒体；变革；

Virtual reality technology and application in the field of education

YU-quan

(Institute of Information,Beijing Forest University,Digital media technology class 14-2 140844220)

Abstract: Virtual Reality Technology is a kind of computer new technology, which conveys the edited three-dimensional data by different ways to show to people. Nowadays, the virtual reality technology has already been widely used in many fields, such as aviation, film-making, medicine, architecture, military, sports and entertainment. In the educational area, the virtual reality technology has much more effect. This text is mainly to explore the basic character of the virtual reality technology and its use in the education. Key words: Virtual Reality Technology; Education Media; Reform Summarize;

前言

随着科学技术的迅速发展，新的教学媒体不断涌现，继多媒体之后，教育技术领域又出现了一个新型教学媒体，这就是虚拟现实技术（Virtual Reality）。虚拟现实技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术，它利用三位图形生成技术、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，成为虚拟环境中的一员，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。亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力。主动去交互与被动的观看，有质的差别。教育界的专家指出:崭新的技术会带给我们崭新的教育思维，解决了教学过程中以前无法解决的一些难题，讲给我们的教育带来一系列的重大变革。尤其在科技研究、虚拟仿真校园、虚拟教学、虚拟实验、教育娱乐等方面的应用更具有广泛性。

一、虚拟现实技术的主要类型和基本特点

（一）虚拟现实系统的主要类型

（1）.桌面虚拟现实系统

桌面虚拟现实系统是一套基于普通PC平台的小型虚拟现实系统。利用中低端图形工作站及立体显示器产生虚拟场景，参与者使用位置跟踪器、数据手套、力反馈器、三维鼠标、或其它手控输入设备实现虚拟现实技术的重要技术特征。

（2）.沉浸式虚拟现实系统

沉浸式虚拟现实系统利用头盔显示器将用户的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，产生一种身在虚拟环境中的错觉。

（3）.分布式虚拟现实系统

分布式虚拟现实系统是一个基于网络的可供异地多用户同时参与的分布式虚拟环境。在这个环境中，位于不同物理环境位置的多个用户或多个虚拟环境通过网络相连接，或者多个用户同时参加一个虚拟现实环境，通过计算机与其他用户进行交互，并共享信息。在分布式虚拟现实系统中，多个用户可通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作，以达到协同工作的目的。

（4）.增强式虚拟现实系统增强式虚拟现实系统

也被称之为混合现实。它是通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，两种信息相互补充、叠加、并同时寸在于同一个画面或者空间中。其目的在于通过把计算机生成的虚拟对象与真实环境融为一体的方式来增强用户对真实环境的理解。

（二）虚拟现实技术的基本特点

（1）.沉浸性

沉浸性是指计算机操作人员作为人机环境的主导者存在于虚拟环境中。多媒体技术虽然为人们提供了丰富多彩的信息表示形式，且使人与计算机可以交往，但是在交往过程中，人们只能从计算机外部去观察这些表现形式。而虚拟现实技术通过多维方式与计算机所创造的虚拟环境进行交互，使参与者全身心地沉浸在计算机所生成的三维虚拟环境中，产生身临其境的感觉，将人与环境融为一体，使操作人员相信在虚拟境界中人也是确实存在的，而且在操作过程中参与者可以自始至终地发挥作用，就像在真正的客观现实世界中一样。

（2）.交互性

交互性是指操作人员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）。例如，操作人员可以用手去直接抓取环境中的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视场中的物体也随着手的移动而移动。

（3）.多感知性

多感知性是指由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动、觉得传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可以获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知，从而达到身临其境的效果。

二、虚拟现实技术在教学过程中的应用优势

（一）弥补远程教学条件的不足

在远程教学中，往往因为实验设备、实验场地、教育经费等方面的原因，而使一些应该开设的教学实验无法进行。利用虚拟现实系统，可以弥补这些方面的不足，学生足不出户便可以做各种各样的实验，获得与真实实验一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解。

（二）避免真实实验或操作所带来的危险

以往对于危险的或对人身体健康有危害的实验，一般采用电视录像的方式来取代实验，学生无法直接参与实验，获得感性认识。利用虚拟现实技术进行虚拟实验，则可以消除这种顾虑。学生在虚拟实验环境中，可以放心地去做各种危险的货危害人体的实验。例如，虚拟的化学实验，可以避免化学反应所产生的燃烧，爆炸所带来的危险；虚拟的外科手术，可避免由于学生操作失误，而造成“病人”死亡的医疗事故，虚拟的飞机驾

驶教学系统，可免除学员操作失误而造成飞机坠毁的严重事故。

（三）彻底打破空间、时间的限制

利用虚拟现实技术，可以彻底打破空间的限制，达到宇宙天体，小至原子粒子，学生都可以进入这些物体的内部进行观察。例如，学生可以进入虚拟发电厂内，考查发电机每个部件的工作情况以及每个部件之间的相互联系，了解整个发电过程，这是电视录像媒体和失误媒体所无法比拟的。虚拟技术还可以突破时间的限制，一些虚拟现实技术可以在很短的时间内呈现给学生。例如，生物中的孟德尔遗传定律，用果蝇做实验往往要几个月的时间，而虚拟技术在一堂课内就可以实现。

