vr技术论文精选(九篇)

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第1篇：vr技术论文范文

【关键词】视频；音频；知识服务；直播在线；学术研讨会

学术期刊作为记录和传播科研成果的重要载体，长期以来承担着极大的社会责任，对推动国家科技发展以及创新交流都起着重要作用。然而，由于学术期刊的受众面窄，优秀学术成果的大众普及度不高，有需求的读者较难找到学术研究成果的整体脉络，学术期刊的知识服务功能受到一定制约。近年来，知识服务得到了快速的发展，期刊行业也试图在知识服务领域有所作为，然而，大部分学术期刊的知识服务产品形态、盈利模式单一。随着媒体融合发展的不断推进，尤其是5G技术的商业化应用，人工智能、虚拟现实、大数据等新一代技术高速发展并不断融入出版领域当中，这给学术期刊的知识服务创新发展带来了新的机遇。

一、我国学术期刊知识服务的现状

1．知识服务产品形态单一从学术期刊产品的形态来看，即便经历了媒体融合阶段，大部分期刊仍旧以纸质期刊为主要传播载体，虽然它们将数字化内容收录到知网、龙源期刊、万方数据库等期刊平台，在一定程度上扩大了学术成果的传播范围，但出版的载体仍是纸质期刊。不可否认的是，经过媒体融合发展阶段，有部分学术期刊社走在前列，实现了线上的数字期刊出版。然而无论是纸质期刊，还是数字期刊，当前我国学术期刊出版的形态仍旧以文字、图片、数据的平面展示为主，这是产品形态单一的表现。随着5G商用的推进，智能终端的广泛普及，人工智能、大数据等新一代信息技术的高速发展，人们获取信息、学习知识的途径与方式发生了快速的变化，学术成果纸质化或仅以“文字+图片+数据”展示的数字版已难以适应当前环境下用户的需求。

2．知识服务模式单一从服务模式来看，当前学术期刊的服务模式也极为有限，这主要是受限于产品形态单一。从服务对象来看，学术期刊服务的对象以作者为主，服务模式主要是“采—编—发”，作者将稿件投递到期刊社后，要等待较长的审稿期，最关键的是纸质期刊版面有限、刊发周期长，难以满足作者快速发表成果的需求。服务内容也仅限于版面提供，以及针对论文修改的沟通、建议等传统服务，服务模式单一。事实上，除了需要发表学术成果的作者，还有大量需要寻找学术研究成果的专家、学者用户，甚至是广大的普通用户。读者对学术成果的需求，就是快速获取相关研究成果、数据，甚至预测研究方向。受限于单一的产品形态以及服务模式，学术期刊对专业读者群体的服务是缺失的，更不用说为广大普通读者提供知识服务。而5G时代的到来，知识服务行业快速发展，用户对学术成果的知识服务需求也将会有较大的改变，这将倒逼学术期刊创新知识服务模式，扩大服务对象，满足更多用户展示、获取学术成果的需求。

二、新技术创新知识服务产品形态

专业、严谨、精深是学术期刊的主要特点，也是学术期刊生存的首要法则。然而，利用单一平面化的图文、数据形式来展示专业的学术成果，无论是对专家学者来说，还是对广大普通读者来说，都是相对枯燥的形式，不仅不便于读者理解获取，还不利于传播。在5G时代，学术期刊知识服务首要思考的是结合新技术来创新产品形态，改变以往学术出版枯燥、刻板的形式，如将产品音频化、视频化、3D化，甚至结合vr/AR技术等，将学术内容进行多形态、立体的全方位展示，使学术成果更为直观。

1．多媒体产品形态，直观展示学术成果与图文相比，音频、视频可以给用户带来更为丰富的信息量和更具体的展示，具有更高效的传播效率。对用户来说，阅读科技期刊论文需要拥有较多的知识储备，需要大量的时间和精力，如果学术成果通过音频或者视频的形式展示，用户可快速理解核心内容。音频/视频的讲解可以是论文的作者，也可以是行业内知名学者，讲解内容可以是经典文献，也可以是前沿学术成果。音频/视频讲解的模式成本低、制作期短，期刊社可以多元化开发期刊资源以满足用户需求。如医学顶级期刊NEJM和Lancet就相当注重视频和音频的产品形态，在官方网站上专门设立了Audio＆Video栏目，专门作者的音频及视频，帮助读者理解论文的核心内容。Nature每周都会免费的音频向读者概述当期文章的核心内容，这其中还包括世界各地记者以及著名科学家对论文的评论和分析。我国也有值得借鉴学习的做法，中国医学会杂志社在视频应用方面有深度的应用。2015年8月，该社获准在线出版《中华心血管病杂志》（网络版），经过两年多的探索后，中国医学会杂志社进一步深度融合新技术，在2018年12月将《中华心血管病杂志》（网络版）更名为《中华心脏病学视频杂志》，致力于以视频和音频的展现方式报道专业领域的研究成果。《中华心脏病学视频杂志》不仅以传统的文本形式展示学术成果，还以音频及视频出版方式传递知识，使得实验研究等更为直观、生动、可视化。除了可听可见，《中华心脏病学视频杂志》还可以“见人”，即见作者本人——每篇文章的作者都出镜介绍自己研究的思路、成果，与读者进行更为直接的交流。近年来，VR/AR技术在出版领域、教育领域都有较为广泛的应用。VR/AR可以利用计算机制作一个逼真的虚拟环境，再通过相关的传感设备让用户沉浸在虚拟场景中，通过听觉、视觉、触觉等与场景交互。相较视频和音频，“VR/AR+期刊”的产品形态无疑更具有互动性，也更便于读者理解学术成果。尤其是随着5G技术的商业化应用，AR阅读眩晕感将得到极大降低，AR内容因数据传输造成的卡顿也将减少，同时5G的应用也将带来AR传感设备的技术变革，降低设备的开发、维护成本，这就降低了出版机构引入VR/AR技术的成本。因此，学术期刊在结合VR/AR技术领域有较大的探索空间，应当牢牢把握5G时代的VR/AR技术优势，创新知识服务产品形态。

2．直播和举行在线学术研讨会，创新学术交流服务发表、展示、传播学术成果是作者的需求，寻找、获取学术成果是读者的需求，高效的学术交流亦是作者、读者不可忽略但又长期没有得到很好满足的需求。学术交流有利于扩大科学研究的视野，快速检验研究成果，是科研中必不可少的环节。我国学术期刊在建立学术交流平台、促进学术交流的发展中仍存在较大不足，主要原因是学术交流的形式多以线下会议为主，不仅需要耗费大量的人力、物力、财力，而且要同时协调多方面专家学者的时间，成本高、频次低，难以满足学术交流高时效的需求。在互联网时代，专家学者直播和举行在线学术研讨会成为一种新的学术交流形式，既可以充分发挥线下研讨会在交互性、专业性方面的优势，又能很好地解决线下会议需要召集人员和解决时间、场地等方面的问题，最为关键的是时效性强、传播范围广、覆盖面广，用户的参与成本更低。尤其是随着5G技术的商业化应用，高速率、低时延的技术特点将会促进直播、在线实时培训交流等形式的常态化发展。通过学术成果的直播，以及召开在线学术研讨会，专家学者可以第一时间与其他学者分享交流，及时更新研究动态，避免研究成果出现滞后、重复等问题。如《沉积学报》在2016年就开始尝试利用QQ群召开在线学术会议，每期有特定的主题，并邀请特定主讲人（一般以有一定成果和影响力的科研人员为主）主持，至今已召开数十场在线学术会议。通过线上学术会议，《沉积学报》不仅提升了期刊的学术水平，增强了作者和读者黏性，提高了约稿质量，还培养了一大批优秀的青年学者，在广大学者当中建立起良好的期刊品牌形象。未来，《沉积学报》将在线学术研讨会当作新型知识服务产品，考虑在线课堂、在线付费会议等形式。无论是专家学者的直播，还是在线研讨会的实时交流，都是力求通过新技术来创新、提升知识服务的能力，建立知识服务的桥梁。

三、专业类应用及工具助力知识服务发展

伴随着人工智能、大数据、物联网技术的快速发展，专业类应用及工具作为知识服务的一大门类，围绕学术期刊的科研、写作等不同环节，可为科研工作者提供相关的工具、应用服务，将会有更多的创新发展。

1．科研工作辅助工具在信息匮乏的时代，人们的主要需求是能够获取更多信息；在信息爆炸的时代，如何对科研信息进行筛选、分类、管理、分析、探究，则变得尤为关键。如在科研的选题方向上，科研人员需要客观地评估各项指标，保证科研的创新性、高起点，如果没有专业工具辅助，科研人员将会受到个人经验的干扰。人大数媒科技（北京）有限公司开发的移动学术科研服务平台壹学者，就提供“课题立项助手”服务。这一服务主要基于大数据分析、关联挖掘和推荐、聚类算法三大技术开发，帮助科研人员快速了解相关学科的研究趋势及热点，并且根据研究方向推荐同学科以及跨学科的合作学者。在选题预判环节，用户可通过输入关键词，获取近年来在不同学科领域的文章数量，了解该选题的研究热度，随后可以分析文章的收录系数，了解当前研究文章的质量，还可以分析关键词的研究热点、研究空白点等。

