摘 要：随着21世纪科技的飞速发展，虚拟现实技术迅速兴起，很多科研人员对这项技术充满了热情，越来越多的科研人员投身这个科学研究领域，致力于虚拟现实技术的研究、开发及应用推广，成为当今世界的一个热门话题。虚拟现实技术给人视觉上的娱乐享受，现在还广泛应用于一些工程项目预演、人员培训。
关键词：虚拟现实；三维建模；视景仿真
1 虚拟现实技术简介
虚拟现实技术（Virtual Reality，VR），又称为灵境技术，主要通过对虚拟环境的数字化建立，给人的视觉构造一个虚拟的“真实场景”，让人能有超强的沉浸感，通过一些输入设备，检测人体运动的关键动作，作为指令，与虚拟环境时时的互动，让人有种身临其境的感觉。
虚拟现实技术还有一项重要的学术名称，叫视景仿真技术，视景仿真采用计算机图形图像技术，根据仿真的目的，构造仿真对象的三维模型或再现真实的环境，达到非常逼真的仿真效果，实现用户与该环境直接进行自然交互。从而达到工程预演、人员培训的目的，，让所有的工程项目可以未卜先知，有方向有条理的进行，同时也广泛应用于娱乐与游戏行业。
2 虚拟现实关键技术
虚拟现实是在计算机图形学，图像处理与模式识别、智能接口技术、人工智能技术、多传感技术、语音处理与音响技术、网络技术、并行处理技术和高性能计算机系统等信息技术的基础上发展起来的，是这些技术更高层次的集成和渗透。主要的技术包括：
（1）动态环境建模技术。它是虚拟现实技术一个核心部分，利用动态建模技术获取现实环境的三维数据，并根据实际的需要，建立相应的虚拟环境模型。
（2）实时三维图像生成技术。为了达到实时的目的，在不降低图像的质量的前提下，提高刷新频率是技术的关键，必须保证图像的刷新频率不低于每秒15帧，最好高于30帧。
（3）立体显示和传感器技术。这是实现人机交互的一个必不可少的条件、传输介质。虚拟现实技术主要依赖于立体显示和传感器技术，立体显示技术涉及到人眼原来技术以及在计算机深度线索技术。现有的立体显示物理设备如头盔显示器、单目镜及可移动视觉显示器、光学显示器，还存在很多的缺陷；传感器设备安全性、可靠性、精确性等相关的性能有待提高。
（4）应用系统开发工具。为了提高虚拟现实技术的开发时间，必须要面向应用，研究相应的开发工具。目前，常用的虚拟现实开发工具VRT，是个可视化平台具有较高的交互性和网络出了能力；CG2公司的VTree是实时三维图形开发软件包可以实现仿真、实时场景生成等应用。
（5）多种系统集成技术。虚拟现实技术最终集成是必然的，包含大量表达信息模型，必须根据设计意图合理组合。集成技术主要包括信息的同步、数据转换、模式识别与合成等技术。
3 虚拟现实技术发展简介
（1）VR技术的发展大致分为3个阶段：①20世纪50年代到70年代末，是VR 技术的探索阶段；②20世纪80年代初期到80年代中期，是VR技术系统化、从实验室走向实用的阶段；③20世纪80年代末期到达21世纪初，是VR技术高速发展的阶段。
（2）国外研究现状：1）美国是VR技术的发源地。美国VR研究技术的水平基本上就代表国际VR技术发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面；2）英国在VR技术的研究与开发的某些方面，如分布式并行处理、辅助设备（触觉反聩设备等）设计、应用研究等方面，在欧洲是领先的；3）在德国，主要从事虚拟世界的感知、虚拟环境的控制和显示、机器人远程控制、VR在空间领域的应用、宇航员的训练、分子结构的模拟研究等；3）日本主要致力于建立大规模VR知识库的研究，另外在VR游戏方面的研究也做了很多的工作 。
（3）国内研究现状：1）清华大学对虚拟现实及其临场感等方面进行了大量的研究；2）北京科技大学成功开发出了纯交互式汽车模拟驾驶培训系统；3）北京航空航天大学开发了直升飞机虚拟仿真器、坦克虚拟住仿真器、虚拟战场环境观察器、计算机兵力生成器。
4 虚拟现实技术的主要应用领域
（1）虚拟现实技术一个主要应用时用于军事方面的联合演习，包括对各个兵种培训，能够在短时间提升军队整体协调性，并且节省大量军费开支，具体的应用实例：虚拟战场模拟，多军种培训与联合演习，指挥军官的策略的培训。
（2）矿井的关键大型设备的模拟加工与制造，对于矿井人员的培训，矿井等方面多发事故场所模拟等等方面也逐渐有了应用。因为矿井属于灾难多发区，对于技术人员和相关设备具有很高的要求，并且一定要对施工项目进行预先的模拟与判断，尽量减少事故的发生，具有非常重要的意义，具体应用实例：矿井设备矿井设备的虚拟设计和制造与模拟采矿，矿井的安全隐患的模拟，矿井作业的预演与相关人员的培训。
（3）再就是在娱乐与游戏中的应用，是虚拟现实技术应用最热门的领域，人们在追求物质生活的同时，对这种娱乐的感官享受越来越追求，所以在游戏和娱乐中的虚拟现实技术，是以后发展的重要方向，也是主流方向。现在一些虚拟现实技术的应用的实例：杭州大学开发的虚拟故官游玩系统，日本松下公司的“虚拟餐厅”。
5 结语
虚拟现实技术，简单的说就是给你的眼睛建立了一个虚拟的世界，通过一些传感器将你肢体互动的动作，输入到虚拟的世界中，实现你在虚拟场景中的各项操作。虚拟现实技术，应用在各行各业，都有一个突出的优点，就是能够简便的对各种事件的模拟，尽量减少实际操作的失误，对于装备制造，大型工程项目的施工，具有很强的实际意义。在娱乐与游戏方面，虚拟现实技术，实现了人与游戏，实景的真实互动，让你有种身临其境的感觉，是虚拟现实技术发展的一个非常迅速与热门的方向。
参考文献：
[1]朱方文，龚振邦.虚拟现实技术及其主要产品[J].机电一体化，1998（02）.
[2]魏锋.虚拟现实技术及其在煤矿中的应用[J].山西科技，2005（04）.
[3]李红岩，张忠华.虚拟现实技术在Web课件中的应用[J].中国医学教育技术，2005（06）.
作者简介：杨洋（1982—），女，硕士研究生，讲师。
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