（四）可以虚拟人物形象

虚拟现实系统可以虚拟历史人物、伟人、名人、教师、学生、医生等各种人物形象，创设一个人性化的学习环境，使远程教育的学生能够在自然、亲切的气氛中进行学习。例如，在虚拟的课堂气氛中，学生可以与虚拟的教师、学生一起交流、讨论，共同探讨学习中的各种问题，进行写作化学系。再如，在思想品德课教学中，学生可以与虚拟的人物例如雷锋、孔繁森统治一起座谈、交流，通过先进人物的言行来感化学生，从而达到思想品德教育的目的。再如，在外语教学中，可以通过计算机虚拟学生到国外旅游的情境，让学生与人交谈，达到训练学生的目的。

（五）促进数字化校园的建设

虚拟现实技术所具有的超高速、多媒体的数据运输，大容量的数据存储，以及数据处理的分布式与并行化无疑是促进高校信息化建设的催化剂。它能为教育技术专业队伍提供一个高起点地科研环境，促进教育技术学的学科间和向更高层次发展。

三、虚拟现实技术在教学方面中的应用：

（一）知识学习

知识学习是指学生利用虚拟现实系统学习各种知识。它的应用有两个方面：一是在实际生活中无法观察到的自然规律或事物的变化过程，为学生提供生动、逼真的感性学习材料，帮助学生解决学习中的知识难点。例如，在学习地理知识时，通过虚拟现实系统，将学生带到北极去领略那里的自然风光；在学习物理知识时，利用虚拟现实技术，向学生展示如原子核裂变、半导体导电剂理等复杂的物理现象供学生观察学习。二是使

抽象的概念、理论直观化、形象化，方便学生对抽象概念的理解，例如，学习加速度概念时，通过虚拟演示，让学生观察当改变物体的重力大小及方向时，加速度的变化情况，使学生加深对加速度概念的理解。

（二）探索学习

虚拟现实技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行模拟，通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。例如，在虚拟的化学系统中，学生可以按照自己的假设，将不同的分子组合在一起，电脑便虚拟出组合的物质。通过这种学习方式，学生很有可能研究出新的物质。利用虚拟技术，学生还可以进行温室效应的探索学习从而研究出二氧化碳对全球气候的影响规律；还可以进行电路设计的探索学习，从而研究出或设计出新的电路；还可以进行建筑设计方面的探索学习，从而研究出或设计出新的建筑物。利用虚拟现实技术进行探索学习，有利于激发学生的创造性思维，培养学生的创新能力。

（三）虚拟实验

利用虚拟现实技术，还可以建立各种虚拟实验室，如地理、物理、化学、生物实验室，在“实验室”里，学生可以自由地做各种实验。在虚拟物理实验室里，学生可做重力、惯性等实验；在虚拟的地理实验室里，学生可以看地震波传播、火山喷发等实验；在虚拟的生物实验里，学生可以做各种解剖实验；在虚拟的化学实验室里，学生可以利用各种化学药品和天平、砝码、温度计等工具，做各种不同的化学反应，观察燃烧、爆炸等反应现象。

（四）技能训练

虚拟现实的沉浸性和交互性，使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，全身心地投入到学习环境中去，这非常有利于学生的技能训练。利用虚拟现实技术，可以做各种各样的技能训练。例如军事作战技能、外科手术技能、教学技能、体育技能、汽车驾驶技能、果树栽培技能电器维修技能等各种职业技能的训练。由于这些虚拟的训练系统无任何危险，学生可以不厌其烦地反复练习，直至掌握操作技能为止。例如：在虚拟的飞机驾驶训练系统中，学员可以反复操作控制设备，学习在各种天气情况下驾驶飞机就起飞、降落，通过反复训练，达到熟练掌握驾驶技术的目的。

三、结论与展望

目前，人们将虚拟显示技术看作是仅次于互联网的改变世界未来的重要技术，认为它不但将改变人类从事科学研究、技术设计和生产实践的方式，而且为促进人的认识能力的全面发展提供了新的工具。尽管虚拟现实系统的硬件设备还比较昂贵，虚拟显示技术尚未能普及。但是，随着虚拟现实技术的不断发展、完善以及设备成本的不断降低，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。在教育领域更是如此。虚拟现实技术作为一个新型的教学媒体，以其自身强大的教学优势和潜力，将会在教学过程中广泛应用并发挥重要作用。

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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

