虛擬制造技術(shù)培訓(xùn)課件

第五章虛擬制造技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)品的虛擬原型虛擬制造技術(shù)虛擬企業(yè)第五章虛擬制造技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)1虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)目的和要求：1、了解虛擬現(xiàn)實(shí)的概念；2、了解虛擬現(xiàn)實(shí)的組成及國(guó)內(nèi)和同外虛擬現(xiàn)實(shí)研究的現(xiàn)狀。

教學(xué)重點(diǎn)：1、虛擬現(xiàn)實(shí)定義；2、虛擬現(xiàn)實(shí)的組成；3、虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀；4、虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用前景。

虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)目的和要求：教學(xué)重點(diǎn)：2前言人類(lèi)有許多夢(mèng)想，一些夢(mèng)想已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，而有一些夢(mèng)想也許永遠(yuǎn)都不可能實(shí)現(xiàn)。然而，有一種技術(shù)卻能使一切夢(mèng)想全部在感知中實(shí)現(xiàn)，這就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VirtualReality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR）。

虛擬現(xiàn)實(shí)是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的交叉學(xué)科，由于它生成的視覺(jué)環(huán)境是立體的、音效是立體的，人機(jī)交互是和諧友好的，因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將一改人與計(jì)算機(jī)之間枯燥、生硬和被動(dòng)的現(xiàn)狀，即計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的環(huán)境將人們陶醉在流連忘返的工作環(huán)境之中。

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)是20世紀(jì)90年代以來(lái)興起的一種新型信息技術(shù)，它集多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)為一體，是當(dāng)今前景最好的計(jì)算機(jī)技術(shù)之一。

前言人類(lèi)有許多夢(mèng)想，一些夢(mèng)想已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，而有一些夢(mèng)3幾種虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬環(huán)境虛擬房間虛擬汽車(chē)虛擬人幾種虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬環(huán)境虛擬房間虛擬汽車(chē)虛擬人4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展

1965年，Sutherland在篇名為《終極的顯示》（TheUltimateDisplay）的論文中首次提出了包括具有交互圖形顯示、力反饋設(shè)備以及聲音提示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本思想，從此，人們正式開(kāi)始了對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研究探索歷程。

1970年，出現(xiàn)了第一個(gè)功能較齊全的HMD系統(tǒng)。基于從60年代以來(lái)所取得的一系列成就，美國(guó)的JaronLanier在80年代初正式提出了“VirtualReality”一詞。

80年代，美國(guó)宇航局（NASA）及美國(guó)國(guó)防部組織了一系列有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究，并取得了令人矚目的研究成果，從而引起了人們對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛關(guān)注。1984年，NASAAmes研究中心虛擬行星探測(cè)實(shí)驗(yàn)室組織開(kāi)發(fā)了用于火星探測(cè)的虛擬環(huán)境視覺(jué)顯示器，將火星探測(cè)器發(fā)回的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，為地面研究人員構(gòu)造了火星表面的三維虛擬環(huán)境。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展1965年，Sutherland5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展

90年代，迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)與不斷改進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)相匹配，使得基于大型數(shù)據(jù)集合的聲音和圖象的實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)制作成為可能；人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，新穎、實(shí)用的輸入輸出設(shè)備不斷地進(jìn)入市場(chǎng)。而這些都為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

例如1993年的11月，宇航員利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)成功地完成了從航天飛機(jī)的運(yùn)輸艙內(nèi)取出新的望遠(yuǎn)鏡面板的工作，而用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)波音777獲得成功，是近年來(lái)引起科技界矚目的又一件工作。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展90年代，迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)6虛擬現(xiàn)實(shí)的定義虛擬現(xiàn)實(shí)外國(guó)有時(shí)還稱(chēng)為：“信息空間”，“人工現(xiàn)實(shí)”，“合成環(huán)境“等，虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶(hù)接口，它通過(guò)給用戶(hù)同時(shí)提供諸如視、聽(tīng)、嗅、觸等各種直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知交互手段、最大限度地方便用戶(hù)的操作，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的定義，我們可以簡(jiǎn)單地理解為：利用計(jì)算機(jī)生成的能給人多種感官刺激的人機(jī)交互系統(tǒng)。

兩個(gè)方面：第一是計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境必須是能給人提供多種感覺(jué)的感官刺激的環(huán)境，能讓人有“沉浸”的感覺(jué)，現(xiàn)在的技術(shù)水平，虛擬現(xiàn)實(shí)通常由視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)構(gòu)成。其二是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是一種高級(jí)的人機(jī)交互系統(tǒng)，因此人機(jī)交互是虛擬現(xiàn)實(shí)的核心。

虛擬現(xiàn)實(shí)的定義虛擬現(xiàn)實(shí)外國(guó)有時(shí)還稱(chēng)為：“信息空間”，7虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征(1)多感知性:所謂多感知是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺(jué)感知之外，還有聽(tīng)覺(jué)感知、力覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至包括味覺(jué)感知、嗅覺(jué)感知等。(2)沉浸性:又稱(chēng)臨場(chǎng)感，讓用戶(hù)感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度，沉浸被通俗地解釋為“身臨其境”。(3)交互性:交互性指用戶(hù)對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括實(shí)時(shí)性）。

(4)構(gòu)想性:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中人與虛擬環(huán)境的交互作用，在本質(zhì)上意味著它不是預(yù)成性的而是生成性的，不是因循的而是創(chuàng)造的，虛擬技術(shù)三角形虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征(1)多感知性:(2)沉浸性:(3)交互性8虛擬現(xiàn)實(shí)分類(lèi)（1）按照虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)功能和實(shí)現(xiàn)方式的不同，可以分為三種類(lèi)型：（1）沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（“可穿戴的”VR系統(tǒng)）

沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗(yàn)。它利用頭盔式顯示器或其它設(shè)備，把參與者的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其它感覺(jué)封閉起來(lái)，并提供一個(gè)新的、虛擬的感覺(jué)空間，并利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、其它手控輸入設(shè)備、聲音等使得參與者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺(jué)。例如，在消防仿真演習(xí)系統(tǒng)中，消防員會(huì)沉浸于極度真實(shí)的火災(zāi)場(chǎng)景并做出不同反應(yīng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是用戶(hù)可完全沉浸到虛擬世界中去，缺點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)備尤其是硬件價(jià)格相對(duì)較高，難以大規(guī)則普及推廣。虛擬現(xiàn)實(shí)分類(lèi)（1）按照虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)功能和實(shí)現(xiàn)方式的不同，可以9虛擬現(xiàn)實(shí)分類(lèi)（2）（2）簡(jiǎn)易型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（桌面VR系統(tǒng)）

桌面虛擬現(xiàn)實(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶(hù)觀察虛擬境界的一個(gè)窗口。通過(guò)各種輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)世界的充分交互，這些外部設(shè)備包括立體眼鏡、3D控制器使監(jiān)視器或者鼠標(biāo)，追蹤球，力矩球等。它要求參與者使用輸入設(shè)備，通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕觀察360度范圍內(nèi)的虛擬境界，并操縱其中的物體，但這時(shí)參與者缺少完全的沉浸，因?yàn)樗匀粫?huì)受到周?chē)F(xiàn)實(shí)環(huán)境的干擾。桌面虛擬現(xiàn)實(shí)最大特點(diǎn)是缺乏真實(shí)的現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，但這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，組成靈活，易于普及推廣，是一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)分類(lèi)（2）（2）簡(jiǎn)易型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（桌面VR系統(tǒng)）10虛擬現(xiàn)實(shí)分類(lèi)（3）（3）共享型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)，又稱(chēng)為分布式虛擬環(huán)境）

是一種基于網(wǎng)絡(luò)連接的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它是多個(gè)用戶(hù)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時(shí)參加一個(gè)虛擬空間，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，把虛擬現(xiàn)實(shí)則提升到了一個(gè)更高的境界，這就是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。在分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，多個(gè)用戶(hù)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)同一虛擬世界進(jìn)行觀察和操作，以達(dá)到協(xié)同工作的目的。例如，異地的醫(yī)科學(xué)生，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)虛擬手術(shù)室中的病人進(jìn)行外科手術(shù)。又如風(fēng)靡因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)游戲，其實(shí)就是共享型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的有力表現(xiàn)。眾多玩家可以在同一個(gè)虛擬環(huán)境中交互式的進(jìn)行交流、打斗、組織甚至生存，讓虛擬的情節(jié)持續(xù)發(fā)展。洽談?dòng)懻撛O(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)分類(lèi)（3）（3）共享型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)洽談?dòng)懻撛O(shè)計(jì)11虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要技術(shù)構(gòu)成實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)、高分辨率顯示技術(shù).