第2篇：vr技术论文范文

西格啦芙就是SIGGRAPH呀！那么，SIGGRAPH又是什么东东？其实，SIGGRAPH可以拆成两部分SIG+GRAPH。这个SIG呢，就是ACM Special Interest Group中后三个单词第一个字母的缩写。噢，不就是专属兴趣组吗，有什么了不起，你可能会说我还当过班里的小组长呢。你可不能小瞧这个小组，它不是你想象的那个样子，它可是ACM的分组。

那么，这个ACM是什么意思呢？没错，是个缩写，全称是Association for Computing Machinery，意思是计算机学会。这个学会可是世界上最大的计算机科学与教育的学术组织，聚集了全球一大批杰出的计算机专家学者和工程技术人员。按照他们官方的说法，该组织鼓励对话，共享资源，征服挑战，依靠凝聚杰出的计算机领军力量，不断提升行业标准，表彰优秀技术先锋，为全体会员提供终身学习、职业进修和专业交流的各种机会和保障。

我们自然会想到，计算机应用范围如此广泛深入，渗透在我们的学习、工作、生活的各个方面，一个专业的学会交叉覆盖的领域是如此之广泛，以至于会员都有数十万，开一次年会不得聚集上百万人啊？因此，为了有效地开展学术交流，ACM不得不按计算机学科分支举办年会。会员可以根据自己的专业方向和研究兴趣，加入不同的兴趣小组。每个兴趣组都有个英文缩写，前缀都是SIG，后面的字母缩写就是专业名称。例如SIGGRAPH中的GRAPH就代表图形图像分支，会员涵盖了来自全球各国计算机图形图像和交互技术领域数以万计的顶级专家学者和业界专业领军人物。别看它号称是兴趣组，可是每年召开一次的年会总会吸引几万名专业人士出席，参会人数最高纪录达到过5万之多。

其实人家很文艺

西格啦芙既然是计算机的分支学会，你可能会觉得它是一群玩程序的理工男的世界，错！其实他们很文艺！不可否认，参加西格啦芙年会的许多大咖在计算机领域都是顶尖的先锋人物，是图形图像技术领域真正的权威，许多参会者带来的成果展示的确要亮瞎你的眼。

如果你喜欢看电影，甚至是动画电影，那我就不用多说了，随便挑几部很火的动画片或科幻电影，例如《疯狂动物城》《星球大战》《海底总动员》，等等，他们的导演和视效总监，甚至整个主创团队，都会齐刷刷地来参会，来解密那些精彩的电影都是怎样拍出来的。迪士尼、梦工厂、皮克斯、工业光魔、数字王国等的导演、制片明星见面会，让人们眼花缭乱，马不停蹄地奔波于不同的场次。大多数画面内容都是首次披露，使用的技术是最新最顶尖的，甚至是别的地方、别的时间再也无缘一见的！

今年的西格啦芙――显现可能

西格啦芙的年会主要包括5种不同形式的展示交流：学术论坛、艺术画廊、动画节、高新技术展、明星见面会。另外，还有掀起会议的大会主题演讲和颁奖仪式。今年的西格啦芙于7月24～28日在美国加州阿纳海姆举办，大会主题是“显现可能”。

美国航空航天局火星探索女科学家、宇宙飞船操控总工程师娜金・柯格斯做了主题演讲。她的演讲使近万名与会者群情激奋，让人们重新思考自己在宇宙的地位，人类探索宇宙的可能性，以及人工智能机器人能达到的极限。她向来自全世界74个国家和地区的聆听者放言：“世上无难事，只要有大胆的正确创意。”

西格啦芙万人瞩目的电脑动画节，给人们不断地带来新的惊喜，最佳动画片《借时间》（Borrowed Time）由美国团队完成，创意奇特，故事生动，风格h异，制作精良。要知道，西格啦芙的最佳动画片是可以自动入围奥斯卡最佳动画短片奖的噢！西格啦芙的动画片基本代表了动画技术的最高水平。

评委会奖获得者是新西兰的作品《宇宙洗衣房》（Cosmos Laundromat），这是一部潜在的开放源商业动画电影。另外，西格啦芙现场创作竞赛胜出的是一部由四家3D和游戏公司组成的团队合作的结晶，作品展现了高超的实时动作捕捉技术。最重要的工程技术奖，脱颖而出的是一项实时面部捕捉视频图像山寨技术。

西格啦芙最新技术成果展呈现了20件互动产品，特别强调科学探索、高清晰度、数字影院技术、以及科学艺术融合的互动叙事手法。最为醒目的是一架5米高的巨型机器人Mk.1，体验者可以登上机器人，通过双足移动来操纵机器人的运动，该机器人就像是一副巨大的高脚蹬。

VR技术亮点纷呈

今年的西格啦芙还有一个亮点，就是VR村。虚拟现实的确是个热门话题，人机互动本来就是西格啦芙的强项，图形图像可视化又是西格啦芙科研的基础，虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）自然是西格啦芙得天独厚的领域。今年征集的西格啦芙优秀论文里，有5%的VR专题；而在应用展示项目成果中，大会近1/4的项目都与沉浸式的虚拟现实有关，VR深入到每一个项目当中，VR和AR市场越来越大。VR演讲者的话题从艺术的VR技术（Artistic VR Techniques）到游戏《邦德》（Bound）创作的解析，带给人们身临其境的体验。

在Artistic VR Techniques中，Oculus公司展示艺术家如何利用Quill工具在VR中完成三维插图创作。

游戏Bound：Plastic Studio为PS4创作的VR游戏场景演示。

VR电影《入侵！》（Invasion！）中的情节和沉浸式故事讲述中的人机交互。

Google Tango项目把现实世界转换为立体像素。

由索尼公司、东京大学和山口艺术中心完成的平行眼（Parallel eyes）的项目，通过眼部跟踪，利用第一人称视角来探索人类的能力和行为。每个用户都可以实时看到其他用户第一人称视角的景象，同一时间最多4人。这个全新的技术装置把VR带入了有形的物理空间，建立了一个巨大的不受限制的VR环境。

日本动画《攻壳机动队： VR剧场版》（GHOST IN THE SHELL： THE MOVIE Virtual Reality Diver）投入VR技术，实现360度立体影像，将观赏时的空间呈现感带来前所未有的突破。

眼部追踪在头戴式可视设备（HMD）中越来越常见了，也有少数人将脑电波传感器加入到HMD设备中。在AR和VR领域，眼部追踪已经是一件很简单的事情，但是脑电波数据有时会受到干扰，在实时分析脑电波原始数据方面还需要做很多工作。VR环境可以根据用户的压力层级、注意力来作出反馈，或者帮助我们提升记忆力和学习能力。目前，神经反馈还是一项全新的技术，在VR领域存在着巨大的潜能。

迪士尼带来一个以叫“IRIDiuM”（Interactive Rendered Immersive Deep Media，交互渲染沉浸式深层媒体）的项目，根据追踪用户的头部姿势，配置高精细的沉浸实时内容。在第二阶段，来自惯性测量单元（Interial Measurement Unit）的数据可以被用来追踪头部和上半身，肌电图传感器也可侦测到手部活动和抓取动作。它们的实时解算器（real-time solver）会根据传感器的数据来预估出用户姿态，从而带来更深度的媒体体验。

第3篇：vr技术论文范文

关键词：虚拟教学；VR系统；生物教学；信息化

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2016）24-0042-03

VR系统概述

VR（Virtual Reality，简称VR），就是虚拟现实。它是指综合利用计算机图形系统、各种现实及控制等接口设备，在计算机生成的可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。虚拟技术可以帮助完成对现实世界的抽象、模拟和仿真。也就是说，我们通过VR系统看到的、感受到的，或者与之互动交互的物体和场景都是虚拟的，不存在的。

VR系统有一套专业的外部设备，如3D眼镜、电子笔等，还有一种新型的3D显示器――zspace（所有利用VR技术研发出的产品都需要在zspace设备前才能使用和操作。zspace不仅是显示屏，还是追踪器，可以跟踪3D眼镜和电子笔两个装备，并在人体携带这些装备后通过跟踪人体头部和身体的动作调整人们看到的3D虚拟图像）。除了基本的硬件构成，VR系统还包括其他的虚拟现实设备，如头盔式眼镜、数据手套、力反馈装置等。这些VR设备都是浸入式的，它们能为用户创造一个近乎真实的、身临其境的体验，包括视觉、听觉、力觉、触觉、运动等多方面的感知，让用户觉得自己是计算机系统所创建的虚拟世界中的一部分，用户由观察者变成参与者，沉浸其中并能通过肢体的运动参与虚拟世界的活动。但鉴于目前技术的局限性，在现有的VR系统与应用中，较为成熟的主要是视觉沉浸，还有听觉和触觉沉浸技术。

VR系统除了能提供沉浸感外，其最大优势是强大的交互体验。操作者通过与虚拟时空中的画面进行实时交互，如同在真实世界中一样。有业内人士指出：在不远的将来，我们只需在家里安装虚拟现实设备，便可以足不出户地穿梭于各个虚拟场景，如时而在商店的衣帽间里试穿新衣，时而在足球场上观看比赛，时而化身为新闻事件的“现场目击者”等，这种通过三维建模技术模拟出的场景的交互，以其强大的真实性和表现力，拓展了用户的生产、生活，甚至是情感思维等范畴。