医疗领域人工智能的应用

医疗领域人工智能的应用 周素珍，杨会宝，马式雷 （山东中医药大学理工学院） 摘要：人工智能是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个重要分支。尤其在医疗卫生领域,人工智能更具有广阔的应用前景和较高的实用价值。本文简述了人工智能的起源与发展，回顾近年来人工智能在医疗领域的应用，重点介绍了人工智能在神经网络中的应用，并进一步展望了人工智能在医疗领域的应用前景。 关键词：人工智能；医疗；专家系统；神经网络；前景 1 引言 人工智能（Artificial Intelligence AI）是当前科学技术发展中的一门前沿科学，它是由Mc－Carthy等在1956年发起的关于机器模拟智能的学术讨论会上提出的［1］。自此，人工智能广泛应用于医学领域，在临床医疗诊断、神经网络技术、中医学、专家系统以及医学影像诊断中均得到应用。随着科学技术的发展，人工智能技术在医疗诊断中的应用将越来越广泛，越来越重要。 2人工智能在医疗领域的应用回顾 2.1 人工智能发展简史[2] 上世纪三四十年代，Wiener、弗雷治、罗素的数理逻辑，和Church、图灵的数字功用以及计算机处理促使了1956年夏的AI学科诞生。 20世纪60年代以来，生物模仿用来建立功能强大的算法。这方面有进化计算，包括遗传算法、进化策略和进化规划（1962年）。 1992年Bezdek提出计算智能。他和Marks（1993年）指出计算智

能取决于制造者提供的数值数据，含有模式识别部分，不依赖于知识；计算智能是认知层次的低层。今天，计算智能涉及神经网络、模糊逻辑、进化计算和人工生命等领域，呈现多学科交叉与集成的趋势。 人工生命以进化计算为基础，研究自组织、自复制、自修复以及形成这些特征的混沌动力学、进化和环境适应，具体包括生命现象的仿生系统、人工建模与仿真、进化动力学、人工生命的计算理论、进化与学习综合系统以及人工生命的应用等。20世纪60年代，罗森布拉特研究感知机，Stahl建立细胞活动模型，Lindenmayer提出了生长发育中的细胞交互作用数学模型。这些模型支持细胞间的通信和差异。70年代以来，Conrad等研究人工仿生系统中的自适应、进化和群体动力学，提出不断完善的“人工世界”模型。80年代，人工神经网络再度兴起促进人工生命的发展。其主要研究方法有信息模型法和工作原理法。其研究途径分为工程技术途径和生物科学途径。 2.2 医疗领域人工智能的兴起和医疗专家系统的创建 专家系统在90年代兴起, 模拟人类专家解决领域问题,知识库的改进与归纳是其重点。医疗专家系统（Medical Expert System，MES）是人工智能技术应用在医疗诊断领域中的一个重要分支［3］。在功能上，它是一个在某个领域内具有专家水平解题能力的程序系统。医学诊断专家系统就是运用专家系统的设计原理与方法，模拟医学专家诊断疾病的思维过程，它可以帮助医生解决复杂的医学问题，可以作为医生诊断的辅助工具，可以继承和发扬医学专家的宝贵理论及丰富的临床经验。第一个人工智能的医疗专家系统早在50年代就出现了，当时为了模拟病人的病症和疾病之间的关系，主要是医学领域的知识被融合到专家系统中。

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

浅谈虚拟现实技术在教育领域的应用

浅谈虚拟现实技术在教育领域的应用 东北师范大学计算机学院 2014级教育技术系王鹏 2014012016【摘要】本文旨在简要介绍虚拟现实技术（含增强现实等分支技术）的定义及其发展现状，通过理论陈述、历史发展及部分实例进行分析，着手于软硬件两方面，结合其他领域中已有的优秀实例，对虚拟现实技术在教育领域的应用提出部分建议。 【关键词】虚拟现实增强现实三维技术教育软件开发 现代社会的电子信息技术自从计算机诞生以来就得到了飞速发展，人们不满足于二维平面等级的人机交互界面，开发了一系列帮助人们进行多元化人机交互的辅助工具。输入设备从最传统的键盘、鼠标，发展到今天的触摸板、眼球测位仪、语音识别，输出设备也从简单的显示屏、扬声器发展出各种形态。在硬件设备进化的同时，人机交互的“内容”即软件与信息层面也发生着急速变化。从最初的二进制数字到后来的命令提示符字符串，再到后来的桌面化操作系统及多媒体声像，时至今日人们已经掌握了足够顶层的技术以使用计算机来模拟日常所见的真实场景，而这种技术的代表作之一、同样也是未来信息技术领域最有发展前景的技术之一，就是虚拟现实技术。 一虚拟现实综述 虚拟现实（Virtual Reality，后文或简称VR）的定义目前为止依然众说纷纭，笔者较为认可的定义如下：一种可供创建并体验高度拟真的虚拟世界的计算机仿真系统。用来实现VR系统的技术被称为VR技术。何谓高度仿真呢？目前为止在技术层面能达到的、符合人们日常生活中实际体验的标准包括如下几个方面： 1 真实性 真实性是VR技术的主要目标。VR旨在用计算机构建真实世界以让用户获得拟真体验，生成的虚拟物件一般要高度仿照真实世界的尺寸、材质等，能够做到静物的“以假乱真”，相应的运动规律也要按照真实世界设置参数，如重力加速度或化学反应速率等，使得它们在变化时看起来仍不失真。 2 交互性 一般来说，交互性是指用户对虚拟世界中物体的可操作程度，和从自然环境中得到信息反馈的程度。计算机系统中生成的虚拟世界不可能仅接受工作人员输入的基本建模参数，也应当接受来自用户的实时输入信息，并给出相应的反馈。例如，用户可以通过特殊的控制器（如摇杆、特制键盘）、体感装置（如传感服、眼球测位仪）以及语音等向系统发送指令，相应地也就要求系统为用户提供多元化的输入接口，输入模式也应当尽可能贴近人类的自然活动。 3 沉浸性 沉浸性是指，用户在体验虚拟世界的时候，不光要体验到场景及运动规律的真实感，也应当同时意识到自己能够沉浸到虚拟世界中，而非一个世界之外的控制者、操作者。理想的VR系统应当以用户为第一视角构建，并能让用户产生真假难辨的感觉。

