第八节虚拟现实.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * 虚拟现实交互设备 交互设备的软件支持 软件供应商必须为每一硬件供应商的输入设备单独设计应用接口驱动程序 虚拟现实软件间的区别（就交互设备而言） 所能支持的输入设备的多少 设备与各自系统的集成方式 是否有能力进行扩充以支持新的交互设备 主要内容 虚拟现实系统的特点及组成 立体视觉的生成与获取 虚拟现实交互设备 虚拟现实系统的分类 增强现实技术 * VR系统的主要不同之处在于系统与用户之间界面 基于系统与用户界面划分 桌面型VR系统 头盔型VR系统 基于投影显示的VR系统 遥在系统 … * 虚拟现实系统的分类 * 桌面型虚拟现实系统 采用计算机屏幕作为立体显示载体 辅以一定的声音输出设备、三维交互设备和立体眼镜等 传统计算机图形学的自然扩展 具有好的性价比，但沉浸感略差 * 基于HMD的虚拟现实系统 利用HMD等设备把用户的视觉、听觉对外界封闭起来 用户完全投入到虚拟环境中 能提供好的沉浸感 阻断了人与人间的交流 * 基于投影显示的虚拟现实系统 利用大规模投影显示设备让用户完全或部分融入虚拟环境 沉浸式 典型代表：CAVE 半沉浸式 典型代表：Workbench * 基于投影显示的虚拟现实系统 CAVE 美国Illonis大学EVL实验室首创 由3～6个投影屏幕组成正方体形状 计算机系统产生立体图像，经投影仪分别投射到对应的屏幕上 用户戴着立体眼镜站于CAVE的内部 立体眼镜上附有6-DOF跟踪设备对用户头部运动进行实时跟踪 声音系统 * 基于投影显示的虚拟现实系统 CAVE示意图 * 基于投影显示的虚拟现实系统 CAVE示例 * 基于投影显示的虚拟现实系统 Virtual WorkbenchTM 卫星虚拟装配 * 遥在系统 将现实世界中远程场景与操作人员的感官直接连通，让用户感觉就像亲临现场一样 利用计算机图形、人机交互、传感器、网络等技术 远程传感器可安装在机器人身上 机器人身上有小型摄像系统 需感知用户位置、动作、语音等，将其传送到远程操控远程对象 用户与远程对象进行信息双向交流 * 遥在系统 示例： Cisco远程电话会议系统 /dlls/2006/prod_102306b.html 主要内容 虚拟现实系统的特点及组成 立体视觉的生成与获取 虚拟现实交互设备 虚拟现实系统的分类 增强现实技术 * * 增强现实技术 将计算机生成的图形与用户在真实物理世界获取的视觉信息组合在一起 使用户产生全新的体验，提高对现实世界中的事物和物理现象的洞察力 终极目标：用户感觉不到现实世界中的真实物体与用于增强视觉信息的虚拟物体之间的差别 * 增强现实技术 Milgrim的现实--虚拟连续流 * 增强现实系统 系统组成 * 增强现实技术 显示技术 基于光学视透式HMD的增强现实显示原理 * 增强现实技术 显示技术 基于屏幕的增强现实显示原理 * 增强现实技术 显示技术 基于视频视透式HMD的增强现实显示原理 * 增强现实技术 配准（registration）问题 将位于不同坐标系中的物体统一到一个共同的坐标系中 AR系统涉及多个空间，每个空间都有各自不同的坐标系 配准是实现虚拟景物图像和真实世界图像之间正确融合的前提 配准错误将导致用户的注意力分散，甚至无法工作 * 增强现实技术 配准困难的原因 需对人和摄像机的运动进行实时跟踪 运动跟踪可借助跟踪设备来完成，但如何校正这些运动数据以消除噪声? 系统所采用的显示方式决定了虚拟景物图像配准到真实场景图像的精度 需要对人眼的结构、摄像系统的参数或其它显示设备有更多了解 * 增强现实的应用领域 军事领域 * 增强现实的应用领域 医学领域 * 增强现实的应用领域 工程领域 * 增强现实的应用领域 虚拟演播室 * 增强现实的应用领域 虚拟演播室（cont.） * * * * * * 浙江大学 CADCG国家重点实验室 浙江大学 CADCG国家重点实验室 虚拟现实 授课教师： 单位： * 主要内容 虚拟现实系统的特点及组成 立体视觉的生成与获取 虚拟现实交互设备 虚拟现实系统的分类 增强现实技术 主要内容 虚拟现实系统的特点及组成 立体视觉的生成与获取 虚拟现实交互设备 虚拟现实系统的分类 增强现实技术 * * 虚拟现实系统的特点及组成 虚拟现实技术综合图形、图像、声音、手势、语音等要素，试图给计算机使用者创造一种全新的感官体验，使其具有置身于真实世界的感觉 “虚拟环境是使人们具有沉浸感的由计算机生成的、交互的、三维的环境” --- Aukstakalnis S and Blatner