VR系统在生物教学领域的融合点分析

作为一种高新的虚拟现实技术，VR系统进入到教育教学领域能在哪些方面发挥作用呢？相对于常规的教学方式，它有哪些优势和劣势？首先，我们来看看在常规的生物教学中存在哪些困难，这些困难能不能通过VR技术来解决。

1.传统生物教学存在的困难点分析

生物学科主要研究生物的结构、生理行为、遗传发育等内容，其中涉及很多微观、抽象的模型结构，这些模型大多数距离学生的生活实际较远，学生对其缺少感性的认识。在常规课堂中，教师一般都是通过口头讲述或者借助图片、动画和模型教具来进行讲解，但常常会出现观察角度和结构叠加导致学生看不到或看不清的问题，即便是在普通的3D模型中通过设置透明、半透明或者高光、哑光等方式将内外不同的结构进行差异化显示，也仅仅是可以观察到大概而已，不能实现近距离的解剖式观察，学生对物体还是停留在观摩层面，缺乏实时的交互体验操作。

除了模型结构类知识外，学生对生物学科中微观世界的探索也常常望而生畏，繁杂又难以与实际生活相联系，抽象又没有直接经验来支撑，只能在脑海中通过想象尽可能去还原不可见的微观现象，甚至有些内容都没有统一的标准，所以学生难以对微观内容有一个正确且清晰的认识，是一个急需解决的学习困难点。

当然，在生物教学中，很重要的一部分也是常规教学中一个很大的障碍是实验教学。生物实验中有很多内容在常规条件下，由于受到实验条件没有严格规范、实验过程不可控、实验操作比较危险等因素影响而不易在常规教学中呈现，而且有些研究对象还是一些生物微观层面的结构或过程，常规实验显示不出来。对于这些难以开展的实验，传统教学往往以书本阅读或者教师讲解的方式代替真实的实验操作。有一些已经构建多媒体教学环境的学校为了能突破这一教学难点，也会利用一些简单的软件对实验进行模拟，通过直观形象的原理演示和现象模拟辅助教学，但利用虚拟实验软件进行模拟或演示对很多概念或者原理的认识并不一定能收到理想的效果，学生缺乏实际的实验操作和真实的感知体验，无法深入地理解和把握知识点。

2.VR系统辅助生物教学的优势

（1）立体层次感强，有很好的出镜效果，拓宽了学习的空间感

常规的结构模型仅能够实现简单的观摩，而VR技术不仅能将立体的结构模型按照教学的需要一层层地剥离开，单独进行细微观察，而且还可以拖出屏幕，零距离、全方位、不受空间限制地进行自由体验。

例如，在学习《植物细胞》一课时，学生可以借助VR技术构建的植物细胞模型从最外层的细胞膜进入到细胞质，在近乎真实的胶质状的细胞质中，与其间的各种细胞器近距离接触，每一种细胞器从外观到内部发生的分子水平的生理反应都可以尽收眼底，再从细胞核到细胞核里面的核膜、核仁、核质和染色体，一切都真实可触，那感觉就像拿着一个真实的细胞在进行观察，细胞的结构和功能清晰可见，甚至对于染色体这样在空间上有复杂联结的物质，其组成也不再是抽象、静态的概念上的认知，学生可以从更微小的基因片段和一个个蛋白质拆解来进行俯瞰，以便更直观地进行沉浸式的体验和感知。

（2）逼真的画面效果，身临其境的感官体验，让学习更高效且安全

针对在生物学科中一些微观不可见的原理演示，或者因实验条件比较苛刻、实验操作比较危险而不易实现的内容，VR技术能对画面进行模拟仿真宏观再现，其高度的逼真性和现实体验感让效果更为真实。相较于一般的动画演示，VR技术以其高精度的虚拟仿真性和超强的感官体验彻底改变了在实际教学中只能凭记忆、想象、简单的模拟等教学方式去掌握这些观察困难且不易理解的内容的状况，增强了教学效果。

例如，在《探究蚂蚁的通讯》实验中，由于蚂蚁是活体，不好饲养，而且如果脱离了蚂蚁的自然生存环境，在室内模拟蚂蚁是如何通讯并不是很容易的事情，很难反映蚂蚁的真实行为过程；而在室外实验，蚂蚁的行动方向不易受到控制，效果也不明显，它们到底是通过气味信息素传递的信息还是通过侦查蚁的行进路径传递的信息？在这个探究活动中，利用VR技术的虚拟仿真性不仅能够营造出蚂蚁通讯的自然环境，而且能将肉眼看不见的蚂蚁的通讯方式真实地再现，学生在创设的近乎真实的情境中体验、感知、发现和探究，在头脑中形成形象化的概念，从而实现对该部分内容的高效学习。

（3）丰富的交互方式，激发学生的学习兴趣

除了知识上的直观感知和模拟可能发生的真实情境外，VR系统还能设置一些和学生互动的交互功能，通过一些外置或者内嵌的虚拟工具或者设备让学生进行操控。好玩的、有趣的功能，或者是在现实生活中实现不了的操作或者功能，这些都可以通过VR技术的虚拟交互性来实现，让学习过程游戏化、情境化，最大程度地激发学生的学习兴趣。

例如，在《蜂鸟的外部形态》一课的教学中，我们可以借助VR技术让学生进入一个虚拟的丛林中，边观察鸟的外部形态，边用画笔勾勒出鸟的流线型轮廓，还可以让学生摘掉鸟身体上不同部位的羽毛，观察丢掉正羽或绒羽后对飞行产生的影响等，这些让学生亲自体验的有趣环节，在某种程度上真正做到了寓教于乐，使学生能主动学习，乐于学习。

3.VR系统在生物教学中的局限性

VR技术在生物教学中有着不可替代的优势，但它的劣势也是不容忽视的。其主要体现在操作上有局限性。有过操作体验的人会有这样的感觉：电子笔必须对准你要拖拽的物体才能实现移动或者其他操作。VR系统不同于单机版的3D模型，它是三维空间，有横向和纵向空间的延伸，所以电子笔需要反复去校准那个定位点，使用起来没有鼠标灵活。而且人长时间佩戴3D眼镜会有眩晕感，容易疲劳。

那么，如何在生物教学中发挥VR系统的独特优势，规避其劣势呢？我们在利用VR技术支撑生物信息化教学时，如何选择和设计理想的VR工具和软件，从而实现教学效果的最优化呢？

开发与应用VR技术的可行性思路

1.注重素材的筛选

从优势上来说，由于VR技术的亲视感和空间层次感，一些立体效果比较明显的三维结构用VR技术观察，效果就会比较好，尤其是一些较复杂的、需要从宏观到微观进行层层剥离的结构，也包括宏观上不可见的，如地理上不同天体的运动。再如，一些要表现场景效果或操作现象类的知识都可以借助zspace的逼真效果呈现。

2.开发思路精简化

（1）内容和功能设置上要精而简，勿大而全

对于一些内容较复杂、功能较繁琐的内容，不建议使用VR程序。原因有两个：一是时间的成本较大。从程序设计上来说，在VR系统中一个简单的模型的大小调整也会涉及较大的程序运算量。二是从使用者的体验感来说，不宜长时间学习使用。而且就目前VR系统的普及度来讲，不太可能实现教室内人手一台zspace机器。一般来讲，一个头盔式显示器加主机的成本要上万元，这在一些专业领域，如军事、航空、航天等尚可承受，但对于普通消费市场来说，还是让人望而却步。所以在较长时间内，zspace只可能作为课外学习的一种辅助工具应用于教学，所以内容和功能精简化是需要考虑的因素，哪怕一个程序就讲一个知识要点，这样容易让学生在短时间内理解，也便于应用。

（2）操作上尽可能避免对空间有精确要求

近乎真实情境的立体空间是VR系统的优势，但也不可避免地成为其操作环节上的限制因素。尤其是对空间定位有较大要求的操作，校准的时间往往会让学生没有耐心进行下去，即便它的画面效果和功能设置非常精致和齐全。

第4篇：vr技术论文范文

关键词:虚拟现实;技能培训;虚拟培训;模式

中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)31-

Explore the Training System Development Model Based on Virtual Reality Technology

GAO Ben-cai, LIU Guang-ran

(Tianjin University of Technology and Education, School of Information Technology and Engineering, Tianjin 300222, China)

Abstract: Compared to formerly any time,Nowadays,China all needs the high quality technical worker who grasps each skill. Compared with the developed country The Chinese mechanic population as well as the intermediate and senior mechanic's proportion has already a very big disparity, this does not tally extremely with the Chinese high speed development financial circumstance, The traditional mechanic education has not been able to complete the such huge education project. This article will discusses the new training pattern based on the virtual reality technology --- Virtual Training, Analyzes the sole superiority which the virtual reality technology has and pour it into the mechanic development as formidable propelling force, elaborated the virtual training system performance history and attempts to summarize the development pattern. Hoping this article can provide the model for the correlation personnel, provide the powerful talented person safeguard to maintains the high speed development for the Chinese economy.