虚拟现实医疗应用白皮书

虚拟现实医疗应用白皮书

目录 一、发展现状 (1) （一）国内发展状况 (2) （二）国外发展状况 (8) 二、主要发展方向 (14) （一）虚拟现实+医学教育培训 (14) （二）虚拟现实+个性化健身 (17) （三）虚拟现实+心理障碍治疗 (20) （四）虚拟现实+医学护理 (22) （五）虚拟现实+康复训练 (25) （六）虚拟现实+视力障碍治疗 (27) （七）虚拟现实+临床辅助 (30) 三、科研进展 (33) （一）国外高校科研进展 (33) （二）国内高校科研进展 (34) 四、发展展望 (35) （一）虚拟现实医疗的细分领域将不断拓展 (35) （二）虚拟现实医疗的产业生态将日益丰富 (36) （三）虚拟现实医疗对专业队伍的需求将更加迫切 (37)

五、相关建议 (38) （一）建立健全虚拟现实医疗产业沟通协调长效机制 (38) （二）促进医学界产业界共建虚拟现实医疗产业生态 (38) （三）部署实施虚拟现实医疗产业试点示范应用项目 (38) （四）创新加强虚拟现实医疗产业人才队伍培养建设 (39) （五）吸引社会资金大力投向虚拟现实医疗产业发展 (39) 附录：研究对象与范畴 (40)

以虚拟现实为代表的新兴前沿技术正广泛应用于医疗行业，助力提高医疗资源供给能力、降低各种医疗保健复杂性和危险性、应对医疗健康服务需求增长。与此同时，随着医疗健康领域的发展，将产生更多的诊疗方案，进一步推进虚拟现实技术在各个医疗健康领域的应用，拓展虚拟现实的应用场景，催生新的模式业态，带来潜力巨大的市场。 一、发展现状 全球范围内，虚拟现实等信息技术应用所驱动医疗健康服务的数字化转型正在展开。在数字化医疗趋势的推动下，国内外医院正在逐渐使用虚拟现实技术进行培训和手术，虚拟现实医疗正获得更多医生和患者的认可与肯定。据IDC 数据，虚拟现实医疗应用市场规模正逐年扩大，预计2022 年将达到17 亿美元，2018 到2022 年的市场复合增长率预计为105.6%。 虚拟现实在医疗领域的应用涉及手术模拟、技能培训、手术辅助、心理治疗等多个领域。现有国内虚拟现实技术方案主要集中在医学教育领域，覆盖市场在60%以上。在临床方面，虚拟现实技术使用率较低，体验感还没有得到医生和医疗机构的普遍认可，属于科研拓展阶段，还未形成完善的商业闭环。

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.sodocs.net/doc/5919287746.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。

