论文部分内容阅读
摘 要：作为一项尖端科技，虚拟增强现实技术集成了计算机信息图形处理技术、计算机图像仿真技术、人工智能、传感处理技术、显示处理技术、网络并行处理等多种技术的最新科学发展应用成果，是一种由智能计算机自动生成的高质量技术信息模拟系统。它和其它很多现代信息通讯技术一样，当很多专家还未把它的基本理论和信息技术成果探讨得十分清楚时，它已逐渐渗透到社会科学、技术、工程、医学、文化、娱乐的各个领域，并因此受到极大的社会关注。鉴于此，本文就发展虚拟增强现实相关技术应用展开深入探讨，以期为社会相关行业工作人员起到一些参考借鉴作用。
关键词：虚拟现实技术的现状;发展趋势分析
一、概述
虚拟现实技术中文通常称之为虚拟现实VR，又称之为虚拟灵境技术，是20世纪90年代以来我国逐步兴起的一种新型的较现代化的信息网络集成技术。虚拟现实是指基于虚拟人的计算公式直接计算现实场景世界信息的一种沉浸型交互虚拟环境，具体而言就是通过整合各种数字信息来获得逼真的视觉、听觉、触觉，生成一体化的特定现实世界信息范围的虚拟环境。充分利用一些科学信息技术和一些虚拟电子设备，在实际当中的环境和其中的每个虚拟对象之间可以进行某种相互作用，从而可以使整个人类体会生成虚拟环境的某种体感和形成视觉上的体验。由于其独特的虚拟多媒体视觉感知性、沉浸感、相互性及专业技术创新自主性，虚拟实境强化现实影视电影成像技术广泛应用于太空航天、军事、医疗、教育、甚至涉及电子游戏机等诸多领域。通过充分利用并研究设计集成这种新型具有比较高性能的多维虚拟计算机软硬件并同时能够使之与各类先进的各种信息技术传感器相相互动和联接。人们才真正有可能做到自己创建一个使信息技术活动参与者和人能够同时具有身临其境的各种视觉感受沉浸感和完善的各种人机之间交互作用互动控制能力，并能同时得到技术帮助和提供易于同时启发其他者进行设计构思的最合适的全人机和个性化的多维化和虚拟化的信息技术应用系统空间，需要创建一个比较完备的多维虚拟化和多维现实化的信息应用系统。
二、虚拟现实技术的现状
虚拟现实技术已经成为了近几年来国内外医学科技界高度关注的一个技术热点，它的迅速兴起，为人机交互应用界面的不断发展应用开创了新的科学研究应用领域，为各类科学工程的进行大规模测量数据采集可视化分析提供了新的数据描述分析方法。目前，虚拟增强现实应用技术已广泛应用于工业虚拟现实头套、艺术教育、生物力学、工业仿真等众多专业领域。
2.1 跟踪头部运动的虚拟现实头套
在目前传统的各种现代数字计算机头部运动图形处理操作技术中，视场的头部运动视觉改变通常来说是完全可以通过用户移动它的鼠标或者特别是它在键盘上的移动来直接进行实现的，用户的鼠标头部运动视觉以及感知系统和它的视场运动头部视觉以及感知图形处理操作系统之间几乎是可以完全分离的。而如果利用它的头部运动跟踪系统来直接改变一个图像的运动视角，用户的头部视觉感知系统和它的运动视觉感知处理系统之间就完全可以直接联系在一起来，感觉更逼真。另一个重要优点是，用户不仅仅是可以通过利用双目立体运动视觉系统去准确认识周围环境，而且它还可以通过利用头部的立体运动视觉去准确观察周围环境。
2.2 艺术教育中的应用
作为艺术显示和传输艺术信息的一种媒体，虚拟增强现实在未来当代艺术应用领域所需要具有的潜在艺术应用开发能力也是绝对不可能被低估的。VR所需要具有的临场视觉参与感与交互感受能力也是可以将一种静态的美学艺术（即比如现代油画、雕刻等）直接转化而成为一种动态的，可以间接使艺术观赏者更好地直接欣赏到创作者的美学思想观和艺术。另外，VR还提高了舞蹈艺术演员表现动作能力，通过一种动作图像捕捉技术系统可以采集艺术演员的各种舞蹈节奏动作和肢体表情，在使用电脑软件辅助艺术编排下它还可以自动预演艺术演出现场效果，提高艺术编排演出效率。
