平衡能力的测试和训练极为重要,在我国需要平衡能力测试和训练的群体数量非常庞大。视觉对平衡能力的影响极大,随着科技发展,虚拟现实技术可以为针对不同视觉情境下的平衡能力测试和训练提供便利。所以本研究以基于VR的平衡能力测试与训练系统设计与研究为题,以“虚拟现实技术与系统国家重点实验室”开放课题为背景展开研究,具体内容与成果如下:(1)本研究在对人体平衡原理和平衡能力测试方法的深入理解基础上,进行了以视觉输入作为主要作用方式的各种情境因素对平衡能力影响的文献研究,并结合常见现象的归纳,对其他潜在能够影响平衡能力的情境因素进行系统分析,得出影响平衡能力的主要情境因素。理论层面得出以VR技术为工具研究不同情境对平衡的影响以及利用VR技术进行平衡影响因素暴露训练的可行性。(2)本研究通过试验探究了不同情境因素对平衡能力的影响效果。试验以HTC VIVE和Kinect 2.0为核心构建试验硬件平台,充分利用VR技术的虚拟情境呈现能力,使用三维建模软件和3D引擎在虚拟情境中构造影响平衡能力的情境要素。试验要求6名受试者,在不同情境因素中观察他们的平衡表现并以平衡任务完成情况作为判据,进行试验数据的收集和分析。通过试验结果分析得出对平衡能力影响最显著的四个情境要素:空间高度、空间转动、参照物干扰以及环境威胁,验证并完善了人体平衡的相关理论。(3)基于情境对平衡影响的理论研究成果和试验结论,结合VR技术的特点,针对显著影响平衡的四种情境:空间高度情境、空间转动情境、参照物干扰情境和环境威胁情境,提出了相应的虚拟情境构造方法。根据不同情境要素影响平衡原理上的差别,提出了不同情境要素下强化情境要素影响效果的注意力引导方法。本研究提出的虚拟情境构造方法的有助于提升VR虚拟情境下不同要素对平衡能力的影响效果,也为后续研究和应用中的虚拟情景构造提供设计方法依据。(4)本研究以情境要素对平衡能力的影响研究和情境构造方法为依据,通过需求分析、结构设计、交互设计和场景设计,开发了一套基于VR的平衡能力测试与训练系统。该系统利用VR技术为用户提供具备不同情境要素的平衡能力测试与训练虚拟环境,并结合体感检测技术的优势,通过便捷的姿态捕捉和重心检测方式带来更好的体验。本研究通过平衡测试与训练系统的设计实践,探索了在VR技术的帮助下平衡能力测试和训练新的可能性。本系统的设计方法和实践探索,可以为其他研究者提供一定的参考价值。