虚拟现实技术在教育中的应用探讨

２００８年第３期（下半月）软件导刊?教育技术 进的重要信息。主题资源式网站为了能够使学习者准确、迅速、便捷地获取相关信息，对其进行可用性测试是十分必要的。依照ＩＡ可用性测试的部分理论，对于主题资源式网站信息构建的评价主要从整体结构、分类和搜索３个方面进行。 （１）整体结构评价。主题资源式教育网站结构是指站点作为一个整体的完善度，包括站点的形式、内容、功能等。具体评价指标包括：①站点结构是否全面反映这个教育网站的目标；②要确保建立主题资源式教育网站的全部需求都能准确反映在网站结构中；③站点结构和学习者期望相适应的程度；④网站内容结构设计是否科学、合理。 （２）分类评价。分类在这里是指内容对象分类的一致性、系统性和完整性。分类评价主要是衡量：①同一类目里子类的相似程度。同一类目里子类必须具备极大的相似性，但要避免内容重叠，造成信息冗余；②同级类目之间应坚持最低相似性原则；③下级类目对上一级类目内涵的表达程度；④子类应全面、系统地反映父类所要表达的内容信息。 （３）搜索评价。建立搜索系统来搜索需要的信息内容，具体的评价指标包括：①是否提够有效的站内搜索；②搜索信息的方法是否简单、清晰；③搜索结果的相关性怎样；④无效搜索出现的频率。 此外，学习者测评也是十分必要的，学习者在网上浏览、检索信息的过程中会对网站内容信息组织的优劣、链接有效性、导航正确性产生最直观的感受，获得的测评结果（即可通过用户体验以用户信息反馈的形式表现出来）对网站的改进和完善具有重要的参考价值。 ５结束语 ＩＡ信息构建理论不仅仅是一种理论，一种方法，更是一种理念。在美国，ＩＡ设计已成为网站开发的必备内容。在我国，利用ＩＡ进行网站设计还只是刚刚起步，但是ＩＡ理论指导主题资源式教育网站建设具有重要意义，它将给我们带来一个精心组织、图文并茂、便于导航、标记醒目、多种选择、全新面孔的教育网站。 参考文献： ［１］Ｐ．Ｍｏｒｖｉｌｌｅ，Ｌ．Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ．ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｆｏｒＷｏｒｌｄＷｉｄｅ Ｗｅｂ［Ｍ］．Ｏ$Ｒｅｉｌｌｙ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ，１９９８． ［２］ＡｌａｎＧｉｌｃｈｒｉｓｔ，ＢａｒｒｙＭａｈｏｎ．ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ－Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｆｏｒＰｕｒｐｏｓｅ：ＭａｎａｇｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＫｎｏｗｌｅｄｇｅＥｃｏｎｏｍｙＳｅｒｉｅｓ［ Ｍ］．Ｌｏｎｄｏｎ：ＦａｃｅｔＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２００４．［３］ＬｏｕｉｓＲｏｓｅｎｆｅｌｄ．ＨｏｗＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＣａｎＨｅｌｐ［ＥＢ／ＯＬ］． ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗｅｂｗｏｒｄ．ｃｏｍ． ［４］王国琴，郑小芳，甘利人．ＩＡ的底层信息组织与概念空间［Ｊ］．现代 图书情报技术，２００４（６）． ［５］赖茂生．关于信息构建（ＩＡ）的十个问题［Ｊ］．江西图书馆学刊， ２００４（１）． ［６］甘利人，王晓蓉．可用性测试方法在ＩＡ研究中的应用［Ｊ］．情报理论 与实践，２００４（４）． ［７］杨艳萍．网站信息构建评价［Ｊ］．初探情报理论与实践，２００４（４）． （责任编辑：沈正道） 收稿日期：２００７－１１－０８ 作者简介：梁琨（１９８１～），男，四川巴中人，西南大学计算机与信息科学学院教育技术学２００５级硕士研究生，研究方向为现代教学传媒技术；黄小 丽（１９８２～），女，江西新余人，湖北经济学院教育技术部助理实验师，研究方向为教育技术学。 １虚拟现实技术概述 虚拟现实从本质上讲是一种先进的计算接口技术，是由计算机和电子技术创建的新世界，是一个看似真实的模拟环境。 它将现实世界中存在或者不存在的事物和环境，通过各种技术虚拟出来，再根据视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等因素的协同作 虚拟现实技术在教育中的应用探讨 梁 琨１，黄小丽２ （１．西南大学计算机与信息科学学院，重庆４００７１５；２．湖北经济学院教育技术部，湖北武汉４３０２０５）摘 要：虚拟现实技术是一种辅助教学手段，它改变了单一外部刺激的教学模式，有利于知识的获取与保持，能 有效地促进学生认知结构的形成和发展，使人们的认识观念、教育观念发生根本性的变化。探讨了虚拟现实技术及其在教育教学中的应用优势及其对教学产生的影响。 关键词：虚拟现实技术；教学手段；教学模式；知识获取中图分类号：Ｇ４３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－７８００（２００８）０３－００８０－０３ 技术应用 ８０

VR虚拟现实技术在教育领域的前景展望

VR虚拟现实技术在教育领域的前景展望 VR虚拟现实技术能迅速火起来，是基于它突破了人们对三维空间在时间与地域上的感知限制，以及市场需求愿景的升级。此技术可广泛地应用到城市规划、室内设计、工业仿真、古迹复原、桥梁道路设计、房地产销售、旅游教学、水利电力、地质灾害、教育培训等众多领域，可提供切实可行的解决方案，从而降低成本与风险。作者蒋燕玲则看好VR虚拟现实技术在教育培训领域里的应用。众所周知，教育行业从最早单一枯燥的说教与图文教学，随后融入了视听媒体，

再到后来计算机在教育中的普及应用后复合媒体的发展，但都未能突破二维图像的界限。 什么是VR虚拟现实技术？这是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。它利用计算机生成一种模拟环境，利用多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。简单地说，是以VR虚拟计算机技术为主，利用计算机一些特殊设备进行输入输出，来营造一个人体各感官都可感知如亲临其境的三维虚幻世界。 戴上VR眼镜，就可以进入虚拟现实的空间里，想去哪儿分秒间抵达，虚拟与现实只在一镜之间，这仿若科幻电影中才有的高科技，随着VR虚拟现实技术的崛起悄然间这种愿景将改变着我们的生活方式。每一次教育的变革都是由科技推动的，试想如果VR+教育会产生怎样的反应呢？下面作者就从三类教育现状进行分析。 1.学校教育 有没有发现，游戏对学生有着特别的吸引力，而印在书本上的图文与课堂上多媒体的展示，相比而言，前者明显更能吸引学生的眼球与注意力，甚至长时间专注其中，而后者学习一会儿就渐显疲态，继而分心。因为前者生动形象不断变换的场景容易吸引学生尽情投入，比起单一的印在书本上枯燥的图文和空洞的说教，或是多媒体的展示中被要求被动观看强制性的学习，远远不如进入游戏角色与场景中游弋在虚拟的世界里，明显学生的专注力在虚拟情境中更持久。