2.3 生物力学方面的应用
生物力学虚拟现实技术就是应用力学过程原理和实验方法并同时结合各种虚拟力学现实仿真技术，实现对构造生物体过程中的各种力学过程原理现象进行综合虚拟现实分析与力学仿真技术研究。利用这种虚拟图像仿真技术进行研究和虚拟表现专业生物运动力学，不但可以大大提高专业运动场中物体的图像真实感，满足专业运动物体生物力学研究专家的综合计算能力要求，还可以大大幅度节约技术研发工作成本，降低技术数据采集分析工作难度，提高技术研发工作效率。这一创新技术现已广泛应用于整形外科护理医学、运动护理医学、康复护理医学、人体工学、创伤与术后防护与医学等学科领域。
2.4 工业仿真中的应用
当今世界由于现代工业的发展非常迅速，已经开始发生了翻天覆地的变化。现阶段的整个现代中国工业经济体的发展不再仅仅只是一场短期大规模的现代人海战术，需要的是更先进的现代工业科学化和信息化等技术，特别是现代工业信息虚拟化和增强现实信息化等技术的广泛应用正对整个现代中国工业经济体的发展思维方式观念进行着一场前所未有的巨大的新革命。虚拟现实技术目前已经被世界上一些大型的高科技化企业广泛地作为研究对象并应用于各行业的各个环节，对逐步提高大型企业技术产品开发以及生产经营效率，加强大型企业经营数据采集、分析、处理以及综合应用能力，减少大型企业经营决策过程中的技术失误，降低大型企业经營风险管理成本等都起着重要的指导作用。
三、虚拟现实技术发展趋势分析
基于以上介绍，虚拟现实在很多应用领域和实际应用推广方向上已经解决了不少实际应用问题，取得了较好的实际应用推广效果。为了更好满足这些新技术需求，近年来，虚拟化和现实技术相关的在技术上的研究也已经取得了快速的发展，表现出一些新的技术特点和发展趋势。主要特点表现在以下几个方面：
3.1 计算平台的普适化
随着现代计算机设备制造工程技术的不断发展，计算控制平台已经逐步发展为了许多种类型。虚拟增强现实的绘制研究技术工作主要重点集中在绘制标准与技术产品、绘制技术体系中的结构和一些适合用于移动穿戴设备的物体模型表示和图像绘制技术方面;
3.2 场景数据的规模化
在大型几何应用中，各种大型几何数学模型的统计数据量往往非常庞大。针对一些包含这种模型大数据量三维图像模型复杂绘制场景的三维实时与逼真图像表现，是目前国内研究三维绘制场景方法的一个研究热点;
3.3 环境信息的综合化
对于自然环境的建模，传统的虚拟现实环境建模系统往往仅需要综合考虑自然地形的纹理和几何特征数据，对于大气和空间电磁等的环境特征信息的开采，用比较简化的方式进行处理，如地形纹理等的表现和方法。为了更真实地使其表现出虚拟环境的效果，还可能需要综合考虑不同环境类型的几何特征数据，如地理、大气、海洋、空间电磁和生化等，并综合使用不同的环境表现方式对其进行环境表现。
四、结束语
虽然目前虚拟现实的基础技术在应用中已经取得了一定的进展和效果，在虚拟现实关键技术研究方面也已经取得了较大的突破和进展，并且不断探索解决虚拟现实应用技术领域中新可能出现的实际关键技术问题，但是从国内外有关虚拟现实的关键技术研究现状和发展趋势上可以分析，该技术研究领域仍然存在一些亟待解决的关键研究技术问题，其中主要包括虚拟环境及其应用对象的建模、绘制的方法、人机交互的方式、虚拟现实的应用管理系统设计和构建的方法等诸多关键技术方面。
参考文献：
[1]姜学智，李忠华.国内外虚拟现实技术的研究现状[J].辽宁工程技术大学学报，2004，23（2）：238-240.