(1)動(dòng)態(tài)環(huán)境建模動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的就是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。(2)實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)三維圖形的生成技術(shù)已經(jīng)較為成熟，為了達(dá)到實(shí)時(shí)的目的，至少要保證圖形的刷新頻率不低于15幀/秒，最好高于30幀/秒。提高刷新頻率是該技術(shù)的主要內(nèi)容。(3)立體顯示和傳感器技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)的交互能力依賴(lài)于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備過(guò)重、分辨率低、延遲大、有線(xiàn)、跟蹤精度低、視場(chǎng)不夠?qū)?、眼睛容易疲勞等，因此有必要開(kāi)發(fā)新的三維顯示技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要技術(shù)構(gòu)成實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技12虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要技術(shù)構(gòu)成(4)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的關(guān)鍵是尋找合適的場(chǎng)合和對(duì)象，即如何發(fā)揮想像力和創(chuàng)造性。選擇適當(dāng)?shù)膽?yīng)用對(duì)象可以大幅度提高生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。(5)系統(tǒng)集成技術(shù)由于VR系統(tǒng)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)集成技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。集成技術(shù)包括信息的同步技術(shù)、模型的標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)據(jù)管理模型、識(shí)別與合成技術(shù)等等。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要技術(shù)構(gòu)成(4)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具13硬件構(gòu)成（1）虛擬現(xiàn)實(shí)生成設(shè)備：是一臺(tái)或多臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)，是帶有圖形加速器和多條圖形輸出流水線(xiàn)的高性能圖形計(jì)算機(jī)。（2）感知設(shè)備：感知設(shè)備是指將虛擬世界各類(lèi)感知模型轉(zhuǎn)變?yōu)槿四芙邮艿亩嗤ǖ来碳ば盘?hào)的設(shè)備。然而，相對(duì)成熟的感知信息和生產(chǎn)和檢測(cè)技術(shù)僅有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和力覺(jué)三種通道。

（3）跟蹤設(shè)備：跟蹤設(shè)備用于跟蹤并檢測(cè)位置和方位，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中人機(jī)交互操作。（4）基于自然方式的人機(jī)交互設(shè)備：應(yīng)用手勢(shì)、體勢(shì)、眼神以及自然語(yǔ)言的人機(jī)交互設(shè)備，常見(jiàn)的有數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服、眼球跟蹤器及語(yǔ)音綜合識(shí)別裝置。硬件構(gòu)成（1）虛擬現(xiàn)實(shí)生成設(shè)備：14虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)硬件配置示意圖：

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)硬件配置示意圖：15幾種常用的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備：

高性能圖形計(jì)算機(jī)環(huán)形屏幕頭盔眼鏡三維顯示器三維鼠標(biāo)手套幾種常用的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備：高性能圖形計(jì)算機(jī)環(huán)形屏幕頭盔眼鏡三16虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域：

（1）用于遙控機(jī)器人的遙現(xiàn)技術(shù)：遙現(xiàn)技術(shù)是指當(dāng)實(shí)際上在某一個(gè)地方時(shí)，可以產(chǎn)生在另一個(gè)地方的感覺(jué)。例如，在宇宙空間站的開(kāi)發(fā)計(jì)劃中，受各種因素的制約，機(jī)器人的遙控遙現(xiàn)技術(shù)起了至關(guān)重要的作用。

（2）仿真技術(shù)計(jì)算機(jī)生成的具有沉浸感的環(huán)境，它對(duì)參與者生成諸如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)等各種感官信息，給參與者一種身臨其境的感覺(jué)。例如：飛行仿真系統(tǒng)、與虛擬生物對(duì)話(huà)、作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)等。

虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域：（1）用于遙控機(jī)器人的遙現(xiàn)技術(shù)：17虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域：

（3）對(duì)象可視化技術(shù)：在科學(xué)研究中對(duì)研究數(shù)據(jù)生成可視化效果以便觀察和研究。例如：虛擬風(fēng)洞。

（4）虛擬實(shí)驗(yàn)室：在研究工作和學(xué)習(xí)過(guò)程中，總會(huì)有許多實(shí)驗(yàn)需反復(fù)進(jìn)行，以期得到不同條件下的不同結(jié)果，虛擬實(shí)驗(yàn)室能提供這樣一個(gè)平臺(tái)。例如：虛擬物理實(shí)驗(yàn)室。

（5）虛擬電力控制室：使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研制輔助設(shè)計(jì)控制室的系統(tǒng)。使用該系統(tǒng)可以自由地改變控制室內(nèi)的配置等室內(nèi)外環(huán)境，以便從不同方向觀察研究控制室情況。虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域：18虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域：（6）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（DVR）即是一個(gè)較為典型的實(shí)例。所謂DVR是指一個(gè)支持多人實(shí)時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互的軟件系統(tǒng)，每個(gè)用戶(hù)在一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，通過(guò)計(jì)算機(jī)與其它用戶(hù)進(jìn)行交互，并共享信息。（7）擴(kuò)增實(shí)境：擴(kuò)增實(shí)境是虛擬現(xiàn)實(shí)最具實(shí)用價(jià)值的應(yīng)用之一。它在真實(shí)環(huán)境的基礎(chǔ)上把虛擬環(huán)境疊加進(jìn)去，使二者有機(jī)結(jié)合，產(chǎn)生虛實(shí)難辯、亦幻亦真的感覺(jué)。例如：當(dāng)人進(jìn)入到一商店購(gòu)某物時(shí)，即可在顯示設(shè)備上顯示此物的價(jià)格、性能及各種參數(shù)等。虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域：（6）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：19虛擬現(xiàn)實(shí)在教育領(lǐng)域的具體應(yīng)用

虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境

虛擬實(shí)驗(yàn)室

虛擬實(shí)訓(xùn)基地

虛擬仿真校園

虛擬遠(yuǎn)程教育

虛擬現(xiàn)實(shí)在教育領(lǐng)域的具體應(yīng)用虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境20虛擬現(xiàn)實(shí)在軍事領(lǐng)域的具體應(yīng)用虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境

單兵模擬訓(xùn)練與評(píng)判

諸軍種聯(lián)合虛擬演習(xí)

進(jìn)行指揮員訓(xùn)練

虛擬現(xiàn)實(shí)在軍事領(lǐng)域的具體應(yīng)用虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境21虛擬現(xiàn)實(shí)在礦業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用模擬礦井開(kāi)采

礦業(yè)人員技術(shù)培訓(xùn)

礦井設(shè)備的虛擬設(shè)計(jì)和制造

事故模擬與調(diào)查分析

虛擬現(xiàn)實(shí)在礦業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用模擬礦井開(kāi)采22虛擬現(xiàn)實(shí)在商業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用物品外觀展示物品特性展示物品的功能參數(shù)物品的價(jià)格虛擬現(xiàn)實(shí)在商業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用物品外觀展示23虛擬現(xiàn)實(shí)在房地產(chǎn)領(lǐng)域的具體應(yīng)用最直觀的交流方式

最快捷的審批平臺(tái)

最方便的設(shè)計(jì)工具

最先進(jìn)的營(yíng)銷(xiāo)手段

虛擬現(xiàn)實(shí)在房地產(chǎn)領(lǐng)域的具體應(yīng)用最直觀的交流方式24幾個(gè)已實(shí)現(xiàn)的例子：1、日本松下公司用來(lái)招攬買(mǎi)主的“廚房世界”2、杭州大學(xué)開(kāi)發(fā)的虛擬故官游玩系統(tǒng)3、美國(guó)佐治亞理工學(xué)院開(kāi)發(fā)出虛擬動(dòng)物園的大猩猩系統(tǒng)4、日本的一家公司設(shè)計(jì)制造出一個(gè)虛擬世界中的歌手5、賓夕法尼亞大學(xué)研究制成虛擬現(xiàn)實(shí)人杰克幾個(gè)已實(shí)現(xiàn)的例子：1、日本松下公司用來(lái)招攬買(mǎi)主的“廚房世界25國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