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

VR虚拟现实技术在教育领域前景展望

VR虚拟现实技术在教育领域前景展望 VR虚拟现实技术在教育领域前景展望 VR虚拟现实技术在教育领域的前景展望 VR虚拟现实技术能迅速火起来，是基于它突破了人们对三维空间在时间与地域上的感知限制，以及市场需求愿景的升级。此技术可广泛地应用到城市规划、室内设计、工业仿真、古迹复原、桥梁道路设计、房地产销售、旅游教学 、水利电力、地质灾害、教育培训等众多领域，可提供切实可行的解决方案 ，从而降低成本与风险。作者蒋燕玲则看好VR虚拟现实技术在教育培训领域里的应用。众所周知，教育行业从最早单一枯燥的说教与图文教学，随后融入了视听媒体，再到后来计算机在教育中的普及应用后复合媒体的发展，但都未能突破二维图像的界限。 什么是VR虚拟现实技术？这是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。它利用计算机生成一种模拟环境，利用多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。简单地说，是以VR虚拟计算机技术为主，利用计算机一些特殊设备进行输入输出，来营造一个人体各感官都可感知如亲临其境的三维虚幻世界。 戴上VR眼镜，就可以进入虚拟现实的空间里，想去哪儿分秒间抵达，虚拟与现实只在一镜之间，这仿若科幻电影中才有的高科技，随着VR虚拟现实技术的崛起悄然间这种愿景将改变着我们的生活方式。每一次教育的变革都是由科技推动的，试想如果VR+教育会产生怎样的反应呢？下面作者就从三类教育现状进行分析。

1.学校 教育 有没有发现，游戏对学生有着特别的吸引力，而印在书本上的图文与课堂上多媒体的展示，相比而言，前者明显更能吸引学生的眼球与注意力，甚至长时间专注其中，而后者学习一会儿就渐显疲态，继而分心。因为前者生动形象不断变换的场景容易吸引学生尽情投入，比起单一的印在书本上枯燥的图文和空洞的说教，或是多媒体的展示中被要求被动观看强制性的学习，远远不如进入游戏角色与场景中游弋在虚拟的世界里，明显学生的专注力在虚拟情境中更持久。 试想学校教育遇上VR虚拟现实技术，是否会产生奇妙的反应呢？学生们戴上VR眼镜，仿若进入某个课程的虚拟场景的三维环境里，进行人、物、景的多重交互，即可重现历史场景或现实中肉眼无法观察到物体的多维展示。美国一个公司开发了教育类的VR虚拟产品，3D眼镜，一支电子笔与一台特制电脑就可以实现相当逼真的场景虚拟。如学生们坐在教室里，就可通过这些虚拟设备来访问历史古迹，电脑里虚拟的场景带学生亲临现场感知每个方位的场景，甚至与历史名人面对面站立领略其风采。 在学习化学时，分子原子的跃动，一些元素氧化的整个过程全部立体展示，学生只需摇摇头，晃动下身子，都可以达到近似现实的体验它们变换的效果，既形象直观，又规避了化学实验可能带来的危险，想起来就很新奇有趣。在做生物实验时，老师可以在虚拟场景中解剖动物，拆解动物身体内部构造，甚至可来回解析几次，学生也可以虚拟方式来完成解剖过程，这种沉浸式的学习方式是不是很真实过瘾，并可节约教育成本。甚至在教育条件欠发达地区，还可弥补上教学设备匮乏的短板。