Key words: virtual Reality; skills training; virtual training; mechanic

在当今中国,技工教育受到全社会的高度重视,知识、技能和创造得到了充分的尊重和发挥,一个有利于技工教育发展的良好氛围正在形成。

随着经济全球化进程的加快,21世纪的中国已经成为全世界的制造中心,我国要想扮演好这个世界制造中心的角色,一大批高素质技术工人必不可少。现代产品的更新换代的周期已经完全的颠覆了一些人所能够承受时间概念高科技产品更是源源不断的推陈出新。传统的技工培训模式已经不能挑起这么艰巨的任务,亟待开发新的培训模式。

诸多难题阻碍着现代技工教育的发展,至今技工学校还没有走出一条适合中国国情的发展道路。我想基于虚拟现实技术的虚拟培训或许可以解决难题实现破冰,推动技工教育的良好的发展。

1 虚拟现实概念及特征

虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)是1989年美国的J.Lanier(后来曾是专做VR产品的VPL公司董事长)提出的,国内也有人译为“灵境”,国外与虚拟现实同类的术语,还有虚拟环境、人工现实及电脑空间等。

虚拟现实有三个突出的特征:沉浸性、交互性、构想性。

2 桌面虚拟现实与虚拟培训

桌面虚拟现实(Desktop Virtual Reality,DVR)主要是在个人计算机和低级别的工作站上进行环境仿真,依靠计算机的屏幕提供给用户一个虚拟的平台,运用虚拟现实的输入设备实现与虚拟世界场景之间的交互。

虚拟现实技术是利用计算机生成极为逼真的环境,通过生动的视觉、听觉、触觉等效果以及随参与者的动作而变化的场景使人获得身临其境的感觉。现阶段由于完全的虚拟现实系统价格昂贵目前只用于科学研究,其中基于虚拟现实技术的培训(简称虚拟培训)采用增强现实的虚拟现实系统(也称桌面虚拟现实)改变了原有的培训方式,为用户提供一个直观、友好的图形化培训环境,适应社会需求。使得用户在计算机提供的逼真的三维虚拟环境中熟练掌握某一装置或某一系统的操作使用方法。大大减少了技工培训中的各种资源的消耗提高了培训质量和培训效率,有助于实现对于危险作业或不具备试验条件的高级培训。

3 职业技能培训

职业技能培训是现代经济增长的不竭动力。著名经济学家舒尔茨在考察经济增长的主要原因时指出:对人力资本的投资是最重要的生产性投资,也是经济增长不竭的动力。根据人力资本理论,人力资本比物质、货币等资本要素具有更大的增值空间,因为作为“活资本”的人力资本,具有创新性、创造性,具有有效配置资源、调整企业发展战略等市场应变能力。因此,职业技能培训是人力资本投资的一个组成部分,而且职业技能培训是实现终身教育,建设学习型组织的主要教育形式,其良性发展能满足社会经济发展对高素质、技能型人才的需要,必然对GDP增长带来更高的贡献率。

4 虚拟培训系统的开发过程模式探究与设计实例

虚拟培训系统是利用虚拟现实技术生成的一类适于进行教育培训的虚拟环境,它可以是某一现实世界培训基地或设施的真实再现,也可以是虚拟构想的世界。受训人员通过与虚拟环境进行交互获得经验达到学习和培训的目的。

4.1 虚拟培训系统的开发模式

在中国知网上以虚拟培训系统开发模式为检索词分别以题名和全文项进行精确查找,查找结果都是没有相关的文献资料,通过阅读虚拟培训系统的相关论文资料后也没有发现关于虚拟培训系统开发模式的有关论述。通过阅读虚拟培训系统的相关文献,比较各种虚拟培训系统的开发过程,结合本人实际的设计经验总结归纳出虚拟培训系统开发模式。如图1所示。

虚拟培训系统的开发过程大致分为四个阶段:首先,对将要开发的课程进行系统分析,其中包括对学习内容的分析判断虚拟培训系统是不是内容表现的最佳选择。如果可行就要继续将学习内容进行必要的分解分成若干的模块和单元,这样有利于将复杂的任务简单化使整个任务比较容易的得以实现;另外要对学习任务进行分析即通过培训要求学习者掌握的知识经验的总和并为接下来的教学策略的选择提供支持,在这项工作中还需要明确学习者要掌握预期的知识经验需要学习的各种理论知识、动作要领、技能流程以及必须完成的操作练习。其次,同时进行3D图像建模与交互的设计与实现两个阶段的工作。这两个阶段也是系统开发的两条主线,在3D图像建模阶段依据前期的素材的准备运用3D建模工具开发虚拟学习环境。这个阶段是整个开发过程中工作量最繁重的一个阶段,需要开发人员熟练掌握3D建模工具,通过反复细致的设计修改才能开发出逼真的虚拟环境。要根据学习者的特征(不同群体适应不同的交互方式)依据相关的交互理论运用恰当的交互工具科学合理的进行设计与实现。交互的设计与实现阶段要特别的引起重视,因为大部分学习任务的完成都有赖于系统的交互功能,交互设计的好坏与最终的学习效果有着直接的联系。最后,是系统的合成与调试,这一阶段能够保证系统顺利的得以实现并应用在教学中。在该阶段中包括了将必要的教学策略、理论知识以及一些必要的文字说明嵌入到系统中使它真正成为一个用于教学的工具。在调试是比较繁杂的工作,需要我们有足够的耐心和精益求精的精神通过不断的发现问题解决问题使系统不断的得到完善保证系统发挥最大的作用。

4.2 虚拟现实系统的设计实例

4.2.1 案例简介

数控机床是技工培训中的重要课程,由于数控技术较为复杂所以学习难度比较大,学员往往要用很长的时间来了解数控机床的工作原理之后才能够进入现场实际操练或是根本找不到相应的设备操练。我们设想开发这样一个虚拟训练系统使学员能够利用电脑实现理论与实践相结合,通过使用这么一个系统学员能够掌握数控技术的基本理论知识、数控机床的组成及工作原理、基本的操作练习。让学员在进入实训现场之前形成必要的知识经验的准备,增强训练的针对性提高培训效率。

4.2.2 设计构想

该虚拟训练系统首先呈现出的是数控技术的基础知识和数控机床的工作原理,此处用带有碰撞的行走动画来表现。围绕数控机床的工作程序来设计活动和交互,在给出零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后学员被要求编制出零件加工的数控程序单。对于形状复杂的零件,学员可以在计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM设计;编好的数控程序学员会被要求输入到数控装置的一种存储载体上,用动画形式抽象表现数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序,经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理,输出各种控制信息和指令给驱动装置,经功率放大后按照指令信息的要求驱动机床移动部件,以加工出符合图样要求的零件;再用动画显示位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来,经反馈系统输入到机床的数控装置之后,数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较,控制驱动装置按照指令设定值运动;学员在呈现的辅助控制操纵界面中按下按钮后随之会发生相应的变化比如刀具的转换、指令交换工件和机床部件的松开、夹紧等动作。在以上几个步骤中适时现实必要的文字补充材料以便于学员理解。

4.2.3 技术实现

本系统的开发工作主要集中在虚拟场景建模、虚拟动画的制作以及交互的设计与实现三个环节。

在建模方面,3DSMAX的建模功能是非常强大的完全能够满足桌面虚拟现实系统的建模需求。在虚拟动画的制作方面,可以用普通的动画制作软件如flash等。但是这样就存在一个不同格式文件相融合的问题,如果直接用3DSMAX制作的话相对来说会比较容易。在交互方面,较为简单的交互可以将MAX格式转换成VRML格式通过VRML内部的交互传感器来实现。在一些较为复杂的交互实现上编程语言更具优势,但是难度也是很大的。有很多交互我们根据学习任务要进行设计的但是实现起来难度很大,我们就要灵活掌握通过对能够实现的交互功能进行有限的组合达到预期的效果。在交互的设计实现过程中还要重点关注的一个问题就是有效的教学设计的使用。

5 结束语

全文主要探讨了虚拟现实技术应用于技工技能培训的新模式,介绍了虚拟培训系统的开发过程,至于具体的应用于技工教育的虚拟培训系统(软件)的设计和开发我们正在进行进一步的研究。

参考文献:

[1] 宋达.虚拟现实技术在教育领域中的应用与设计[硕士学位论文].长春:东北师范大学,2005.

[2] 薛瑞华.腹腔镜手术虚拟现实训练软件开发研究[硕士学位论文].济南:山东大学,,2005.

[3] 历俊丰.数控切割机虚拟训练系统研究[硕士学位论文].哈尔滨:东北林业大学,2007.

[4] 徐颖.新公共管理背景下的职业技能培训体系改进的研究:[硕士学位论文].上海:上海交通大学,2007.6

[5] Andies van Dam,Andrew S.forsberg et.al. Immersive VR for Scientific Visualization:A Progress Peport[R].IEEE Computer Graphics and Applications 2000.11.27

[6] 尹晓.虚拟培训技术在石油工业中的应用研究:[硕士学位论文].大庆:大庆石油学院,2006.

[7] 段新昱.虚拟现实基础与VRML编程[M].高等教育出版社,2004:1-2,53-59.

[8] 汪成为,高文,王行仁.灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及应用[M].北京:清华大学出版社,1996.

