虚拟现实技术研究背景及国内外现状.docx

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虚拟现实技术研究背景及国内外现状

1课题的研究背景

目前，虚拟漫游技术在实现方法上可分为两种，主要是按照虚拟场景的构造方来区分，一种是传统的基于几何图形绘制（Graph basedRendering,GBR）

的虚拟漫游技术，另一种是新兴的基于图像绘制（Image basedRendering,IBR）

的虚拟漫游技术。

传统的漫游主要使用成熟的几何建模技术，通过手工方法实时建立场景的三维模型，这种方法需要花费大量时间建模，而且对硬件性能的要求很高，其漫游场景是由计算机根据一定的光照模型绘制的，色彩层次没有实际的自然景观丰富，带有明显的人工痕迹。

为此，近几年来国际上开始出现基于图像绘制技术来构造虚拟空间的方法，它利用照相机采集的离散图像或摄像机采集的连续视频作为基础数据，经过图像处理生成全景图并对其进行时间或空间的关联，从而建立起具有空间操纵能力的虚拟场景。

虚拟实景漫游是对现实世界中的景物虚拟漫游，与一般传统的或计算机动画的虚拟漫游相比，它具有以下特点:

（1）一般的漫游对象往往是通过创作或设计想象出来的，以人工环境为主，而虚拟实景漫游的对象则是在现实世界中客观存在的;

（2）一般的漫游环境中的视觉效果通常是由人工设计出来的，允许与实际情况不完全吻合，而虚拟实景漫游中的视觉效果则要求尽可能的与实际的视觉效果相一致，才能给人以身临其境的视觉感。

基于图像的虚拟现实系统具有场景逼真、交互方便和无需特殊的硬件等优点，目前已用于虚拟旅游和娱乐、虚拟训练、医疗领域和虚拟制造等方面，还可用于科学可视化和系统仿真等方面。

由此可以看出，基于图像的虚拟现实技术具有极大的应用前景和研究意义。

2国内外研究现状

虚拟现实技术的产生与发展，就虚拟实现本身而言，它主要设计到三个研究领域：

1.通过计算机图形方式建立实施的三维视觉效果。

2.建立对虚拟世界的观察面。

3.使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术方面的应用。

目前，建立虚拟现实技术已引起了人们的普遍关注，目前，在国内外有许多政府部门，公司，大学，研究所正在致力于这方面的研究。

从总的方面来看，虚拟现实已经取得了一定的成就，并有一些成功的应用；但作为一门新兴的技术，虚拟现实技术还不是一门成熟的技术，还有许多问题亟待解决，其发展还将依赖于软，硬件来两方面的技术的进步。

目前，大多数的虚拟现实设备制造商都较小且正在发展，一些较大的厂商也正在探索新技术，虚拟现实的外设和软件有待于商品化。

不少领域，尤其是力的作用领域还有很多问题需要突破。

另外，在自然地理环境的虚拟重现方面，也还有许多问题要解决。

目前国外虚拟现实这一领域有了长足的进步，介入虚拟现实这个领域的科研单位也越来越多。

具有代表性的商业公司主要有苹果，微软等，科研单位有北卡罗莱纳大学计算机系，密歇根大学虚拟现实实验室，华盛顿大学人机交互实验室,佐治亚理工大学GVU中心，瑞士苏黎世理工大学计算机图形实验室，英国HULL大学可视化课题组等。

具有开创和示范作用的研究是Apple公司开发的QuickTimeVR系统。

它是基于柱面全景的虚拟现实系统，采用环幕电影映像和选择摄像机拍摄全景图，支持用户在虚拟空间中左看，右看，上看，下看以及360旋转，沿固定路线前进后退等漫游操作，而且用户所观察的视觉效果完全具有和照片一样的真实感。

微软公司也在1995年开发出了基于windows的全景视频产品SurroundVideo□他和QuickTimeVR的功能基本一样，但制作方法不同，SurroundVide。

利用硬件直接通过全景照相机得到全景。

直到现在，QuickTimeVR仍然是比较流行的全景视频产品。

国防科大也成功研制了HVS系统，他功能和实现过程类似于QuickTimeVR中的全景。

我国在这一领域上和发达国家相比技术上存在着很大的差距，但已经引起了国家的高度重视，在很多领域都制定了开展（VirtualReality）的研究。

如在军事训练，自动导航，电视会议等应用中都已有了较大的发展，国内的一些重点院校也积极地投入到了这一领域中研究工作，在国内，研究虚拟现实的科研单位主要有国防科技大学，中科院软件所，浙江大学，北京航空航天大学等高校。

目前已取得研究成果有：

国防科大多媒体研究中心的HVS虚拟实景空间模型，中科研计算所实现了基于球面的固定视点的室内漫游系统，北京航空航天大学研制了用于军用的虚拟现实系统DVENET,浙江大学的CAD&CG国家重点实验室开发了桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统等。

本课题是结合实验中心的实际项目，依据导师关于开题拟选题目的建议，对于本人，本人将在实践研究中更侧重系统中虚拟空间的构建及漫游的设计和实现。