虚拟现实技术在教育中的应用

新兴媒体技术在教育领域中的应用 ——虚拟现实技术 摘要: 随着信息产业的快速发展，信息技术的创新研究也越来越收到重视，而作为信息技术发展重要驱动力的虚拟现实技术，也随之成为人们关注的热点之一。作为人与计算机生成的虚拟环境进行交互作用的一种手段，人们将虚拟现实技术看作是仅次于互联网的改变世界未来的重要技术。本文简单介绍了虚拟现实技术的内涵、特征、类型以及在教育领域中的应用。 关键词:虚拟现实技术、特征、形式、教育应用 一、虚拟现实技术的内涵 虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。它是由计算机生成的,通过视、听、触觉等作用于使用者,使之产生身临其境的交互式视景的仿真。它综合了计算机图形学、图像处理与模式识别、智能技术、传感技术、语音处理与音响技术、网络技术等多门科学,是现代仿真技术的高级发展和突破,使用者借助必要的设备自然地与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响,从而产生亲临真实环境的感受和体验,使人机交互更加自然、和谐。 二、虚拟现实技术的特征 虚拟现实技术三个最突出的特征是：交互性、沉浸感、构想性。 1.交互性。也称互动性，用户根据各种已有线索做出反应，虚拟现实系统根据用户的具体行动及时生成新的三维场景，然后将新的信息反馈给用户。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。 2.沉浸感。虚拟现实技术可以模拟出三维虚拟环境，理想的虚拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的虚拟环境中，充分利用各种感官去听、察、嗅、触，觉得自己是环境中的一部分，自然而然会产生一种沉浸于其中的强烈之感。 3.构想性。虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。 三、虚拟现实技术的形式 根据用户参与形式和沉浸的程度不同，可以把各种类型的虚拟现实技术划分为以下的四种类型： 1.桌面虚拟现实系统。桌面虚拟现实系统是利用个人计算机进行仿真，将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口，通过各种输入设备实现与虚拟现实世界的充分交互，这些外部设备包括鼠标、追踪球、力矩球等。它要求参与者使用输入设备，通过计算机屏幕观察360度范围内的虚拟境界，并操纵其中的物体。常见桌面虚拟现实技术有：基于静态图像的虚拟现实、虚拟现实造型语言VRML、桌面三维虚拟现实等。 2.沉浸虚拟现实系统。高级虚拟现实系统提供完全沉浸的体验，使用户有一种置身于虚拟境界之中的感觉。它利用头盔式显示器或其他设备，把参与者的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，提供一个新的、虚拟的感觉空间，并利用位置跟踪器、数据手套、其他手控输入设备、声音等使参与者产生一种身临其境、全心

虚拟现实应用技术专业实训课程的教学研究

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/5919287746.html, 虚拟现实应用技术专业实训课程的教学研究作者：曾鹏 来源：《学习与科普》2019年第30期 摘要：本文基于笔者的教学实践和相关研究，首先介绍了虚拟现实技术的前景和实训课程出现的问题，然后问题从教学理念、教学方式、教学反馈三个方面，对虚拟现实应用技术专业实训课程的优化进行了研究。 关键词：虚拟现实应用技术专业;实训课程;优化 伴随着我国新一轮产业革命的临近，虚拟现实应用技术也开始逐渐活跃在人们的视野之中。虚拟现实应用技术可供应用的领域非常广泛，在影视、航天、建筑和医学等方面都能得到应用，各个高校顺应产业改革的步伐，也纷纷开始了虚拟现实技术与应用专业的相关课程。本文以虚拟现实应用技术专业实训课程为例，基于产教融合的思想对实训课程加以优化，为虚拟现实应用技术专业的进一步发展提供参考。 一、相关性分析 1.虚拟现实应用技术前景 虚拟现实应用技术也称灵境技术，属于仿真技术的一个前沿方向。虚拟现实应用技术依托电子信息、计算机技术和仿真技术，构造出虚拟环境来给用户以沉浸式的体验，当前最为代表性的虚拟现实技术当属VR眼镜。虚拟现实技术集交互性、沉浸性、自主性、构想性和多感知性于一体，当前各高校纷纷开设了虚拟现实技术专业，旨在为社会培育出高素质的技术型人才。 2.实训课程教学现状 因为虚拟现实应用技术专业开设的时间较为短暂，使得其实训课程在构建时便遇到了许多的问题。首先是资源的引入和整体实训课程缺乏一定的系统性，虚拟现实应用技术专业是一项集多种技术于一体的系统性开发工程，要求岗位工作人员不仅需要掌握相关建模语言的编写，更要掌握插补器和传感器的具体应用，需要完备的开发流程进行整体的规范，部分学校在进行实训课程时采用的是手工作坊式的开发模式，与企业的岗位需求有不小的差距;其次是整体积极性不足，主要表现为企业的积极性和学生的热情不足，使得整体的实训进度达不到预期的目标。企业方面主要是因为需要一线人员的长期参与，同时无法获得足够的短期效益，所以积极性不高，学生方面主要是因为实训课程的难度较大，使得部分学生无法跟上实训课程的进度。 二、专业实训课程教学优化设计 1.教学理念优化