（1）美國(guó)宇航局（NASA）的Ames實(shí)驗(yàn)室完善了HMD，并將VPL的數(shù)據(jù)手套工程化，使其成為可用性較高的產(chǎn)品。NASA研究的重點(diǎn)放在對(duì)空間站操縱的實(shí)時(shí)仿真上，NASA完成的一項(xiàng)著名的工作是對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的仿真?，F(xiàn)在正致力于一個(gè)叫“虛擬行星探索（VPE）”的試驗(yàn)計(jì)劃。（2）北卡羅來(lái)納大學(xué)（UNC）的計(jì)算機(jī)系是進(jìn)行VR研究最早最著名的大學(xué)。他們主要研究：分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真、建筑仿真等。（3）Linda大學(xué)醫(yī)學(xué)中心是一所經(jīng)常從事高難度或者有爭(zhēng)議課題的醫(yī)學(xué)研究單位。他們以數(shù)據(jù)手套為工具，將手的運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)地在計(jì)算機(jī)上用圖形表示出來(lái)；他們還首創(chuàng)了VR兒科治療法。國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀（1）美國(guó)宇航局（NASA）的A26國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

（4）麻省理工大學(xué)（MIT）是一個(gè)一直走在最新技術(shù)前沿的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)。MIT建立了一個(gè)名叫BOLIO的測(cè)試環(huán)境，用于進(jìn)行不同圖形仿真技術(shù)的實(shí)驗(yàn)。利用這一環(huán)境，MIT建立了一個(gè)虛擬環(huán)境下的對(duì)象運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。（5）SRI研究中心建立了“視覺(jué)感知計(jì)劃”，研究現(xiàn)有VR技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。1991年后，SRI進(jìn)行了利用VR技術(shù)對(duì)軍用飛機(jī)或車(chē)輛駕駛的訓(xùn)練研究。另外，SRI還利用遙控技術(shù)進(jìn)行外科手術(shù)仿真的研究。國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀（4）麻省理工大學(xué)（MIT）是一27（6）華盛頓大學(xué)華盛頓技術(shù)中心的人機(jī)界面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（HITLab）在新概念的研究中起著領(lǐng)先作用，同時(shí)也在進(jìn)行感覺(jué)、知覺(jué)、認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)控制能力的研究。HIT現(xiàn)已將VR研究引入了教育、設(shè)計(jì)、娛樂(lè)和制造領(lǐng)域。（7）DaveSims等人研制出虛擬現(xiàn)實(shí)撤退模型來(lái)觀看系統(tǒng)如何運(yùn)作。當(dāng)前，這一模型已在維加斯的虛擬購(gòu)物商場(chǎng)中得以運(yùn)用。（8）SOFTIMAGE公司的專(zhuān)家們提出了滲透將有助于擴(kuò)大虛擬現(xiàn)實(shí)的美學(xué)感，這是VR未來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向。（6）華盛頓大學(xué)華盛頓技術(shù)中心的人機(jī)界面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（HIT28（9）伊利諾斯州立大學(xué)研制出在車(chē)輛設(shè)計(jì)中，支持遠(yuǎn)程協(xié)作的分布式VR系統(tǒng)。不同國(guó)家、不同地區(qū)的工程師們可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)協(xié)作進(jìn)行設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)中采用了虛擬原型，從而減少了設(shè)計(jì)圖象和新產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間，而且可以在新產(chǎn)品生產(chǎn)之前就能對(duì)其進(jìn)行估算和測(cè)試，這樣就大大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量。（10）喬治梅森大學(xué)研制出一套在動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境中的流體實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，在一個(gè)分布交互式仿真系統(tǒng)中仿真真實(shí)世界復(fù)雜流體的物理特性。

（9）伊利諾斯州立大學(xué)研制出在車(chē)輛設(shè)計(jì)中，支持遠(yuǎn)程協(xié)作的分布29國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