[2]邰宇.虚拟现实技术交互设计方式的研究[J].中国高新区，2018（10）：21.
关键词：虚拟现实技术的现状;发展趋势分析
一、概述
虚拟现实技术中文通常称之为虚拟现实VR，又称之为虚拟灵境技术，是20世纪90年代以来我国逐步兴起的一种新型的较现代化的信息网络集成技术。虚拟现实是指基于虚拟人的计算公式直接计算现实场景世界信息的一种沉浸型交互虚拟环境，具体而言就是通过整合各种数字信息来获得逼真的视觉、听觉、触觉，生成一体化的特定现实世界信息范围的虚拟环境。充分利用一些科学信息技术和一些虚拟电子设备，在实际当中的环境和其中的每个虚拟对象之间可以进行某种相互作用，从而可以使整个人类体会生成虚拟环境的某种体感和形成视觉上的体验。由于其独特的虚拟多媒体视觉感知性、沉浸感、相互性及专业技术创新自主性，虚拟实境强化现实影视电影成像技术广泛应用于太空航天、军事、医疗、教育、甚至涉及电子游戏机等诸多领域。通过充分利用并研究设计集成这种新型具有比较高性能的多维虚拟计算机软硬件并同时能够使之与各类先进的各种信息技术传感器相相互动和联接。人们才真正有可能做到自己创建一个使信息技术活动参与者和人能够同时具有身临其境的各种视觉感受沉浸感和完善的各种人机之间交互作用互动控制能力，并能同时得到技术帮助和提供易于同时启发其他者进行设计构思的最合适的全人机和个性化的多维化和虚拟化的信息技术应用系统空间，需要创建一个比较完备的多维虚拟化和多维现实化的信息应用系统。
二、虚拟现实技术的现状
虚拟现实技术已经成为了近几年来国内外医学科技界高度关注的一个技术热点，它的迅速兴起，为人机交互应用界面的不断发展应用开创了新的科学研究应用领域，为各类科学工程的进行大规模测量数据采集可视化分析提供了新的数据描述分析方法。目前，虚拟增强现实应用技术已广泛应用于工业虚拟现实头套、艺术教育、生物力学、工业仿真等众多专业领域。
2.1 跟踪头部运动的虚拟现实头套
在目前传统的各种现代数字计算机头部运动图形处理操作技术中，视场的头部运动视觉改变通常来说是完全可以通过用户移动它的鼠标或者特别是它在键盘上的移动来直接进行实现的，用户的鼠标头部运动视觉以及感知系统和它的视场运动头部视觉以及感知图形处理操作系统之间几乎是可以完全分离的。而如果利用它的头部运动跟踪系统来直接改变一个图像的运动视角，用户的头部视觉感知系统和它的运动视觉感知处理系统之间就完全可以直接联系在一起来，感觉更逼真。另一个重要优点是，用户不仅仅是可以通过利用双目立体运动视觉系统去准确认识周围环境，而且它还可以通过利用头部的立体运动视觉去准确观察周围环境。
2.2 艺术教育中的应用
作为艺术显示和传输艺术信息的一种媒体，虚拟增强现实在未来当代艺术应用领域所需要具有的潜在艺术应用开发能力也是绝对不可能被低估的。VR所需要具有的临场视觉参与感与交互感受能力也是可以将一种静态的美学艺术（即比如现代油画、雕刻等）直接转化而成为一种动态的，可以间接使艺术观赏者更好地直接欣赏到创作者的美学思想观和艺术。另外，VR还提高了舞蹈艺术演员表现动作能力，通过一种动作图像捕捉技术系统可以采集艺术演员的各种舞蹈节奏动作和肢体表情，在使用电脑软件辅助艺术编排下它还可以自动预演艺术演出现场效果，提高艺术编排演出效率。
2.3 生物力学方面的应用