虚拟现实技术在医学中的应用

虚拟现实在医学中的应用 摘要: 虚拟现实(virtual reality VR, ) 是近年来发展起来的一项新的技术,它已经被广泛地应用于许多领域, 特别是在医学领域。本文介绍了虚拟现实技术在疾病的诊断、康复以及医学教育与培训方面的应用, 并展望了虚拟现实技术在医学中的应用前景。 关键词: 虚拟现实医学应用 引言 虚拟现实作为一门真正具有多媒体交互共享模式的新兴技术, 以其独特的优势, 在各个领域的应用越来越广。特别是LED和CRE显示器技术、高速图形技术、多媒体技术及示踪技术的发展, 虚拟现实技术在医学领域的应用不断扩大, 对传统的医学诊断、治疗和医学科研、教育产生了深远的影响。 1 技术特点 虚拟现实系统是利用计算机以及专用硬件和软件去仿真各种现实境界, 通 过计算机和信息技术构造虚拟自然环境, 将用户和计算机结合成一个整体。用户置身于模仿真实世界而创建的三维电子环境中, 通过各种技术模拟直接进入到虚拟环境去接受和影响环境中各种感觉剌激, 与虚拟环境的人及事物进行行为和思想的交流。用户可以利用人类本能的方式与计算机信息交流, 人的语言、眼神、手势都可以为计算机所识别, 而人则可以用听觉、视觉、触觉来感受计算机信息, 就如同人们在现实环境中人与人交流一样的感受和交互对话, 达到与计算机进行直观、自然的交互。 虚拟现实系统是相当逼真的三维视听、触摸和感觉的虚拟空间环境, 虚拟三维可以随需要而变换, 交替更迭。用户不再是被动性地观看, 而是融合在其中,交互性地体验和感受虚拟现实世界中广泛的三维多媒体内容。可分为: 桌面型、投入型、增强现实型、临境型、逆向型和分布式虚拟现实系统等。桌面虚拟现实系统是利用个人计算机或工作站进行仿真。它以计算机屏幕作为观察虚拟境界的一个窗口, 成本较低, 但投入性差。投入系统是通过各种硬件和软件, 把周围的现实环境屏蔽掉, 完全被虚拟境界包围。虚拟现实技术具有多感知性、投入性、实时交互性和自主性等特征。多感知性是除了一般计算机技术所具有的视觉感知外, 还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知。随着传感器技术的发展, 还有味觉感知、嗅觉感知, 甚至具有人的一切感知功能。投入性(临场感) 是指用户感到作为主角在虚拟环境中的真实程度。实时交互性指用户与虚拟环境中的各种对象相互作用的能力, 对虚拟物体的可操作程度和得到反馈的自然程度, 用手去抓虚拟物体时, 有硬度、重量和拿动的感觉。自主性指虚拟物体依据物理定律按力的方向动作的程度。根据虚拟实现技术的特征, 可通过其存在感P、交互性I 和自主性A 来评价系统的性能, P、I 和A 的值越大, 系统的性能越好。 2 虚拟现实技术的应用 虚拟现实技术具有极其重要的应用前景 ,其中医学领域作为虚拟现实技术 最大吸引力的应用领域之一,目前已广泛地应用在虚拟人体、医学教育、虚拟外科手术、远程医疗等领域。 2.1 虚拟人体 1985 年,美国国立图书馆就开展了人体解剖图像的数字化研究,他们利用 CT 和 MR 扫描及三维图像重建技术,分别建立了一具可视化男人和一具可视化女人。德国汉堡大学则用 CT 和 MR 横截面影像或组织学切片建立起空间模型 ,

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

虚拟现实技术考试题及答案

虚拟现实技术试题（一） 1、虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。 2、虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的。 3、虚拟现实技术应该具备的三个特征:Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象) 4、一个典型的虚拟现实系统的组成主要由头盔显示设备\多传感器组\力反馈装置 5、从虚拟现实技术的相关概念可以看出，虚拟现实技术在人机交互方面有了很大的改进。常被称之为“基于自然的人机界面”计算机综合技术，是一个发展前景非常广阔的新技术。 6、根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型沉浸式\桌面式\增强式\分布式。 7、有关虚拟现实的输入设备主要分为两类。三维位置跟踪器 8、在虚拟现实系统的输入设部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备\数据手套\三维鼠标. 9、三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键设备之一，一般要跟踪参与对象的宽度、高度、深度、俯仰角(pitch)、转动角(yaw)和偏转角（roll）,我们称为6自由度（6DOF）。 10、空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有机械跟踪器\电磁跟踪器\超声波跟踪器\惯性跟踪器\光学跟踪器。 11、所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。该项技术最早应用于尖端医学和军事领域。 12、立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术。要实现立体的显示。现已有多种方法与手段进行实现。主要有互补色\偏振光\时分式\光栅式\真三维显示 . 12、正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。 13、HMD（Head_Mounted_Display）,头盔式显示器，主要组成是显示元件\ 光学系统 14、洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系统是一套基于高端计算机的多面式的房间式立体投影解决方案,CAVE主要组成由高性能图形工作站\投影设备\跟踪系统\声音系统。 13、三维视觉建模又可细分为几何建模、物理建模、行为建模技术，分别是基于物体的几何信息来描述物体模型的建模方法、涉及到物体的物理属性，行为建模反映研究对象的物理本质及其内在的工作原理。 14、在真实感实时绘制技术中，为了提高显示的逼真度，加强真实性，常利用的方法有纹理映射\反走样 \环境映射。 15、在基于几何图形的实时绘制技术实现过程中，目前有下面几种用来降低场景的复杂度，以提高三维场景的动态显示速度的方法:预测计算法、脱机计算法、3D剪切法、可见消隐法、细节层次模型法。其中细节层次模型法应用较为普遍。16、为了保证虚拟环境的真实性，常需要对虚拟物体进行碰撞检测，实现方法有多种，但其中的层次包围盒法方法是碰撞检测算法中广泛使用的一种方法，它是解决碰撞检测问题复杂性的一种有效方法。 实时绘制技术\场景简化\快速消隐\纹理化对象\限时绘制\ 17、VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虚拟现实建模语言。是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构