（1）北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系是國(guó)內(nèi)最早進(jìn)行VR研究、最有權(quán)威的單位之一，他們?cè)谔摂M現(xiàn)實(shí)中的視覺(jué)接口方面開(kāi)發(fā)出了部分硬件，并提出了有關(guān)算法及實(shí)現(xiàn)方法；實(shí)現(xiàn)了分布式虛擬環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，建立了網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實(shí)研究論壇。（2）浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)。另外，他們還研制出了在虛擬環(huán)境中一種新的快速漫游算法和一種遞進(jìn)網(wǎng)格的快速生成算法。（3）哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系已經(jīng)成功地虛擬出了人的高級(jí)行為中特定人臉圖象的合成，表情的合成和唇動(dòng)的合成等技術(shù)問(wèn)題，并正在研究人說(shuō)話(huà)的頭勢(shì)和手勢(shì)動(dòng)作，語(yǔ)音和語(yǔ)調(diào)的同步等。（4）清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)系對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)和臨場(chǎng)感的方面進(jìn)行了研究。他們還針對(duì)室內(nèi)環(huán)境水平特征豐富的特點(diǎn)，提出借助圖象變換，使立體視覺(jué)圖象中對(duì)應(yīng)水平特征呈現(xiàn)形狀一致性，以利于實(shí)現(xiàn)特征匹配，并獲取物體三維結(jié)構(gòu)的新穎算法。國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀（1）北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系是30（5）西安交通大學(xué)信息工程研究所對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)中的關(guān)鍵技術(shù)——立體顯示技術(shù)進(jìn)行了研究。他們?cè)诮梃b人類(lèi)視覺(jué)特性的基礎(chǔ)上提出了一種基于JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼新方案，并獲得了教高的壓縮比、信噪比以及解壓速度，并且已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了這種方案的優(yōu)越性。（6）中國(guó)科技開(kāi)發(fā)院威海分院主要研究虛擬現(xiàn)實(shí)中視覺(jué)接口技術(shù)，完成了虛擬現(xiàn)實(shí)中的體視圖象對(duì)算法回顯及軟件接口。他們?cè)谟布_(kāi)發(fā)上已經(jīng)完成了LCD紅外立體眼鏡，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化。（5）西安交通大學(xué)信息工程研究所對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)中的關(guān)鍵技術(shù)——立31（7）北方工業(yè)大學(xué)CAD研究中心是我國(guó)最早開(kāi)展計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)研究的單位之一，中國(guó)第一部完全用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)制作的科教片《相似》就出自該中心。關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的研究已經(jīng)完成了2個(gè)“863”項(xiàng)目，完成了體視動(dòng)畫(huà)的自動(dòng)生成部分算法與合成軟件處理，完成了VR圖象處理與演示系統(tǒng)的多媒體平臺(tái)及相關(guān)的音頻資料庫(kù)，制作了一些相關(guān)的體視動(dòng)畫(huà)光盤(pán)。（8）國(guó)防科技大學(xué)開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于Internet的三維虛擬漫游環(huán)境Universe3D。（9）另外，西北工業(yè)大學(xué)CAD/CAM研究中心，上海交通大學(xué)圖象處理及模式識(shí)別研究所，華東船舶工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)系、安徽大學(xué)電子工程與信息科學(xué)系等單位也進(jìn)行了一些研究工作和嘗試。（7）北方工業(yè)大學(xué)CAD研究中心是我國(guó)最早開(kāi)展計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)研究32推薦觀看影片：1、星戰(zhàn)前傳3；2、后天；3、游戲終結(jié)；4、哈利.波特。推薦觀看影片：33產(chǎn)品的虛擬原型虛擬原型(VirtualPrototyping，VP)是利用虛擬環(huán)境在可視化方面的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)以及可交互地探索虛擬物體的功能，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行幾何、功能、制造等方面的緘默與分析。一個(gè)虛擬原型必須能夠反映物理原型的特性，包括外觀、空間關(guān)系以及運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等方面。產(chǎn)品的虛擬原型虛擬原型(VirtualPrototypin34建立虛擬原型的主要步驟1從CAD/CAM模型中取出幾何模型；2嵌砌—用多面體和多邊形逼近幾何模型；3簡(jiǎn)化—在不同層面刪去不必要的細(xì)節(jié)；4虛擬原型編輯—著色、材料特性渲染、光照渲染等；5特征輪廓粘貼，以更好地表達(dá)某些細(xì)節(jié)；6增加周?chē)h(huán)境和其他要素的幾何模型；7添加操縱功能和性能。建立虛擬原型的主要步驟1從CAD/CAM模型中取出幾何模型35虛擬原型應(yīng)用實(shí)例汽車(chē)設(shè)計(jì)及汽車(chē)性能試驗(yàn)整體架構(gòu)場(chǎng)景設(shè)計(jì)人－機(jī)交互地形匹配碰撞檢測(cè)實(shí)時(shí)性技術(shù)虛擬原型應(yīng)用實(shí)例汽車(chē)設(shè)計(jì)及汽車(chē)性能試驗(yàn)整體架構(gòu)場(chǎng)景設(shè)計(jì)人－機(jī)36道路虛擬立交橋虛擬道路虛擬立交橋虛擬37虛擬試驗(yàn)試車(chē)虛擬試驗(yàn)試車(chē)38飛機(jī)設(shè)計(jì)美國(guó)波音(Boeing)公司在777新型客機(jī)機(jī)型設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用VMT和三維模型進(jìn)行管道布線(xiàn)等復(fù)雜裝配過(guò)程的模擬獲得成功。飛機(jī)設(shè)計(jì)39美國(guó)波音公司投資40億美元研制波音777噴氣式客機(jī)，從1990年10月開(kāi)始到1994年6月僅用了3年零8個(gè)月時(shí)間就完成了研制，一次試飛成功，投入運(yùn)營(yíng)。波音公司分散在世界各地的技術(shù)人員可以從777客機(jī)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的零部件中調(diào)出任何一種在計(jì)算機(jī)上觀察、研究、討論，所有零部件均是三維實(shí)體模型。可見(jiàn)虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)給企業(yè)帶來(lái)的效益。美國(guó)波音公司投資40億美元研制波音777噴氣式客機(jī)，從19940虛擬制造技術(shù)虛擬制造(VM：VirtualManufacturing)是對(duì)真實(shí)產(chǎn)品制造的動(dòng)態(tài)模擬，是一種在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行而不消耗物理資源的模擬制造軟件技術(shù)。它具有建模和仿真環(huán)境，使產(chǎn)品從生產(chǎn)過(guò)程、工藝計(jì)劃、調(diào)度計(jì)劃、后勤供應(yīng)以及財(cái)會(huì)、采購(gòu)和管理等一種集成的、綜合的制造環(huán)境，在真實(shí)產(chǎn)品的制造活動(dòng)之前，就能預(yù)測(cè)產(chǎn)品的功能以及制造系統(tǒng)狀態(tài)，從而可以作出前瞻性的決策和優(yōu)化實(shí)施方案。虛擬制造技術(shù)虛擬制造(VM：VirtualManufact41虛擬制造技術(shù)虛擬制造是一種新的制造技術(shù)，它以信息技術(shù)、仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為支持。虛擬制造技術(shù)涉及面很廣，諸如環(huán)境構(gòu)成技術(shù)、過(guò)程特征抽取、元模型、集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)、制造特征數(shù)據(jù)集成、多學(xué)科交駐功能、決策支持工具、接口技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、建模與仿真技術(shù)等。虛擬制造技術(shù)虛擬制造是一種新的制造技術(shù)，它以信息技術(shù)、仿真技42虛擬制造的分類(lèi)以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造為設(shè)計(jì)師提供設(shè)計(jì)工具和環(huán)境，以設(shè)計(jì)出符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。以生產(chǎn)為中心的虛擬制造為工藝工程師提供虛擬的制造車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和設(shè)備，使其可分析改進(jìn)生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)工藝，驗(yàn)證CNC程序及物流控制。虛擬制造的分類(lèi)以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造43虛擬制造的分類(lèi)以控制為中心的虛擬制造提供從設(shè)計(jì)到制造一體化的虛擬環(huán)境，允許評(píng)價(jià)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃和控制策略，并提供在虛擬過(guò)程中改進(jìn)的手段。虛擬制造的分類(lèi)以控制為中心的虛擬制造44虛擬制造的體系虛擬加工平臺(tái)虛擬生產(chǎn)平臺(tái)虛擬企業(yè)平臺(tái)虛擬制造的體系虛擬加工平臺(tái)45虛擬加工平臺(tái)基于產(chǎn)品技術(shù)復(fù)合化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和分析基于仿真的零部件制造設(shè)計(jì)與分析基于仿真的制造過(guò)程碰撞干涉檢驗(yàn)材料加工成型仿真產(chǎn)品虛擬裝配虛擬加工平臺(tái)基于產(chǎn)品技術(shù)復(fù)合化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和分析46虛擬生產(chǎn)平臺(tái)虛擬生產(chǎn)環(huán)境虛擬設(shè)備集成虛擬計(jì)劃與調(diào)度虛擬生產(chǎn)平臺(tái)虛擬生產(chǎn)環(huán)境47虛擬企業(yè)平臺(tái)虛擬企業(yè)協(xié)同工作環(huán)境基于PDM的虛擬制造平臺(tái)集成支持虛擬制造的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM的虛擬制造集成技術(shù)基于PDM的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程集成虛擬企業(yè)平臺(tái)虛擬企業(yè)協(xié)同工作環(huán)境48虛擬制造的核心技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建模技術(shù)仿真技術(shù)虛擬制造的核心技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)49建模技術(shù)虛擬制造系統(tǒng)VMS(VirtualManufacturingSystem)是現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)RMS(RealManufacturingSystem)在虛擬環(huán)境下的映射，是RMS的模型化、形式化和計(jì)算機(jī)化的抽象描述和表示。VMS的建模應(yīng)包括：生產(chǎn)模型產(chǎn)品模型工藝模型建模技術(shù)虛擬制造系統(tǒng)VMS(VirtualManufa50生產(chǎn)模型—可歸納為靜態(tài)描述和動(dòng)態(tài)描述兩個(gè)方面。靜態(tài)描述是指系統(tǒng)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性的描述。動(dòng)態(tài)描述是指在已知系統(tǒng)狀態(tài)和需求特性的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程。產(chǎn)品模型—是制造過(guò)程中，各類(lèi)實(shí)體對(duì)象模型的集合。目前產(chǎn)品模型描述的信息有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)明細(xì)表、產(chǎn)品形狀特征等靜態(tài)信息。工藝模型—將工藝參數(shù)與影響制造功能的產(chǎn)品設(shè)計(jì)屬性聯(lián)系起來(lái)。以反應(yīng)生產(chǎn)模型與產(chǎn)品模型之間的交互作用。工藝模型必須具備以下功能：計(jì)算機(jī)工藝仿真、制造數(shù)據(jù)表、制造規(guī)劃、統(tǒng)計(jì)模型以及物理和數(shù)學(xué)模型。生產(chǎn)模型—可歸納為靜態(tài)描述和動(dòng)態(tài)描述兩個(gè)方面。靜態(tài)描述是指51仿真技術(shù)仿真就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)抽象和簡(jiǎn)化形成系統(tǒng)模型，然后在分析的基礎(chǔ)上運(yùn)行此模型，從而得到系統(tǒng)一系列的統(tǒng)計(jì)性能。仿真的基本步驟為：研究系統(tǒng)→收集數(shù)據(jù)→建立系統(tǒng)模型→確定仿真算法→建立仿真模型→運(yùn)行仿真模型→輸出結(jié)果并分析