第5篇：vr技术论文范文

论文关键词 ：虚拟现实 动态网站 B／S模式 网络系统结构

论文摘要 ：针对虚拟现实技 术的发展和 当前微机组装的实习现状 ，提出“动 态网站+数据库 +虚拟现实”的技 术万棠．设计基于 B／S模 式的网络 系统结构模型，该系统更新 、维护方便 ，有良好的通用性和可扩展 性．

虚拟现实 (Virtual Reality简称 VR)技术是近几年迅速发展起来的一种新 的人机接口技术，是一项以计算机技术为核心，综合视、听、触觉为一体，模仿现实三维空间的再现技术，利用虚拟现实技术，在计算机上可以逼真地模拟自然真实环境．随着计算机网络技术和计算机图形学 的不断发展，结合 VR技术，打破了传统的基于 Web的二维平 面交互模式，实现了基 于 Web3D三维空间交互模式 的第二代 Web技术(多媒体 +虚拟现实+Internet)．虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、医学实习、建筑设计、军事训练、体育训练、娱乐游戏等诸多领域．目前，虚拟现实技术已应用于课堂教学，作为教学媒体对远程教学已产生深远的影响．

微机组装是高校计算机专业的一门应用及实用性较强的专业课程，学生在掌握微机原理和了解当前计算机硬件发展最新技术的情况下，自己动手组装计算机．高校大都开设这门课程，而大多数都是使用已经淘汰的计算机，远远落后于实际计算机硬件的发展．由于硬件条件的限制，使得理论与实际相脱节．而且，认识计算机结构，频繁地拆装计算机，硬件的损坏程度很大，实验代价太高。针对以上问题，本研究尝试将动态网站数据库技术和虚拟现实技术应用于虚拟微机组装系统的开发中，提出了一种基于 Web数据库技术，结合网络技术和虚拟现实技术口 的网络虚拟微机组装系统的结构模型，综合发挥各种开发工具的优势，设计研究基于虚拟现实技术的网络装机系统 ，为广大高校学生、电脑爱好者 、电脑经营者提供了一个很好的学习业务推广平台，也是今后远程教育的发展和趋势．

1 系统结构

本系统是一个基于网络的共享虚拟微机组装系统 ．使用者可以通过人机界面对虚拟环境中的硬件设备进行组装．系统展示的主要功能：计算机硬件设备展示 、安装过程演示、组装实验，并可 以实现多个实验者协同工作，共同完成实验．

如图 1所示 ，该系统的流程分为 3层，自下而上分别为数据库管理层、应用层和交互层．其中，交互层为使用者浏览界面，有关数据计算和数据处理在应用层，Web服务器负责接收远程或本地的 HTTP请求，根据请求从数据服务器获取相关资源 ，然后将结果转换成 HTMI 语言形式 ，生成 Web页面送到浏览器端．

数据库管理层：负责底层数据库的 日常管理，包括资源的入库、修改、删除、属性设置等相关管理功能． 应用层 ：是整个系统的后台管理层．包括文件查询模块、在线管理模块和用户管理模块等．根据使用者的实际需要进行相应的操作．

交互层：是系统各功能模块的可视化显示 ，使用者通过浏览器与服务器相连，完成各种操作．本系统采用 3层完全独立的结构模型，防止了对数据库的非法操作 ，系统安全性高．任何数据资源的更新或程序的升级都是由服务器端完成的，不影响客户端操作， 系统维护和升级 十分方便．对于客户端只需安装浏览器即可使用．

2 系统开发及运行环境

系统在 Windows2000环 境下开发完成，采用SQL Sever数据库 、Apache服务器和 PHP等作为网络开发工具 ，利用CAXA实体设计和 MuhiGenCreator 建模工具 、VRMI 技术及相关图像处理软件．客户端需安装 IE 5．0以上版本浏览器 ，还需安装 相 应 的 VRML 浏 览 器 插 件 (如：BS—ContactVRML，C0SMO一2．1．1-eng，CORTVRML等)．

2．1 虚拟现实技术

虚拟现实技术具有沉浸感、交互性以及多感知性等三大特点，虚拟现实技术是本系统实现的关键．Vega是 目前流行的一个虚拟现实应用程序开发环境，随 Vega发行的还有一个 Lynx图形用户界面程序．硬件模型使用与 Vega相关的三维建模工具 Creator实现．使用 Vega开发虚拟现实应用程序的主要流程如图 2所示．

主要过程如下 ：

1)建模．建模是建立虚拟场景中的地形及各种物体的三维数字模型，这些模型使Creator建模工具，建立虚拟场景中物体的三维数字模型，经过渲染后在计算机屏幕上可以形成逼真的地形和物体．建模任务由Creator软件实现，能够满足虚拟现实应用程序的实时性要求．

2)用 Lynx建立应用程序定义文件。建模形成三维数字模型后，使用 Lynx实用程序定义文件(ADF)．ADF文件描述了用于虚拟现实应用程序中的模型文件、运动模型及其路径、特殊效果、环境效果等，使用Lynx程序可大大节省编程人员的工作量．

3)编程．在 C、C++或 VC++语言平台上，利用 Vega的 API和软件库，调入已建立的 ADF文件及三维数字模型，对程序进行初始化，编程响应用户输入并动态地改变程序的运行，最终完成虚拟现实应用程序的编制．

4)编译运行．应用程序编译成功后，调试运行该应用程序，最后系统集成．

2．2 动态网站数据库技术

整个系统的开发采用 目前公认的开发动态网站最佳组合，即 PHP+Apache+MySQL组合技 术，该技术具有较高的性价比．

1)建立数据库．利用 MySQI 建立数据库，对数据库的操作，可以使用 php My Admin管理器，该管理器具有与标准的 Windows资源管理器相似的界面与操作方式，可以方便地进行数据库的创建与管理．

2)完成数据库间的交互．数据库与 Web相连，转换成 Web页．PHP4支持 MySQL数据库，不需要外部支持库就可以实现对 MySQL的全部操作，利用 PHP4调用相关的数据库管理函数，从而实现web与 MySQL数据库之间的交互．

3)数据库的管理与维护．利用 Dream weaver制作数据库管理页面，并且提供远程维护功能，用户可以通过浏览器登陆数据库管理页面，对数据库进行管理和维护，提高了系统维护的灵活性，为本系统的随时更新提供方便．

3 应用测试实例

学生以学号登陆后，即进入实验系统．首先 ，从元件模型库中选择相应的硬件，如主板、内存、硬盘、鼠标、键盘等．然后 ，进行硬件的插接．将内存条插入主板，插接时若报警 ，则内存条选取有误；若发现所选内存条为 DDR 内存条 ，而 主板插槽 口需 要SDR内存条与之匹配那么，重新选取内存条后继续上一步操作；系统仍报警，是内存条方向不匹配则旋转内存条至适当方向后 ，再插入主板内存插槽中．图 3显示已将 内存条摆放到正确位置，即将插入主板时的状态．

硬盘数据线与电源线的插接，将数据线和电源线的方向调整正确后 ，硬盘即插接成功，如 图 4所示．主机箱内还有光驱网卡、显卡等硬件的插接，这里不再一一赘述．至于外设，现在大部分是 USB接口的外部设备．同样可能遇到方 向需要调整的情况 ，将插 口调整好后 ，连接主机箱相应 的插槽即可．这样 ，将所有硬件连接好 ，一台计算机组装成功．

基于 VR技术的虚拟微机组装 系统，在高校实验教学中得到良好的应用效果．为学生提供了一个自由实验的平台，增强了学生做实验的自主性 ，不再受实验室忙、设备少的约束 ，进一步提高了学生的学习积极性、主动性和创造性．对于高校实验室管理来说，也节省了实验准备时间，降低了实验成本，使实验室管理和开放更加现代化、人性化．在设备不断更新的基础上，使得实验紧跟时代的发展，有助于学生了解最新的硬件发展情况．此系统也可以应用于计算机销售市场，具有很好的应用前景．

4 结语

本研究给出了基于 VR技术的虚拟微机组装系统的设计结构模型以及应用测试实例，据此亦可以设计出其他学科的网络虚拟实验系统．相信不久的将来，随着 VR技术的发展，结合人工智能、神经网络等学科，VR技术将应用于更广的范围，交互式的、人性化的网络虚拟平台，将成为实验教学与应用性学习的主流。

参考文献

[1] 徐英卓．基于 VR的运动人体科 学虚拟实验系统[J]．计算机系统应用，2002(9)：19—21．

[2] Williams E H，Lane D．PHP＆ MySQL Web数据库应用开发指南[M]．谢君英 ，欧阳宇译．北京 ：中国电力出版社 ，2003．

[3] 曾建超 ，俞志和．虚拟 现实技术及其应用[M]．北京 ：清华大学出版社 ，1996．

第6篇：vr技术论文范文

1新技术驱动下科技期刊封面设计存在问题

封面是科技期刊最重要的形象展示区，期刊的核心信息与品牌展示要素都集中于封面。国内科技期刊封面设计主要存在如下问题。

1．1封面设计水平有待提高

科技期刊封面设计要素主要包括期刊标志、插图、刊期、导读、版权信息、期刊荣誉等，据研究显示，在影响期刊销售的因素中，期刊内容占10%，期刊名称和口碑占15%，而期刊的封面设计占75%，可见封面设计对期刊的重要性。以中国科学引文数据库(CSCD)核心科技期刊的封面设计为例，很多科技期刊对封面设计重视不足，封面内容多年不变，封面设计过于严肃、呆板，色彩搭配过于单调，封面设计不重视插图的作用。国家图书馆馆藏的2191种科技期刊中，采用科学可视化封面设计的科技期刊仅占31．72%，部分封面设计与期刊特色、当期内容与主题风格并不统一。例如，《建筑结构学报》《建筑材料学报》《建筑科学与工程学报》封面科学可视化设计较为保守，新技术应用较少。