生物力学虚拟现实技术就是应用力学过程原理和实验方法并同时结合各种虚拟力学现实仿真技术，实现对构造生物体过程中的各种力学过程原理现象进行综合虚拟现实分析与力学仿真技术研究。利用这种虚拟图像仿真技术进行研究和虚拟表现专业生物运动力学，不但可以大大提高专业运动场中物体的图像真实感，满足专业运动物体生物力学研究专家的综合计算能力要求，还可以大大幅度节约技术研发工作成本，降低技术数据采集分析工作难度，提高技术研发工作效率。这一创新技术现已广泛应用于整形外科护理医学、运动护理医学、康复护理医学、人体工学、创伤与术后防护与医学等学科领域。
2.4 工业仿真中的应用
当今世界由于现代工业的发展非常迅速，已经开始发生了翻天覆地的变化。现阶段的整个现代中国工业经济体的发展不再仅仅只是一场短期大规模的现代人海战术，需要的是更先进的现代工业科学化和信息化等技术，特别是现代工业信息虚拟化和增强现实信息化等技术的广泛应用正对整个现代中国工业经济体的发展思维方式观念进行着一场前所未有的巨大的新革命。虚拟现实技术目前已经被世界上一些大型的高科技化企业广泛地作为研究对象并应用于各行业的各个环节，对逐步提高大型企业技术产品开发以及生产经营效率，加强大型企业经营数据采集、分析、处理以及综合应用能力，减少大型企业经营决策过程中的技术失误，降低大型企业经營风险管理成本等都起着重要的指导作用。
三、虚拟现实技术发展趋势分析
基于以上介绍，虚拟现实在很多应用领域和实际应用推广方向上已经解决了不少实际应用问题，取得了较好的实际应用推广效果。为了更好满足这些新技术需求，近年来，虚拟化和现实技术相关的在技术上的研究也已经取得了快速的发展，表现出一些新的技术特点和发展趋势。主要特点表现在以下几个方面：
3.1 计算平台的普适化
随着现代计算机设备制造工程技术的不断发展，计算控制平台已经逐步发展为了许多种类型。虚拟增强现实的绘制研究技术工作主要重点集中在绘制标准与技术产品、绘制技术体系中的结构和一些适合用于移动穿戴设备的物体模型表示和图像绘制技术方面;
3.2 场景数据的规模化
在大型几何应用中，各种大型几何数学模型的统计数据量往往非常庞大。针对一些包含这种模型大数据量三维图像模型复杂绘制场景的三维实时与逼真图像表现，是目前国内研究三维绘制场景方法的一个研究热点;
3.3 环境信息的综合化
对于自然环境的建模，传统的虚拟现实环境建模系统往往仅需要综合考虑自然地形的纹理和几何特征数据，对于大气和空间电磁等的环境特征信息的开采，用比较简化的方式进行处理，如地形纹理等的表现和方法。为了更真实地使其表现出虚拟环境的效果，还可能需要综合考虑不同环境类型的几何特征数据，如地理、大气、海洋、空间电磁和生化等，并综合使用不同的环境表现方式对其进行环境表现。
四、结束语
虽然目前虚拟现实的基础技术在应用中已经取得了一定的进展和效果，在虚拟现实关键技术研究方面也已经取得了较大的突破和进展，并且不断探索解决虚拟现实应用技术领域中新可能出现的实际关键技术问题，但是从国内外有关虚拟现实的关键技术研究现状和发展趋势上可以分析，该技术研究领域仍然存在一些亟待解决的关键研究技术问题，其中主要包括虚拟环境及其应用对象的建模、绘制的方法、人机交互的方式、虚拟现实的应用管理系统设计和构建的方法等诸多关键技术方面。
参考文献：
[1]姜学智，李忠华.国内外虚拟现实技术的研究现状[J].辽宁工程技术大学学报，2004，23（2）：238-240.
[2]邰宇.虚拟现实技术交互设计方式的研究[J].中国高新区，2018（10）：21.