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1、.,1,虚拟现实技术,讲课老师： 王洪群,whq_,.,2,第八章 虚拟现实的实际应用,对虚拟现实的一些直观印象,传统的VR的应用,新型的VR的应用,.,3,对VR的一些直观印象及课程回顾,（1）我们在第二章介绍了一些输入设备,Bringing 3D to life (视频vc2.1),第二章ppt,The 6-dof cubit mouse (视频vc2.2),手势接口：CyberGlove使用了许多线性弯曲传感器，集成了电子张力测量器，安装在弹性尼龙弯曲材料上,The CyberGlove (视频vc2.3),三维位置跟踪器：InterSense IS-900 超生混合惯性跟踪器,漫游和操
2、纵接口：Cubit Mouse是使用索引运动的操纵接口在其立方体盒中包含Fastrack跟踪器（交流）、三个正交的平移杆和六个可编程的控制按钮。,.,4,（2）我们在第三章介绍了一些输出设备,PV290 三屏显示器 (视频vc3.1),第三章ppt,CyberTouch 手套(视频vc3.3),图形显示 设备,触觉反馈,RAVE 基于投影仪的显示器(视频vc3.2),CyberGrasp 手套(视频vc3.4),CyberForce (视频vc3.5),对VR的一些直观印象及课程回顾,单视场多屏幕显 示器：PV290使 用了三个TFT屏幕,RAVE是CAVE的更高的 版本。由四个模块组 成，每
3、个模块都有自 己的屏幕和投影仪。 用户可以灵活配置： 立方体、L型显示屏、 显示墙,CyberTouch手套提供 振动触觉反馈，共有 六个振动触觉激励器,CyberGrasp力反馈手 套，由带有22个传感 器的cyberglove改造 而成。,CyberForce力反馈系统用于模拟对象的重量和惯性,.,5,（3）我们在第四章介绍了VR的计算体系结构,第四章ppt,（4）我们在第五章介绍了VR的建模,第五章ppt,Pixel Lighting (Grove) (视频vc5.1),Haptic mesh (Grove) (视频vc5.2),纹理映射增强了场景的细节和真实感，这是纹理树组成的森林场景
4、,触点网格模型，对手指建模得越精确，得到得力就越真实。触觉网格得力平滑，则局部表面变形就越真实。,Crowd behavior (political demonstration) (视频vc5.3),群体行为建模，群体可以是被指导的、程序控制的、或自主的。,对VR的一些直观印象及课程回顾,.,6,（5）我们在第六章介绍了VR的编程,第六章ppt,WTK scene gragh (视频vc6.2),Java 3D mouse-based navigation (视频vc6.3),WTK场景图增允许同时存在多个显示窗口，用户可以看到同一个场景的多个视图，即相同的根节点，同一虚拟世界的不同部分。,J
5、ava 3D具有平台无关性和高级图形API通用性。不支持跟踪器。利用Java 3D用户可以在鼠标的二维数据和跟踪器的六维数据之间建立一个“转换器”，这样鼠标就成为一个虚拟跟踪器设备。,Java 3D object control(视频vc6.4),对VR的一些直观印象及课程回顾,Ball Game (视频vc6.1),场景图不是静态的，而是通过动态变化来反映虚拟世界的当前状态。仿真过程：用户穿着带有跟踪器的传感手套试图抓一个虚拟球。,PeopleShop path control(accident scene)(视频vc6.5),PeopleShop path control(train st
6、ation)(视频vc6.6),PeopleShop DI-Guy Mouse based interaction control(视频vc6.7),视频显示了角色在一个事故现场中的路径。路径是通过制定的起始点、路标点和终点定义的样条曲线。PeopleShop角色沿路径漫游时候可以执行各种动作。动作被符号化表示为动作键（action bead）,可以放置在路径上。,人的模型（DI-Guy）。PeopleShop允许创建角色行为。并允许外部过程访问和改变传感器信号的值以交互地改变它们。,.,7,（6）我们在第七章介绍了“人的因素”,Boundry of illusion (视频vc7.1),第七