1．2封面设计新技术运用不足

在智能终端和移动互联网技术普及的背景下，越来越多的图像识别技术被广泛应用，科技期刊也关注并且尝试利用新技术。科技期刊的新技术应用主要集中于封面设计，通过新技术设计封面，实现移动互联网、移动支付、社群传播等功能和跨平台媒体融合发展。目前，二维码是科技期刊封面功能的核心技术，基于二维码可以实现信息获取、网站跳转、广告推送、手机电商经营、防伪溯源、优惠促销、作者管理、手机支付等功能，通过分析83种建筑类科技期刊二维码使用情况，发现建筑类科技期刊封面和封底的二维码使用率均为21．69%，且大多停留在关注微信公众号层面，新技术应用明显滞后于其他行业。由此可见，建筑类科技期刊运用新技术设计封面的意识仍需要增强。

1．3封面功能开发不足

封面设计水平直接影响科技期刊的视觉形象，科技期刊的形象由学术水平、行业地位、视觉形象、公众评价等构成，其中视觉形象是目标受众最直接感知的要素。科技期刊封面设计所传递的信息，不仅限于期刊名称的基本识别功能，在新技术支持下还可以实现更多新的功能，应该重新定位科技期刊封面，发挥科技期刊封面设计的作用。利用新技术，科技期刊封面可以实现杂志新媒体运营管理职能，也可以成为广告经营平台，同样科技期刊封面还承担着科学传播的职能。由此可见，科技期刊封面设计大多以基本的期刊识别功能为主，同时承担广告功能，均未涉及移动采编、读者需求细分、社群传播等诸多领域，新功能开发不足。因此，科技期刊需进一步提升视觉形象设计和新技术应用能力。

2科技期刊封面设计新技术运用趋势

新技术不断推动传统媒体发展，不仅改变了传播形态，也影响了科技期刊的经营理念，科技期刊的封面不再是单纯的期刊识别与展示功能，新技术可以让科技期刊封面实现更多的功能。

2．1封面设计与社交媒体融合

科技期刊目标受众大多是具有高学历、高职称的专业技术人员，他们目前使用最多的是微信、微博等社交媒体，科技期刊与社交媒体的融合发展已经成为重要的发展方向，科技期刊也在探索利用社交媒体提升期刊的运营效果。科技期刊最重要的版面是封面，目前在封面的设计中，除了期刊标志、刊期、文章导读、插图、办刊单位、期刊荣誉等设计要素以外，二维码也成为科技期刊新增的设计元素之一。封面设计中的二维码主要作为微信公众号和官方微博入口，利用二维码识别技术，打通了科技期刊与移动社交媒体接口，在广告经营、期刊采编、沟通服务、信息等方面赋予了科技期刊封面新的功能。因此，科技期刊封面设计在与社交媒体融合中将发挥越来越重要的作用。以建筑类科技期刊为例，分析国内83种建筑类科技期刊封面设计发现，微信、微博二维码已经成为建筑类科技期刊重要的封面设计元素。建筑类期刊中封面和封底各有18种期刊加入了二维码，其中3种建筑类杂志封面和封底同时加入二维码，实际应用二维码的建筑类杂志达到33种，占统计总数的39．76%，这些二维码基本上都是微信公众号或者微博二维码。

2．2封面融合设计

国内增强现实(AR)技术和虚拟现实(VR)技术发展迅速，随着智能移动终端的普及和移动网络技术的支撑，越来越多的传统媒体开始与AR、VR等新技术融合，颠覆了传统的封面设计方式。增强现实技术利用智能移动终端APP扫描封面图片，通过网络调取后台存储影像数据，从而在移动端呈现虚拟的影像，AR技术可以在科技期刊广告经营和科学传播中发挥重要作用。期刊经营者认为AR杂志将成为纸媒转型的新形式，AR技术将静态转变为动态，将有限的纸质版面延伸到更为广阔的数字空间，这种阅读方式是媒体形态的再造和媒体传播空间的延伸，更是优化用户体验感的创新。科技期刊可以利用新技术强化学科优势，提升封面设计视觉效果，增加广告经营收益。AR与VR技术适合建筑类、医学类、机械类、生物类等科技期刊封面，利用新技术能够设计新颖、生动的封面广告，提升广告宣传展示效果;AR和VR技术在封面可视化设计中，还可以作为科技期刊的科学传播载体，让目标受众更直观、形象地获得科学知识，提升封面科学传播效果。目前国内科技期刊封面VR/AR设计还在理论探索阶段，但是其他类型期刊已经运用AR技术。例如《今日重庆》杂志应用AR技术设计封面，通过移动终端扫描后，封面上的人物从静态的杂志封面里“走”了出来，两侧同步弹出相应背景视频，图中原型人物用重庆话绘声绘色地讲解杂志封面的内容。也有研究者开始探讨科技期刊嵌入VR/AR技术的必要性和可行性，推动科技期刊出版与VR/AR技术融合，提升读者体验，实现科技信息传播效果的最大化。

第7篇：vr技术论文范文

关键词：VRGIS　虚拟现实　GIS　三维地质建模　向家坝水电站

1.前言

当今社会已步入信息化时代，计算机信息管理的水平，已成为衡量大型工程现代化施工管理水平的重要标志之一。在大型工程的建设过程中，勘测资料、设计资料、施工资料、验收资料等数据量浩如烟海，这就给收集、汇总、查找工作带来了极大不便，而且，资料的管理不善还会延误工期，造成不必要的国民经济损失，这是业主和施工管理者面临的一大难题。因此，对重大工程来说，建立一个适合自身需要的信息管理系统势在必行[1，2]。

向家坝水电站位于金沙江下游，是金沙江流域水电开发中的重要控制性工程。其设计正常蓄水位380.00m，最大坝高161m，总装机容量6000MW。该工程地质构造复杂，勘测数据庞大，地质工作者很难对其在工程岩土体中的分布规律有一个整体和直观的把握，为了适应这一当代巨型水电工程建设的需要，提高地质工作者的工作效率，促进可变更设计与信息化施工等新技术的推广和应用，利用三维建模技术[3，4]与虚拟现实技术，建立一个VRGIS系统是极为必要的。

领域

用途

科学视觉化

数学、物理、化学、生物、考古、地质演化、灾害模拟、行星表面重建，虚拟风洞试验，分子结构分析

医学

外科手术，远程遥控手术，身体复建，虚拟超音波影像，药物合成

教育

虚拟天文馆，远程教学，虚拟实习

艺术

虚拟博物馆，音乐

商业

电传会议，电话网路管理，空中交通管制

景观模拟

建筑设计，室内设计，工业设计，地形地图

军事

飞行模拟，军事演习，武器操控

太空

太空训练，太空载具驾驶模拟

机械人

机械人辅助设计，机械人操作模拟，远程操控

工业

电脑辅助设计

娱乐

电脑游戏

2. VR与VRGIS

2.1 VR技术

虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)是一种在计算机图形学、计算机仿真、传感技术、显示技术等多种学科交叉融合的基础上发展起来的计算机技术，最早可以追溯到美国学者Ivan Sutherland于1965年所发表的论文“终极显示”（Ultimate Display）[5]。经历了20余年的发展，该技术已经广泛地应用于许多行业中，如表1所示。它具有以下三个基本特征：

（1）沉浸性。虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点，由计算机产生逼真的三维立体图像．使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备，便可将自己置身于虚拟环境中，达到身临其境的感觉。

（2）交互性。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动，对虚拟环境中的对象进行考察或操作。

（3）多感知性。由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知，从而达到身临其境的感受。

2.2 VRGIS

VRGIS(Virtual Reality Geography Information System) [6]是地理信息系统与虚拟现实技术相结合的产物，是目前地理信息系统和虚拟现实技术研究的热点和前沿方向之一。尽管GIS和VR技术的发展可追溯到20世纪60—70年代，但是，第一个较为成功的VRGIS却出现在90年代初期，是美国侨治亚州教育学院的校园环境信息系统。从那以后，出现了大量的关于VR和GIS相结合的应用和理论研究，VRGIS日益引人注目。

简单地说，VRGIS可看作一个特殊的“传统型”GIS，它具有传统GIS系统所具有的空间数据的存储、处理、查询和分析等功能，只是将VR技术作为主要的用户界面和交互方法。根据Faust在1993年提出的VRGIS概念，一个理想的VRGIS应具有以下几个方面的特征：（1）空间数据的真实表现；（2）用户可从任意角度进行观察、浸入、实时交互，可在所选择的地理范围内外自由移动；（3）具有基于三维空间数据库的基本GIS功能；（4）可视化部分作为用户接口是一个自然而完整的部分。