仿真技術(shù)仿真就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)抽象和簡(jiǎn)化形52虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VRT(VirtualRealityTechnology)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在為改善人與計(jì)算機(jī)的交互方式，提高計(jì)算機(jī)可操作性中產(chǎn)生的，它是綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)、各種顯示和控制等接口設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上生成可交互的三維環(huán)境(稱(chēng)為虛擬環(huán)境)中提供沉浸感覺(jué)的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VRT(VirtualRealit53虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)建立，其中有一條最重要的原因是因?yàn)楦髌髽I(yè)本身無(wú)法單獨(dú)滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，迎接市場(chǎng)挑戰(zhàn)。因此，為了快速響應(yīng)市場(chǎng)的需求，圍繞新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，利用不同地域的現(xiàn)有資源、不同的企業(yè)或不同地點(diǎn)的工廠，重新組織一個(gè)新公司。該公司在運(yùn)行之前，必須分析組合是否最優(yōu)，能否協(xié)調(diào)運(yùn)行，并對(duì)投產(chǎn)后的風(fēng)險(xiǎn)、利益分配等進(jìn)行評(píng)估。這種聯(lián)作公司稱(chēng)為虛擬公司，或者叫作動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，是一種虛擬企業(yè)，它具有集成性和實(shí)效性?xún)纱筇攸c(diǎn)的經(jīng)濟(jì)實(shí)體。虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)建立，其中有一條最重要的原因是因?yàn)楦髌髽I(yè)本身54虛擬企業(yè)的特征①企業(yè)地域分散化。虛擬企業(yè)從用戶(hù)訂貨、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、零部件制造，以及總成裝配、銷(xiāo)售、經(jīng)營(yíng)管理都可以分別由處在不同地域的企業(yè)，按契約互惠互利聯(lián)作，進(jìn)行異地設(shè)計(jì)、異地制造、異地經(jīng)營(yíng)管理。虛擬企業(yè)的特征①企業(yè)地域分散化。虛擬企業(yè)從用戶(hù)訂貨、產(chǎn)品設(shè)計(jì)55虛擬企業(yè)的特征②企業(yè)組織臨時(shí)化。虛擬企業(yè)是市場(chǎng)多變的產(chǎn)物。為了適應(yīng)市場(chǎng)環(huán)境的變化，企業(yè)組織結(jié)構(gòu)也要及時(shí)反映市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，虛擬企業(yè)注重短期利益。當(dāng)產(chǎn)品方向更換、聯(lián)盟伙伴之間利益改變或企業(yè)追求目標(biāo)變更時(shí)，企業(yè)要調(diào)整組織結(jié)構(gòu)，或者立即解散，重新再組織新的虛擬企業(yè)。虛擬企業(yè)的特征②企業(yè)組織臨時(shí)化。虛擬企業(yè)是市場(chǎng)多變的產(chǎn)物。為56虛擬企業(yè)的特征③企業(yè)功能不完整化。一個(gè)完整的企業(yè)，應(yīng)具有從企業(yè)管理、設(shè)計(jì)、制造一直到市場(chǎng)銷(xiāo)售、售后服務(wù)等完整的全部功能。但在虛擬企業(yè)不需要機(jī)構(gòu)功能完整，它以各種方式借用外部力量來(lái)進(jìn)行組合和集成。因?yàn)樘摂M企業(yè)是動(dòng)態(tài)聯(lián)盟形式，突破企業(yè)的有形界限，利用外部資源加速實(shí)現(xiàn)企業(yè)的市場(chǎng)目標(biāo)。傳統(tǒng)的外協(xié)加工是一種原始的虛擬企業(yè)行為。虛擬企業(yè)的特征③企業(yè)功能不完整化。一個(gè)完整的企業(yè)，應(yīng)具有從企57虛擬企業(yè)的特征④企業(yè)信息共享化。構(gòu)成虛擬企業(yè)的基本條件之一，就是組成企業(yè)伙伴之間的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)。根據(jù)具體情況，可以是國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)，局域網(wǎng)或企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，及時(shí)的溝通信息，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售、管理等信息，這些信息是以數(shù)據(jù)形式表示，能夠分布到不同的計(jì)算機(jī)環(huán)境中，以實(shí)現(xiàn)信息資源共享，保證虛擬企業(yè)各部門(mén)步調(diào)高度協(xié)調(diào)，在市場(chǎng)波動(dòng)條件下，確保企業(yè)最大整體利益。虛擬企業(yè)的特征④企業(yè)信息共享化。構(gòu)成虛擬企業(yè)的基本條件之一，58虛擬企業(yè)的主要基礎(chǔ)建立在先進(jìn)制造技術(shù)基礎(chǔ)上的企業(yè)柔性化；在計(jì)算機(jī)上制造數(shù)字化產(chǎn)品，從概念設(shè)計(jì)到最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品整個(gè)過(guò)程的虛擬制造；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

虛擬企業(yè)的主要基礎(chǔ)建立在先進(jìn)制造技術(shù)基礎(chǔ)上的企業(yè)柔性化；59虛擬工廠虛擬工廠60演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！61第五章虛擬制造技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)品的虛擬原型虛擬制造技術(shù)虛擬企業(yè)第五章虛擬制造技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)62虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)目的和要求：1、了解虛擬現(xiàn)實(shí)的概念；2、了解虛擬現(xiàn)實(shí)的組成及國(guó)內(nèi)和同外虛擬現(xiàn)實(shí)研究的現(xiàn)狀。

教學(xué)重點(diǎn)：1、虛擬現(xiàn)實(shí)定義；2、虛擬現(xiàn)實(shí)的組成；3、虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀；4、虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用前景。

虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)目的和要求：教學(xué)重點(diǎn)：63前言人類(lèi)有許多夢(mèng)想，一些夢(mèng)想已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，而有一些夢(mèng)想也許永遠(yuǎn)都不可能實(shí)現(xiàn)。然而，有一種技術(shù)卻能使一切夢(mèng)想全部在感知中實(shí)現(xiàn)，這就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VirtualReality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR）。

虛擬現(xiàn)實(shí)是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的交叉學(xué)科，由于它生成的視覺(jué)環(huán)境是立體的、音效是立體的，人機(jī)交互是和諧友好的，因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將一改人與計(jì)算機(jī)之間枯燥、生硬和被動(dòng)的現(xiàn)狀，即計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的環(huán)境將人們陶醉在流連忘返的工作環(huán)境之中。

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)是20世紀(jì)90年代以來(lái)興起的一種新型信息技術(shù)，它集多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)為一體，是當(dāng)今前景最好的計(jì)算機(jī)技術(shù)之一。

前言人類(lèi)有許多夢(mèng)想，一些夢(mèng)想已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，而有一些夢(mèng)64幾種虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬環(huán)境虛擬房間虛擬汽車(chē)虛擬人幾種虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬環(huán)境虛擬房間虛擬汽車(chē)虛擬人65虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展

1965年，Sutherland在篇名為《終極的顯示》（TheUltimateDisplay）的論文中首次提出了包括具有交互圖形顯示、力反饋設(shè)備以及聲音提示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本思想，從此，人們正式開(kāi)始了對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研究探索歷程。

1970年，出現(xiàn)了第一個(gè)功能較齊全的HMD系統(tǒng)?；趶?0年代以來(lái)所取得的一系列成就，美國(guó)的JaronLanier在80年代初正式提出了“VirtualReality”一詞。

80年代，美國(guó)宇航局（NASA）及美國(guó)國(guó)防部組織了一系列有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究，并取得了令人矚目的研究成果，從而引起了人們對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛關(guān)注。1984年，NASAAmes研究中心虛擬行星探測(cè)實(shí)驗(yàn)室組織開(kāi)發(fā)了用于火星探測(cè)的虛擬環(huán)境視覺(jué)顯示器，將火星探測(cè)器發(fā)回的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，為地面研究人員構(gòu)造了火星表面的三維虛擬環(huán)境。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展1965年，Sutherland66虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展

90年代，迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)與不斷改進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)相匹配，使得基于大型數(shù)據(jù)集合的聲音和圖象的實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)制作成為可能；人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，新穎、實(shí)用的輸入輸出設(shè)備不斷地進(jìn)入市場(chǎng)。而這些都為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

例如1993年的11月，宇航員利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)成功地完成了從航天飛機(jī)的運(yùn)輸艙內(nèi)取出新的望遠(yuǎn)鏡面板的工作，而用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)波音777獲得成功，是近年來(lái)引起科技界矚目的又一件工作。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展90年代，迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)67虛擬現(xiàn)實(shí)的定義虛擬現(xiàn)實(shí)外國(guó)有時(shí)還稱(chēng)為：“信息空間”，“人工現(xiàn)實(shí)”，“合成環(huán)境“等，虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶(hù)接口，它通過(guò)給用戶(hù)同時(shí)提供諸如視、聽(tīng)、嗅、觸等各種直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知交互手段、最大限度地方便用戶(hù)的操作，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的定義，我們可以簡(jiǎn)單地理解為：利用計(jì)算機(jī)生成的能給人多種感官刺激的人機(jī)交互系統(tǒng)。