7、章ppt,对VR的一些直观印象及课程回顾,研究感觉冲突，视觉与触觉暗示冲突所产生的错觉范围。任务是压缩内置虚拟弹簧的两个活塞，以其中一个活塞作为参考。另一个活塞所反馈的触感并不完全真实。伪活塞感觉上比参考活塞硬时，其视觉上又显的比参考瘫痪软，导致用户主观上认为一样硬。因此，图形反馈可以弥补触觉信息差异。,.,8,传统的VR应用,虚拟解剖,传统应用,在医疗中的应用,在教育、艺术以及娱乐中的应用,在军事中的应用,内窥镜检查 (视频vc8.1),Bronchoscope支气管镜仿真器。,伤员鉴别分类和诊断,外科手术,康复训练,静脉注射 (视频vc8.2),CathSim血管内导管插入仿真器,(视频v
8、c8.3),脚踝骨整形外科康复：Rutgers大学研发的Ankle Rehabilitation,教育,艺术,娱乐,(视频vc8.4),(视频vc8.5),(视频vc8.6),(视频vc8.7),(视频vc8.8),陆军,海军,空军,VESUB(virtual enviroment for submarine ship Handing Trainning),officer on deck,简称ODD训练,指挥员训练：MRE(Mission Rehearsal Exercise)模拟的是发生在波斯尼亚的维和事件。,Airforce Training,.,9,新型的VR应用,VR在制造业中的应用,
9、人机工程学,工厂设计,培训和维修,销售,虚拟原型,装配验证,（1）VR在制造业中的应用,虚拟现实在制造业的很多领域都具有很大的吸引力：,.,10,(视频vc9.1),Task Analysis Toolkit(视频vc9.2),Cabin Ergonomic(Reaching work envelope)(视频vc9.3),虚拟原型,自由设计与验证一般在生产一个新产品的初级阶段。由设计人员用笔和纸勾勒出草图，供同僚评论，对设计进行评估。例如，FreeForm的应用。使用一个PHANToM界面来对“数字黏土”进行雕塑。软件包括一个具有图形用户界面的GHOST工具包。FreeForm已经成功地用于
10、自行车头盔、汽车座椅、运动鞋和玩具等产品地数字原型制作中。,自由设计和验证,原型设计是新产品开发过程中的一个必经阶段，原型是新产品的首次具体实现。包括：自由设计和验证、自动装配验证和人机工程学研究。,装配验证,检验产品是否可以精确装配，和是否可以容易分解和拆卸。,人机工程学分析,人机工程学分析通常是在有了一个物理原型之后，为了确认这个新产品是否简便易用而进行的。例如，人机工程学仿真软件包EDS开发的Task Analysis Toolkit，它使用宾夕法尼亚大学开发的JACK人体模型。JACK具有碰撞检测功能，并具有高级智能代理能力。,.,11,VR在制造业中的其他应用,例如进行工厂的布局设计
11、、物流仿真。,工厂设计与建造,人员培训,工具或零部件的操作，另一种是信息查询。例如，增强现实技术在C17军用运输机维修训练。使用到了动态文本标识和附加标识。,市场营销,通过虚拟购物对顾客的购买行为进行预测。,.,12,Mars Pathfinder Panorama(视频vc9.4),Supervisory Control Using Avatars(视频vc9.5),工业机器人编程有三种：手动（使用教导器）、离线编程（通常用机器人编程语言生成软件程序）、任务级编程（只告诉计算机作什么）,机器人编程,机器人遥操作,有两种类型的机器人：工业机器人、服务类机器人（远程控制）。比如，在视觉反馈中断情
12、况下的遥操作（救火机器人）；时间延迟情况下的遥操作（1997年火星Pathfinder任务就是在长时间延迟情况下进行遥操作的一个生动例子，单程延迟达20分钟。,监督控制,是一种现代遥操作技术，使用一个中间图层间接控制机器人。中间控制层包括对远方场景的虚拟再现，但并不显示实际的机器人本身。使用者看到真实的视频图象。这样，操纵者好像直接看到设备，意识不到机器人在工作。,（2）VR在机器人领域中的应用,Supervisory Control Using Avatars-Part 2(视频vc9.6),.,13,Volume Visualization(视频vc9.7),对地震数据的可视化与推断有助于发现新的油田。,VR在油气勘探和完善管理中的应用,体数据的可视化,传统的基于表面的可视化技术不能满足科学家的需求。体可视化(volumetric visualization)需求日益增长。体可视化意味着采用体图形、体可视化硬件加速、以立体方式为用户表现三维数据所需的专用显示设备以及新的人机接口技术。,体图形,体图形学是计算机图形学的一个分支，主要研究合成、绘制和操纵用体表示的场景。,信息可视化,体图形硬件设备,体图形显示设备Perspecta显示器,
