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三维虚拟现实技术
虚拟现实技术的演变发展及在军事地形学研究
的影响
——《三维虚拟现实技术》研究报告
(姓名:刘栋学号:2009202140087)
一.前言
随着计算机科学的飞速发展,虚拟现实技术已
渗透进入了军事、工程、医学、教育等各个方面,
并且在这些领域中起着重要的作用。如海湾战争
的美国士兵对周边的环境不觉得陌生,是由于虚
拟现实已把他们带入那漫无边际的风尘黄沙让
他们身临其境感受到大漠的荒凉。
三维虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚
拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机生成一
种模拟环境,是一种多源信息融合的交互式的三
维动态视景和实体行为的系统仿真,使用户沉浸
到该环境中去。虚拟现实技术是仿真技术的一个
重要方向,是仿真技术与计算机图形学、人机接
口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多
种技术的集合,是一门富有挑战性的交叉技术、
前沿学科和研究领域。
三维虚拟现实技术具有以下四个重要特征①
多感知性。指除一般计算机所具有的视觉感知
和计算机的发展促使了虚拟现实技术的萌芽。
2.1.2虚拟现实技术的萌芽阶段
60年代到70年代初是虚拟现实思想萌芽阶
段。
60年代初IvanSutherland教授在他的博士
论文对有关计算机图形交互系统方面作了论述。
65年他发表的论文“theultimatedisplay”
提出了感觉真实、交互真实的人机协作新理论。
1968年他开发了头盔式立体显示器,后来他开
发了一个虚拟系统,可称得上是第一个虚拟现实
系统。它是基于传统习惯、花费又大、模型又过
分简化了的一个虚拟世界。IvanSutherland的
论文和一个过于简单的虚拟世界是具有初始意
义的虚拟现实技术,也正是虚拟现实技术的萌
芽。由于在图形方面的显示和交互,因此人们称
他为图形学之父。
2.1.3虚拟现实概念和理论的初步形成
1973年到1989年为虚拟现实技术的第三阶
段。
1973年MyronKrurger提出了“Artificial
Reality”这是早期出现的虚拟现实的词。从字
面上来看,它具有虚拟现实的含义。
80年代初到中期,美国国家航空和宇宙航行
局(NASA)及美国国防部开始研究外层空间环境。
1984年NASAAmes研究中心虚拟行星探测实验
室的M.McGreevy和J.Humphries博士开发了虚
拟环境视觉显示器用于火星探测,将探测器发回
地面的数据输入计算机,构造了火星表面的三维
虚拟环境。
之后NASA又投入了资金对虚拟现实技术进
行研究和开发,像非接触式的跟踪器。85年以
后(89年),由Fisher的加盟在JaronLanier
的接口程序的基础上作了进一步的研究。随后在
虚拟交互环境工作站(VIEW)项目中,他们又开
发了通用多传感个人仿真器等设备。
参加该项目的WarrenRobinett是一个交互
式计算机图形软件的设计者设计了虚拟工作站,
可以称得上是NASAs虚拟现实项目的先驱。
很快由美国的Stone和Hennequin共同发
明了数据手套。第一个数据手套被NASA用于虚
拟现实,由WarrenRobinett构思和实现手套
与虚拟世界的交互技术。可以说手套、头盔是实
现VR的硬件,交互式接口技术是实现VR的软
件。
2.1.4虚拟现实理论的完善和全面应用
1990年到2004年为虚拟现实技术的第四阶
段
BurdeaG和Coiffet在1994年出版的虚拟现
实技术一书中描述了VR的三个基本特征3I
(Imagination、Interaction、Immersion),这
是在James.D.Foley教授1987年提出的的
三个关键元素(2I+B)的基础上作了进一步完
善,Burden认为在2I的基础上增加I(Immersion)
能更好地表示任何VR系统的属性。因此,他用
3I精辟地概括VR的特征。这是对VR技术和
理论的进一步完善。
1992年Sense8公司开发了“WTK”开发包,
为VR技术提供更高层次上的应用。
1994年3月在日内瓦召开的第一届
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