4.VRGIS在向家坝水电站工程应用

4.1系统功能需求

向家坝水电站地处松潘甘孜褶皱与扬子地台的交接部位，地质历史时期经历了复杂的构造演化过程，地层出露齐全、地质造构复杂。大量工程实践证明，重大工程的前期工程地质勘测起着举足轻重的作用，地质构造不查清，重要不良地质现象被忽视，往往是工程事故的隐患。对于工程设计与勘测部门来说，不仅要搞清工程区的地层分布情况、岩土物理力学参数，更要清楚工程区的岩体结构与不良地质情况对工程设施的影响，并据此提出相应的工程处理措施。

为了满足向家坝水电站可行性研究阶段勘测设计的需要，作者利用虚拟现实技术（VR）与三维建模技术，建立了向家坝VII坝址虚拟漫游信息系统（VRGIS），这对辅助工程决策、坝址地质分析和预测，有着十分积极的意义。

4.2系统开发步骤简介

首先，作者对已有的钻孔数据进行整理，建立一个庞大的钻孔数据库。接下来，定义属性模板，从而在三维空间中定义钻孔位置属性。与此同时，针对一些平面图、剖面图数据，在AutoCAD环境下进行预处理及配准工作，从而在三维空间中定义地层、断层位置属性。

然后，是系统开发的关键步骤，建立坝址区的地址模型。通过选取合适的数据，建立各个地层面和断层面、风化面、水位面、基岩与覆盖层分界面，进而通过地层面建立各个地层的实体模型，用地形表面和覆盖层裁剪模型，得到向家坝VII坝址的三维地质模型[4]，如图2所示。

最后，也是本系统开发最核心步骤，采用三维虚拟现实系统（VRMap）建立三维虚拟场景。VRMap是一种功能较强的由北京灵图公司开发的桌面虚拟现实系统，它的主要功能是提供三维场景虚拟与三维物体管理与查询的功能，并且提供二次开发类型库，使用户能方便灵活地建立满足特定要求的三维管理信息系统。采用该系统导入地址模型后，定义场景中的物体（地层、断层）信息属性，建立相关的属性数据库，最终实现信息查询、图层管理、虚拟现实操作、场景操作等功能。

4.3虚拟漫游信息系统（VRGIS）主要功能

虚拟漫游信息系统是一个集虚拟现实和信息管理为一体的软件平台。它能为工程信息管理提供具有三维真实感的实时浏览和查询环境，使工程与工程地质信息管理的水平跃上一个新台阶。并且可以根据用户需要比较容易地装载不同的工程场景和工程地质模型，开发满足不同专业需求的信息系统。

本信息系统可以与数据库连接，实现信息查询和信息管理，使用户在浏览过程中可以随时查询各个实体的信息，如地层信息、断层信息等。本信息系统还具有完善的图层管理功能，用于复杂工程与地质结构的观察、分析和信息分类管理。本信息系统操作简便，可以利用键盘，完全由用户手动控制在三维场景中的飞行浏览路线。也可以采用自动控制功能，自定义浏览路线并在需要的时候自动回放。

4.3.1虚拟漫游

虚拟漫游有两种方式，一种是手动方式，用户可以使用键盘上的四个方向键控制漫游的前进、后退、左转和右转，使用Home、End、Page Up和Page Down键控制漫游视点的升高、降低、俯视和仰视；另一种是自动方式，即用户可以预先定义一条漫游路径，在需要漫游时直接播放即可。

4.3.2信息查询功能

本系统可以与Access等数据库连接，在给虚拟场景中的物体（地层、断层）定义信息属性后，在浏览的各个阶段都可以随时查询各个物体（地层、断层）的相关信息。

4.3.3图层管理功能

虚拟场景中的各个物体都可以根据其性质分别放置在不同的层中，在漫游时可以根据需要打开或关闭某个或多个图层，是用户对信息的把握更加集中。

4.3.4虚拟操作功能

场景中的各个物体的位置、方向和比例都可以随时根据需要进行调整，对于场景较大范围的调整也可以采用工具条上的缩放、旋转、平移等工具进行更加快捷的调整。

转贴于 5. VRGIS功能应用

具有以上功能的VRGIS已在向家坝水水电站的设计单位中南勘测设计研究院内使用，受到好评。其主要成功应用表现为如下几个方面：

5.1提供了更先进、直观、易用的勘探资料管理环境，提高勘探研究成果的技术含量；

5.2可直观地重新评价原始勘探资料解译的合理性与正确性，提高勘探成果的水平；

5.3 对已有勘探成果进行很好的展示，为各种汇报提供高度浓缩和有影响力的素材；

5.4 有利于领导、经营、设计、地质与科研人员进行充分交流与共同合理决策；

5.5 有助于确定更合理、更经济的地质工作补充与加深的勘探方案；

5.6 更利于进行合理的地质分析、推测与预测；

5.7 为工程地质分析评价、岩体稳定分析、设计与施工等工作提供很好的基础。

6. 结语

虚拟现实与信息系统有机结合的VRGIS，是解决大型工程资料管理的一种有效途径，它可以在工程规划阶段，满足动态规划和布局的需要，能充分利用工程前期勘探资料，并为合理布置正式勘探工作，节约工程勘探投资和设计施工成本提供帮助。另外该系统可以根据需要灵活装载其它地质模型，其应用前景十分广阔，并且已在机场建设，公路设计及其它水电工程中获得了成功应用。

参考文献：

1. 刘大安，杨志法，柯天河等，2000年，综合地质信息系统及其应用研究，岩土工程学报，22（2）：182～185

2. 刘大安，刘小佳，1997，地质工程监测信息系统开发，工程地质学报.，5(4)：351～356

3. Liu Da’an， Zhang Juming and Wang Sijing， 2002， Constrained fitting of faulted bedding planes for three-dimensional geological modeling， Advances in Engineering Software， 33， 817-824.

4. 潘炜，刘大安，钟辉亚等，2004年，三维地质建模以及在边坡工程中的应用，岩石力学与工程学报，34(4)：597～602

第8篇：vr技术论文范文

关键词：矿山，现状，发展，评估

 

0引言

自2 l世纪以来，以信息技术为代表的技术革命迅速发展，而数字化更是成为信息的表现形式，1999年召开的首届“国际数字地球”大会上又提出了“数字矿山”(Digital Mine，DM)的概念后，“数字矿山”在矿业中发挥出越来越大的作用，是矿业发展的目标和方向。而构建数字矿山，以信息化、自动化和智能化带动采矿业的改造与发展，开创安全、高效、绿色可持续的矿业发展新模式，是我国矿业生存与发展的必由之路。

1数字矿山的概念

1.1 数字矿山的概念

数字矿山就是指在矿山范围内建立一个以三维坐标为主线，将矿山信息构建成一个矿山信息模型，描述矿山中每一点的全部信息。按三维坐标组织、存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使有关人员都可以快速准确、充分和完整地了解及利用矿山各方面的信息。

2、数字矿山的研究现状

2.2 国内数字矿山的研究现状

美国、加拿大、澳大利亚等矿业发达国家在数字矿山方面的研究起步较早。2001年，中国矿业联合会组织召开了首届国际矿业博览会，其中包括一个以“数字矿山”为主题的分组会。2002年，以“数字矿山战略及未来发展”为主题的中国科协第86次青年科学家论坛召开，2006年，煤炭工业技术委员会和煤矿信息与自动化专业委员会在新疆乌鲁木齐召开了“数字化矿山技术研讨会”。20世纪末以来，国家主要科研资助机构和相关行业部门相继立项支持了一批数字矿山课题。包括2000年开始的一项国家自然基金课题、2006年开始的一项863课题和一项“十一五”支撑课题等。2000年以来，国内多所高校、科研院所、企事业单位相继设立了与数字矿山有关的研究所、研究中心、实验室，主要有：2000年设立于中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院的“3S与沉陷工程研究所”、2005年设立于中南大学资源与安全工程学院的“数字矿山实验室”、2007年设立于东北大学资源与土木工程学院的“3S与数字矿山研究所”和2007年设立于中国矿业大学(徐州)计算机科学与技术学院的“矿山数字化教育部工程研究中心”等。山东新汶矿业集团泰山能源股份有限公司翟镇煤矿是我国第一座数字矿山，与北京大学遥感与地理信息系统研究所合作，在国内首开数字化矿井技术应用之先河。此外，中国矿业大学等单位相继开展了采矿机器人、矿山地理信息系统、三维地学模拟、矿山虚拟现实、矿山定位等方面的技术开发与应用。

3.数字矿山的技术分析

3.1“3S”技术

GPS主要用于实时、快速提供目标、各类传感器和运载平台(车、船、飞机、卫星等)的空间位置；RS用于实时或准实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面的各种变化，及时地对GIS的空间数据进行更新；GIS则是对多种来源的时空数据综合处理、动态存贮、集成管理、分析加工，作为新的集成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识。以GIS为核心的“3S”集成是当前空间技术发展的重要方向，这主要是在空间数据处理中的GIS、RS、GPS既各有特色，有存在着密切的联系。在解决实际问题中常常要3个系统联合使用，用RS技术来获取信息，再由GPS进行定位及导航GIS负责最后的处理，并提供各种图形，提出决策实施方案。免费论文。所以3S集成系统的研究已越来越被人们所关注。免费论文。