兩個(gè)方面：第一是計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境必須是能給人提供多種感覺(jué)的感官刺激的環(huán)境，能讓人有“沉浸”的感覺(jué)，現(xiàn)在的技術(shù)水平，虛擬現(xiàn)實(shí)通常由視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)構(gòu)成。其二是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是一種高級(jí)的人機(jī)交互系統(tǒng)，因此人機(jī)交互是虛擬現(xiàn)實(shí)的核心。

虛擬現(xiàn)實(shí)的定義虛擬現(xiàn)實(shí)外國(guó)有時(shí)還稱(chēng)為：“信息空間”，68虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征(1)多感知性:所謂多感知是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺(jué)感知之外，還有聽(tīng)覺(jué)感知、力覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至包括味覺(jué)感知、嗅覺(jué)感知等。(2)沉浸性:又稱(chēng)臨場(chǎng)感，讓用戶(hù)感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度，沉浸被通俗地解釋為“身臨其境”。(3)交互性:交互性指用戶(hù)對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括實(shí)時(shí)性）。

(4)構(gòu)想性:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中人與虛擬環(huán)境的交互作用，在本質(zhì)上意味著它不是預(yù)成性的而是生成性的，不是因循的而是創(chuàng)造的，虛擬技術(shù)三角形虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征(1)多感知性:(2)沉浸性:(3)交互性69虛擬現(xiàn)實(shí)分類(lèi)（1）按照虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)功能和實(shí)現(xiàn)方式的不同，可以分為三種類(lèi)型：（1）沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（“可穿戴的”VR系統(tǒng)）

沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗(yàn)。它利用頭盔式顯示器或其它設(shè)備，把參與者的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其它感覺(jué)封閉起來(lái)，并提供一個(gè)新的、虛擬的感覺(jué)空間，并利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、其它手控輸入設(shè)備、聲音等使得參與者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺(jué)。例如，在消防仿真演習(xí)系統(tǒng)中，消防員會(huì)沉浸于極度真實(shí)的火災(zāi)場(chǎng)景并做出不同反應(yīng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是用戶(hù)可完全沉浸到虛擬世界中去，缺點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)備尤其是硬件價(jià)格相對(duì)較高，難以大規(guī)則普及推廣。虛擬現(xiàn)實(shí)分類(lèi)（1）按照虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)功能和實(shí)現(xiàn)方式的不同，可以70虛擬現(xiàn)實(shí)分類(lèi)（2）（2）簡(jiǎn)易型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（桌面VR系統(tǒng)）

桌面虛擬現(xiàn)實(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶(hù)觀察虛擬境界的一個(gè)窗口。通過(guò)各種輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)世界的充分交互，這些外部設(shè)備包括立體眼鏡、3D控制器使監(jiān)視器或者鼠標(biāo)，追蹤球，力矩球等。它要求參與者使用輸入設(shè)備，通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕觀察360度范圍內(nèi)的虛擬境界，并操縱其中的物體，但這時(shí)參與者缺少完全的沉浸，因?yàn)樗匀粫?huì)受到周?chē)F(xiàn)實(shí)環(huán)境的干擾。桌面虛擬現(xiàn)實(shí)最大特點(diǎn)是缺乏真實(shí)的現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，但這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，組成靈活，易于普及推廣，是一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)分類(lèi)（2）（2）簡(jiǎn)易型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（桌面VR系統(tǒng)）71虛擬現(xiàn)實(shí)分類(lèi)（3）（3）共享型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)，又稱(chēng)為分布式虛擬環(huán)境）

是一種基于網(wǎng)絡(luò)連接的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它是多個(gè)用戶(hù)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時(shí)參加一個(gè)虛擬空間，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，把虛擬現(xiàn)實(shí)則提升到了一個(gè)更高的境界，這就是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。在分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，多個(gè)用戶(hù)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)同一虛擬世界進(jìn)行觀察和操作，以達(dá)到協(xié)同工作的目的。例如，異地的醫(yī)科學(xué)生，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)虛擬手術(shù)室中的病人進(jìn)行外科手術(shù)。又如風(fēng)靡因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)游戲，其實(shí)就是共享型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的有力表現(xiàn)。眾多玩家可以在同一個(gè)虛擬環(huán)境中交互式的進(jìn)行交流、打斗、組織甚至生存，讓虛擬的情節(jié)持續(xù)發(fā)展。洽談?dòng)懻撛O(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)分類(lèi)（3）（3）共享型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)洽談?dòng)懻撛O(shè)計(jì)72虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要技術(shù)構(gòu)成實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)、高分辨率顯示技術(shù).

(1)動(dòng)態(tài)環(huán)境建模動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的就是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。(2)實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)三維圖形的生成技術(shù)已經(jīng)較為成熟，為了達(dá)到實(shí)時(shí)的目的，至少要保證圖形的刷新頻率不低于15幀/秒，最好高于30幀/秒。提高刷新頻率是該技術(shù)的主要內(nèi)容。(3)立體顯示和傳感器技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)的交互能力依賴(lài)于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備過(guò)重、分辨率低、延遲大、有線(xiàn)、跟蹤精度低、視場(chǎng)不夠?qū)?、眼睛容易疲勞等，因此有必要開(kāi)發(fā)新的三維顯示技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要技術(shù)構(gòu)成實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技73虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要技術(shù)構(gòu)成(4)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的關(guān)鍵是尋找合適的場(chǎng)合和對(duì)象，即如何發(fā)揮想像力和創(chuàng)造性。選擇適當(dāng)?shù)膽?yīng)用對(duì)象可以大幅度提高生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。(5)系統(tǒng)集成技術(shù)由于VR系統(tǒng)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)集成技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。集成技術(shù)包括信息的同步技術(shù)、模型的標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)據(jù)管理模型、識(shí)別與合成技術(shù)等等。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要技術(shù)構(gòu)成(4)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具74硬件構(gòu)成（1）虛擬現(xiàn)實(shí)生成設(shè)備：是一臺(tái)或多臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)，是帶有圖形加速器和多條圖形輸出流水線(xiàn)的高性能圖形計(jì)算機(jī)。（2）感知設(shè)備：感知設(shè)備是指將虛擬世界各類(lèi)感知模型轉(zhuǎn)變?yōu)槿四芙邮艿亩嗤ǖ来碳ば盘?hào)的設(shè)備。然而，相對(duì)成熟的感知信息和生產(chǎn)和檢測(cè)技術(shù)僅有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和力覺(jué)三種通道。

（3）跟蹤設(shè)備：跟蹤設(shè)備用于跟蹤并檢測(cè)位置和方位，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中人機(jī)交互操作。（4）基于自然方式的人機(jī)交互設(shè)備：應(yīng)用手勢(shì)、體勢(shì)、眼神以及自然語(yǔ)言的人機(jī)交互設(shè)備，常見(jiàn)的有數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服、眼球跟蹤器及語(yǔ)音綜合識(shí)別裝置。硬件構(gòu)成（1）虛擬現(xiàn)實(shí)生成設(shè)備：75虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)硬件配置示意圖：

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)硬件配置示意圖：76幾種常用的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備：

高性能圖形計(jì)算機(jī)環(huán)形屏幕頭盔眼鏡三維顯示器三維鼠標(biāo)手套幾種常用的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備：高性能圖形計(jì)算機(jī)環(huán)形屏幕頭盔眼鏡三77虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域：

（1）用于遙控機(jī)器人的遙現(xiàn)技術(shù)：遙現(xiàn)技術(shù)是指當(dāng)實(shí)際上在某一個(gè)地方時(shí)，可以產(chǎn)生在另一個(gè)地方的感覺(jué)。例如，在宇宙空間站的開(kāi)發(fā)計(jì)劃中，受各種因素的制約，機(jī)器人的遙控遙現(xiàn)技術(shù)起了至關(guān)重要的作用。

（2）仿真技術(shù)計(jì)算機(jī)生成的具有沉浸感的環(huán)境，它對(duì)參與者生成諸如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)等各種感官信息，給參與者一種身臨其境的感覺(jué)。例如：飛行仿真系統(tǒng)、與虛擬生物對(duì)話(huà)、作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)等。

虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域：（1）用于遙控機(jī)器人的遙現(xiàn)技術(shù)：78虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域：

（3）對(duì)象可視化技術(shù)：在科學(xué)研究中對(duì)研究數(shù)據(jù)生成可視化效果以便觀察和研究。例如：虛擬風(fēng)洞。

（4）虛擬實(shí)驗(yàn)室：在研究工作和學(xué)習(xí)過(guò)程中，總會(huì)有許多實(shí)驗(yàn)需反復(fù)進(jìn)行，以期得到不同條件下的不同結(jié)果，虛擬實(shí)驗(yàn)室能提供這樣一個(gè)平臺(tái)。例如：虛擬物理實(shí)驗(yàn)室。

（5）虛擬電力控制室：使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研制輔助設(shè)計(jì)控制室的系統(tǒng)。使用該系統(tǒng)可以自由地改變控制室內(nèi)的配置等室內(nèi)外環(huán)境，以便從不同方向觀察研究控制室情況。虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域：79虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域：（6）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（DVR）即是一個(gè)較為典型的實(shí)例。所謂DVR是指一個(gè)支持多人實(shí)時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互的軟件系統(tǒng)，每個(gè)用戶(hù)在一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，通過(guò)計(jì)算機(jī)與其它用戶(hù)進(jìn)行交互，并共享信息。（7）擴(kuò)增實(shí)境：擴(kuò)增實(shí)境是虛擬現(xiàn)實(shí)最具實(shí)用價(jià)值的應(yīng)用之一。它在真實(shí)環(huán)境的基礎(chǔ)上把虛擬環(huán)境疊加進(jìn)去，使二者有機(jī)結(jié)合，產(chǎn)生虛實(shí)難辯、亦幻亦真的感覺(jué)。例如：當(dāng)人進(jìn)入到一商店購(gòu)某物時(shí)，即可在顯示設(shè)備上顯示此物的價(jià)格、性能及各種參數(shù)等。虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域：（6）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：80虛擬現(xiàn)實(shí)在教育領(lǐng)域的具體應(yīng)用

虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境

虛擬實(shí)驗(yàn)室

虛擬實(shí)訓(xùn)基地

虛擬仿真校園

虛擬遠(yuǎn)程教育

虛擬現(xiàn)實(shí)在教育領(lǐng)域的具體應(yīng)用虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境81虛擬現(xiàn)實(shí)在軍事領(lǐng)域的具體應(yīng)用虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境

單兵模擬訓(xùn)練與評(píng)判

諸軍種聯(lián)合虛擬演習(xí)

進(jìn)行指揮員訓(xùn)練

虛擬現(xiàn)實(shí)在軍事領(lǐng)域的具體應(yīng)用虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境82虛擬現(xiàn)實(shí)在礦業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用模擬礦井開(kāi)采

礦業(yè)人員技術(shù)培訓(xùn)

礦井設(shè)備的虛擬設(shè)計(jì)和制造

事故模擬與調(diào)查分析

虛擬現(xiàn)實(shí)在礦業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用模擬礦井開(kāi)采83虛擬現(xiàn)實(shí)在商業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用物品外觀展示物品特性展示物品的功能參數(shù)物品的價(jià)格虛擬現(xiàn)實(shí)在商業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用物品外觀展示84虛擬現(xiàn)實(shí)在房地產(chǎn)領(lǐng)域的具體應(yīng)用最直觀的交流方式

最快捷的審批平臺(tái)

最方便的設(shè)計(jì)工具

最先進(jìn)的營(yíng)銷(xiāo)手段

虛擬現(xiàn)實(shí)在房地產(chǎn)領(lǐng)域的具體應(yīng)用最直觀的交流方式85幾個(gè)已實(shí)現(xiàn)的例子：1、日本松下公司用來(lái)招攬買(mǎi)主的“廚房世界”2、杭州大學(xué)開(kāi)發(fā)的虛擬故官游玩系統(tǒng)3、美國(guó)佐治亞理工學(xué)院開(kāi)發(fā)出虛擬動(dòng)物園的大猩猩系統(tǒng)4、日本的一家公司設(shè)計(jì)制造出一個(gè)虛擬世界中的歌手5、賓夕法尼亞大學(xué)研究制成虛擬現(xiàn)實(shí)人杰克幾個(gè)已實(shí)現(xiàn)的例子：1、日本松下公司用來(lái)招攬買(mǎi)主的“廚房世界86國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

（1）美國(guó)宇航局（NASA）的Ames實(shí)驗(yàn)室完善了HMD，并將VPL的數(shù)據(jù)手套工程化，使其成為可用性較高的產(chǎn)品。NASA研究的重點(diǎn)放在對(duì)空間站操縱的實(shí)時(shí)仿真上，NASA完成的一項(xiàng)著名的工作是對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的仿真。現(xiàn)在正致力于一個(gè)叫“虛擬行星探索（VPE）”的試驗(yàn)計(jì)劃。（2）北卡羅來(lái)納大學(xué)（UNC）的計(jì)算機(jī)系是進(jìn)行VR研究最早最著名的大學(xué)。他們主要研究：分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真、建筑仿真等。（3）Linda大學(xué)醫(yī)學(xué)中心是一所經(jīng)常從事高難度或者有爭(zhēng)議課題的醫(yī)學(xué)研究單位。他們以數(shù)據(jù)手套為工具，將手的運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)地在計(jì)算機(jī)上用圖形表示出來(lái)；他們還首創(chuàng)了VR兒科治療法。國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀（1）美國(guó)宇航局（NASA）的A87國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

（4）麻省理工大學(xué)（MIT）是一個(gè)一直走在最新技術(shù)前沿的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)。MIT建立了一個(gè)名叫BOLIO的測(cè)試環(huán)境，用于進(jìn)行不同圖形仿真技術(shù)的實(shí)驗(yàn)。利用這一環(huán)境，MIT建立了一個(gè)虛擬環(huán)境下的對(duì)象運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。（5）SRI研究中心建立了“視覺(jué)感知計(jì)劃”，研究現(xiàn)有VR技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。1991年后，SRI進(jìn)行了利用VR技術(shù)對(duì)軍用飛機(jī)或車(chē)輛駕駛的訓(xùn)練研究。另外，SRI還利用遙控技術(shù)進(jìn)行外科手術(shù)仿真的研究。國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀（4）麻省理工大學(xué)（MIT）是一88（6）華盛頓大學(xué)華盛頓技術(shù)中心的人機(jī)界面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（HITLab）在新概念的研究中起著領(lǐng)先作用，同時(shí)也在進(jìn)行感覺(jué)、知覺(jué)、認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)控制能力的研究。HIT現(xiàn)已將VR研究引入了教育、設(shè)計(jì)、娛樂(lè)和制造領(lǐng)域。（7）DaveSims等人研制出虛擬現(xiàn)實(shí)撤退模型來(lái)觀看系統(tǒng)如何運(yùn)作。當(dāng)前，這一模型已在維加斯的虛擬購(gòu)物商場(chǎng)中得以運(yùn)用。（8）SOFTIMAGE公司的專(zhuān)家們提出了滲透將有助于擴(kuò)大虛擬現(xiàn)實(shí)的美學(xué)感，這是VR未來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向。（6）華盛頓大學(xué)華盛頓技術(shù)中心的人機(jī)界面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（HIT89（9）伊利諾斯州立大學(xué)研制出在車(chē)輛設(shè)計(jì)中，支持遠(yuǎn)程協(xié)作的分布式VR系統(tǒng)。不同國(guó)家、不同地區(qū)的工程師們可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)協(xié)作進(jìn)行設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)中采用了虛擬原型，從而減少了設(shè)計(jì)圖象和新產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間，而且可以在新產(chǎn)品生產(chǎn)之前就能對(duì)其進(jìn)行估算和測(cè)試，這樣就大大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量。（10）喬治梅森大學(xué)研制出一套在動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境中的流體實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，在一個(gè)分布交互式仿真系統(tǒng)中仿真真實(shí)世界復(fù)雜流體的物理特性。

（9）伊利諾斯州立大學(xué)研制出在車(chē)輛設(shè)計(jì)中，支持遠(yuǎn)程協(xié)作的分布90國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

