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VR技术的应用
来自《虚拟现实技术及其应用》编著:曾建超俞志和
 
如前所述,VR本质上是关于人与计算机通信的技术,所以人们认为它几乎可用于支持任何人类活动,也就是可用于任何领域。当然VR的实际应用会受到硬件设备的限制。
VR技术的前身是图形仿真器(如飞行仿真器)其概念早在60年代就已提出,但受
限于软、硬件技术的发展,直到80年代中才开始逐步兴起,到了90年代才开始有VR商品系统问世。1992年出现了世界上第一批VR开发工具系统,1993年出现了众多的VR应用系统,并且应用范围也大大扩展。据统计,1993年世界市场上出现的805个VR应用系统中,用于仿真的有73个,其它的依次为可视化67,教育66,训练65,娱乐65,图形64,军事52,航天50,遥现50,医疗49,建筑46,视听艺术41,商业49,遥控机器人用以及通信38个。可以看出,娱乐、视听艺术以及教育方面的应用发展最快(172项),其次是军事和航天领域(102项)。随着软、硬件技术的发展,价格的不断下降,除上述应用之外,虚拟现实将进入家庭、并成为丰富生活的重要因素。
值得一提的是医疗领域正日益受到广泛的重视,VR可以在医疗领域发挥极其重要
内作用。例如VR可以用于解剖教学、复杂手术过程的规划、在手术过程中提供操作和信息上的辅助、预测手术结果等。此外,远程医疗服务也是一个很有潜力的应用领域,例如在偏远的山区,通过远程医疗VR系统,人们可以不用进城也能够接受名医的治疗,对于危急病人还可以实施远程手术;在战场上,可以通过VR系统对前线的危急伤员进行远程手术,使他们得到及时的抢救。在远程手术系统中,医生对虚拟病人模型进行手术,他的动作在过高速网络(或卫星)传送到遥远处的手术机器人。手术的实际图象通过机器人上的摄象机传回给医生的头盔立体显示器,并将其和虚拟病人模型叠加,为医生提供有用的信息。美国斯坦福国际研究所(SRI)已研制出一个远程手术实验系统。
在航天领域VR技术也大有用武之地。例如,失重是航天技术中的一个必须克服的困难,因为在失重情况下对象物体的运动难以预测。因此为了在太空中进行精确的操作,需要进行长时间的仿真训练,以适应失重时操作的特点。现在这种训练一般是水下或特殊的飞机中进行。在均衡浮力的水池中,可以模拟失重状态,但是水的阻力会妨碍对惯性的仿真。在飞机垂直下降时可以产生真正的失重状态,但是时间却非常短(小于1分钟)。因此需要寻求新的方法,VR就是一个合适的选择。美国航天局NASA(National Aeronautics and space Administration)在“哈勃太空望远镜修复和维护”计划的仿真训练中就使用了VR技术。在训练中,宇航员坐在一个模拟“载人操纵飞行器”功能并带有传感装置的椅子上。椅子上有用于在虚拟空间中作直线运动的位移控制器和用于绕宇航员重力中心调节宇航员朝向的旋转控制器。宇航员头戴立体头盔显示器,用于显示望远镜、航天飞机以及太空的模型,并用数据手套作为与系统进行交互的手段。这样,训练时宇航员就可以在望远镜周围进行操作,并且可以通过虚拟手接触黄色的操纵杆来抓住需要更换的“模块更换仪”(Modular Replacement Instruments:MRI)。抓住MRI之后,宇航员可以利用座椅的控制器在空中飞行。座椅上另有三个按钮分别用于望远镜外