3.2可视化技术

3.2.1可视化建立的必要性

可视化模型是数字矿山建设的基础，只有完全掌握了矿床及井下开采环境情况，才能够为数字矿山的建设提供基础平台，数字矿山建设后续的通讯系统、生产调度及人员设备定位、生产过程安全监控与预警系统、生产过程虚拟现实系统都需要以此为基础平台进行设计开发和系统运行。

3.2.2可视化的建立方法

可视化建模采用TIN(不规则三角网)技术产生数字地形表面模型和地质体(包括床体、岩层及断层)实体线框模型，同时采用变块技术建立矿床资源评价块段模型。最终采用地质统计学方法对块段模型进行估值，得出既有结构性又具有随机性的复杂地质体的空间分布及品位和开采环境综合评价技术成果，并在此基础上进行开采方案优化与设计。

3.3虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术

3.3.1虚拟现实技术的概念

指利用人工智能、计算机图形学、人机接口、多媒体、计算机网络及电子、机械、视听等高新技术，模拟人在特定环境中的视、听、动等行为的高级人机交互技术。免费论文。VR 在许多工程领域和基础研究方面已经得到较为广泛的应用，在国外矿业领域的研究起步比较早，出现了一些2.5维的虚拟矿山系统。通过对虚拟矿山实体进行操纵，可以构造出逼真的三维、动态、可交互的虚拟生产环境，用以模拟完成在真实矿井中进行的工作。

3.3.2虚拟技术条件下矿山模拟开采技术研究

以地质及矿床模型为基础，结合其它关键信息构造虚拟矿山，进行数字模拟开采，完成矿山长、中、短期开采计划编制、地下矿巷道标准断面设计、峒室设计、开拓设计、采矿方法设计、穿爆设计、通风设计、灾变应变预案等工作。

4、数字矿山的发展趋势

(1)实现生产过程管理和控制一体化。矿山生产过程管控一体化是指应用可视化技术，实现生产过程、工艺、设备、仪器的自动监测与控制。

(2)开发各种功能的矿山应用软件。必须针对不同的应用和矿山工程需求，研究开发适合不同用户、具有不同功能的矿山应用软件，如采矿CAD、虚拟矿山、采矿仿真、人工智能和科学可视化等软件工具。

(3)朝着构建生态矿业工程方向发展。生态矿业工程就是当人类开发矿产资源引起自然生态平衡破坏时，建立人为的生态平衡，构建生态矿业工程对实现可持续发展具有非常重要的现实意义。

(4)人工智能技术研究。自20世纪80年代中后期以来，人们已开始应用人工智能理论与技术来解决采矿工业中的各种实际问题，并逐步显示出无法取代的优越性。运用数据挖掘与知识发现、专家系统等人工智能技术实现生产调度指挥、资源预测、安全警示、突发事件处理等决策支持功能，实现矿山的智能化。

5、结论

我国既是采矿大国，又是资源消费大国。随着经济的高速发展和工业化进程的快速推进，中国对矿产资源的消费将持续呈现快速增长态势，将长期保持旺盛的需求。但是，中国矿产资源所面临的资源短缺，供应乏力的严峻形势，目前已经成为发展工业的瓶颈，如果这种势头继续发展下去，势必对国民经济的可持续发展产生深刻影响。因此，客观的实事求是的评价资源现状，充分合理的利用和保护资源，以建设数字矿山来改变和确保矿产资源长期稳定供给是中国矿业走可持续发展一条正确之路。

参考文献:

[1] 吴立新,张瑞新等. 维地学模拟与虚拟矿山系统[J].测绘学报,2002,31(1):29-33

[2].吴立新,刘纯波,牛本宣等。试论发展我国矿业地理信息系统的若干问题[J].矿山测量,1998，(04)：48-51

[3]刘光.地理信息系统[M].北京：中国电力出版社, 2003

[4]陈述彭.区域地理信息分析方法及应用[M] .北京：科学出版社,1999

[5]吴立新,殷作如,钟亚平.再论数字矿山特征、框架与关键技术[J]-煤炭学报 2003,28(01):1-6

第9篇：vr技术论文范文

【关键词】虚拟现实技术 3D建模 虚拟环境 房地产展示

1 虚拟现实技术概述

虚拟现实技术（virtual reality，简称vr）是一门以计算机技术为核心，结合了图形学、人机交互、实时分布系统、控制学、多媒体技术和电子学等多个领域的学科。它在一定的范围内生成与真实环境高度相似的数字化环境，用户借助相关设备，通过视觉、听觉、触觉等方面与数字环境中的对象，进行交流，实现交互作用，从而得到等同身受的真实感受和体验。

2 房地产建模的实施过程

3D Studio Max，简称为3ds Max， 是一款由AUTODESK 公司开发的三维动画渲染和制作软件。它在建模、动画和图形制作方面功能强大，性价比高，易上手操作，极大的推进了建筑设计、动画制作等领域的发展。我们在该房地产展示系统中就使用该软件进行建筑模型的制作。

房地产展示系统建模的实施过程分为数据采集、三维实体建模两个步骤进行。

2.1 数据采集

数据采集的过程中，根据实际情况，选择适用分辨率以及精确度比较高的图片。包括 ：实体电子照片采集；向项目的施工和设计部门收集原始资料，例如地形图、平面图、建筑单体施工图以及大比例尺效果图等。获得这些资料后，使用 Auto Cad 进行相关校正，从而得到区域平面图。按照相关比例将获取的图片，制作成为模型贴图。贴图包括透明纹理以及不透明纹理，需要采用图形处理软件进行处理，形成.rgb格式文件，建立模型纹理库。特别要注意的是贴图的长度和宽度必须是 2 的幂次整数，否则不能够获得真实显示。

2.2 三维实体建模

2.2.1 Polygon 建模法

Polygon 建模法既多边形建模方法。房地产建筑物模型外观往往都是比较规则的，因此很适合使用Polygon 建模法。3DS Max软件本身带有几十种基本几何体和扩展几何体，用于建模时实际模型的外形制作。先使用基本的几何体确定模型大概的轮廓和长宽高比例，再依照模型的具体细节来使用扩展几何体进一步划分并刻画出模型形状。

2.2.2 NURBS建模法

NURBS建模法既曲面建模方法。对于一些不是很规则的模型，我们先用曲线把物体的某个剖面、切面或者是其他能体现出物体外部特征的地方画出来，再用修改器对曲线进行修改，最终形成物体模型，可是这样生成的物体没有厚度，所以叫做曲面模型，主要适用于棱角不是很分明和很规则的物体建模。

我们在3DS Max环境下，使用贴纹理命令在相应的建筑模型上贴上纹理，完成后经过烘培处理，三维建筑模型建立完成。在三维建模中应遵循的三个原则 ：在保证建模的真实性以及可靠性的前提下，减少模型所含的面数，尽量使用简模；尽量使用贴图技术；最大限度压缩纹理。只要坚持这三个原则，就能够生成最小的数据文件，达到模型逼真效果。例如：电话亭、路灯以及树木这些物体建模，重复性较高，因此在建模中，我们最大限度的减少面的使用，而采用贴图技术来代替细节模型，模型属性设置成实点旋转，就可以达到形象逼真的效果。

3 房地产展示系统中的虚拟场景及互动设计

随着虚拟现实技术的发展，其开发引擎也是层出不穷，从最开始的VRML虚拟现实建模语言到现在的CONVERSE3D、VR-Platform等平台软件，功能逐渐强大，具有更强的可操作性。我们在该房地产展示系统中采用了VR-Platform这款软件，它是由北京中世典数字科技公司独立开发的三维虚拟现实软件。该软件适用性强、操作简单、功能强大，广泛地应用于装饰设计、工业仿真、城市规划等各个行业。

三维模型建立完成之后，便将其导入虚拟现实开发软件中进行虚拟场景设置和交互设置。我们使用VRP与3Ds max之间的架构，可以方便的将3ds max中的模型，导入到VRP中，并进行以下操作：

3.1.1 打开碰撞检测

为使虚拟场景符合物理客观定律，必须将部分模型的碰撞检测开启，这样才不会出现人物视角飞天入地或者穿墙而过的不正常现象出现。另外应该对场景边界进行透明阻挡，避免用户进入死角或者是走出虚拟场景之外；

3.1.2 添加相机

虚拟现实的场景漫游是通过相机移动实现的。VRP拥有飞行相机、行走相机和动画相机，来满足漫游的不同需要。虚拟漫游中，可以通过切换多个相机来快速变换漫游的地点；

3.1.3 设置“bill-board”物体

将3D max中用平面做成的树木、楼房、山石等物体可以设置为“bill-board”类型，这样物体将始终面对着用户，减少3d建模工作量；

3.1.4 设置动画贴面

喷泉、水体、移动车辆等物体需要在材质上加设“ATX动画贴图编辑器”生成的ATX动画贴图，来模拟出动画效果；

3.1.5 处理天空、背景

在vrp中使用天空盒的设置为虚拟场景添加背景；为了增强场景的感染力，设置雾和太阳光晕两种实时的特效方式；

3.1.6 操控界面的设置

VRP 提供了灵活的操控界面编辑模式，用于创建包括导航图、按钮等在内的虚拟漫游系统的操控界面；

3.2 虚拟现实系统的互动设计