（1）北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系是國(guó)內(nèi)最早進(jìn)行VR研究、最有權(quán)威的單位之一，他們?cè)谔摂M現(xiàn)實(shí)中的視覺(jué)接口方面開(kāi)發(fā)出了部分硬件，并提出了有關(guān)算法及實(shí)現(xiàn)方法；實(shí)現(xiàn)了分布式虛擬環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，建立了網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實(shí)研究論壇。（2）浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)。另外，他們還研制出了在虛擬環(huán)境中一種新的快速漫游算法和一種遞進(jìn)網(wǎng)格的快速生成算法。（3）哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系已經(jīng)成功地虛擬出了人的高級(jí)行為中特定人臉圖象的合成，表情的合成和唇動(dòng)的合成等技術(shù)問(wèn)題，并正在研究人說(shuō)話(huà)的頭勢(shì)和手勢(shì)動(dòng)作，語(yǔ)音和語(yǔ)調(diào)的同步等。（4）清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)系對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)和臨場(chǎng)感的方面進(jìn)行了研究。他們還針對(duì)室內(nèi)環(huán)境水平特征豐富的特點(diǎn)，提出借助圖象變換，使立體視覺(jué)圖象中對(duì)應(yīng)水平特征呈現(xiàn)形狀一致性，以利于實(shí)現(xiàn)特征匹配，并獲取物體三維結(jié)構(gòu)的新穎算法。國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀（1）北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系是91（5）西安交通大學(xué)信息工程研究所對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)中的關(guān)鍵技術(shù)——立體顯示技術(shù)進(jìn)行了研究。他們?cè)诮梃b人類(lèi)視覺(jué)特性的基礎(chǔ)上提出了一種基于JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼新方案，并獲得了教高的壓縮比、信噪比以及解壓速度，并且已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了這種方案的優(yōu)越性。（6）中國(guó)科技開(kāi)發(fā)院威海分院主要研究虛擬現(xiàn)實(shí)中視覺(jué)接口技術(shù)，完成了虛擬現(xiàn)實(shí)中的體視圖象對(duì)算法回顯及軟件接口。他們?cè)谟布_(kāi)發(fā)上已經(jīng)完成了LCD紅外立體眼鏡，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化。（5）西安交通大學(xué)信息工程研究所對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)中的關(guān)鍵技術(shù)——立92（7）北方工業(yè)大學(xué)CAD研究中心是我國(guó)最早開(kāi)展計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)研究的單位之一，中國(guó)第一部完全用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)制作的科教片《相似》就出自該中心。關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的研究已經(jīng)完成了2個(gè)“863”項(xiàng)目，完成了體視動(dòng)畫(huà)的自動(dòng)生成部分算法與合成軟件處理，完成了VR圖象處理與演示系統(tǒng)的多媒體平臺(tái)及相關(guān)的音頻資料庫(kù)，制作了一些相關(guān)的體視動(dòng)畫(huà)光盤(pán)。（8）國(guó)防科技大學(xué)開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于Internet的三維虛擬漫游環(huán)境Universe3D。（9）另外，西北工業(yè)大學(xué)CAD/CAM研究中心，上海交通大學(xué)圖象處理及模式識(shí)別研究所，華東船舶工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)系、安徽大學(xué)電子工程與信息科學(xué)系等單位也進(jìn)行了一些研究工作和嘗試。（7）北方工業(yè)大學(xué)CAD研究中心是我國(guó)最早開(kāi)展計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)研究93推薦觀看影片：1、星戰(zhàn)前傳3；2、后天；3、游戲終結(jié)；4、哈利.波特。推薦觀看影片：94產(chǎn)品的虛擬原型虛擬原型(VirtualPrototyping，VP)是利用虛擬環(huán)境在可視化方面的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)以及可交互地探索虛擬物體的功能，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行幾何、功能、制造等方面的緘默與分析。一個(gè)虛擬原型必須能夠反映物理原型的特性，包括外觀、空間關(guān)系以及運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等方面。產(chǎn)品的虛擬原型虛擬原型(VirtualPrototypin95建立虛擬原型的主要步驟1從CAD/CAM模型中取出幾何模型；2嵌砌—用多面體和多邊形逼近幾何模型；3簡(jiǎn)化—在不同層面刪去不必要的細(xì)節(jié)；4虛擬原型編輯—著色、材料特性渲染、光照渲染等；5特征輪廓粘貼，以更好地表達(dá)某些細(xì)節(jié)；6增加周?chē)h(huán)境和其他要素的幾何模型；7添加操縱功能和性能。建立虛擬原型的主要步驟1從CAD/CAM模型中取出幾何模型96虛擬原型應(yīng)用實(shí)例汽車(chē)設(shè)計(jì)及汽車(chē)性能試驗(yàn)整體架構(gòu)場(chǎng)景設(shè)計(jì)人－機(jī)交互地形匹配碰撞檢測(cè)實(shí)時(shí)性技術(shù)虛擬原型應(yīng)用實(shí)例汽車(chē)設(shè)計(jì)及汽車(chē)性能試驗(yàn)整體架構(gòu)場(chǎng)景設(shè)計(jì)人－機(jī)97道路虛擬立交橋虛擬道路虛擬立交橋虛擬98虛擬試驗(yàn)試車(chē)虛擬試驗(yàn)試車(chē)99飛機(jī)設(shè)計(jì)美國(guó)波音(Boeing)公司在777新型客機(jī)機(jī)型設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用VMT和三維模型進(jìn)行管道布線(xiàn)等復(fù)雜裝配過(guò)程的模擬獲得成功。飛機(jī)設(shè)計(jì)100美國(guó)波音公司投資40億美元研制波音777噴氣式客機(jī)，從1990年10月開(kāi)始到1994年6月僅用了3年零8個(gè)月時(shí)間就完成了研制，一次試飛成功，投入運(yùn)營(yíng)。波音公司分散在世界各地的技術(shù)人員可以從777客機(jī)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的零部件中調(diào)出任何一種在計(jì)算機(jī)上觀察、研究、討論，所有零部件均是三維實(shí)體模型。可見(jiàn)虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)給企業(yè)帶來(lái)的效益。美國(guó)波音公司投資40億美元研制波音777噴氣式客機(jī)，從199101虛擬制造技術(shù)虛擬制造(VM：VirtualManufacturing)是對(duì)真實(shí)產(chǎn)品制造的動(dòng)態(tài)模擬，是一種在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行而不消耗物理資源的模擬制造軟件技術(shù)。它具有建模和仿真環(huán)境，使產(chǎn)品從生產(chǎn)過(guò)程、工藝計(jì)劃、調(diào)度計(jì)劃、后勤供應(yīng)以及財(cái)會(huì)、采購(gòu)和管理等一種集成的、綜合的制造環(huán)境，在真實(shí)產(chǎn)品的制造活動(dòng)之前，就能預(yù)測(cè)產(chǎn)品的功能以及制造系統(tǒng)狀態(tài)，從而可以作出前瞻性的決策和優(yōu)化實(shí)施方案。虛擬制造技術(shù)虛擬制造(VM：VirtualManufact102虛擬制造技術(shù)虛擬制造是一種新的制造技術(shù)，它以信息技術(shù)、仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為支持。虛擬制造技術(shù)涉及面很廣，諸如環(huán)境構(gòu)成技術(shù)、過(guò)程特征抽取、元模型、集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)、制造特征數(shù)據(jù)集成、多學(xué)科交駐功能、決策支持工具、接口技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、建模與仿真技術(shù)等。虛擬制造技術(shù)虛擬制造是一種新的制造技術(shù)，它以信息技術(shù)、仿真技103虛擬制造的分類(lèi)以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造為設(shè)計(jì)師提供設(shè)計(jì)工具和環(huán)境，以設(shè)計(jì)出符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。以生產(chǎn)為中心的虛擬制造為工藝工程師提供虛擬的制造車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和設(shè)備，使其可分析改進(jìn)生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)工藝，驗(yàn)證CNC程序及物流控制。虛擬制造的分類(lèi)以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造104虛擬制造的分類(lèi)以控制為中心的虛擬制造提供從設(shè)計(jì)到制造一體化的虛擬環(huán)境，允許評(píng)價(jià)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃和控制策略，并提供