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2022-11-18
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虚拟现实技术介绍及在各领域的应用
摘要：
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，实现了人类与虚拟
世界的交互。上世纪中期开始虚拟现实技术开始萌芽，而美国为其发源地，在随后发展过程
中美国、日本、德国均有巨大突破，在我国VR 技术与发达国家还有一定的差距，但已引起政
府有关部门和科学家们的高度重视，各大高校纷纷开展相关课程。当今世界，虚拟现实技术
已渗透在各个领域，教育、军事、医疗、娱乐、工业仿真、应急演练等等。虚拟现实改变了
人类与科技的关系，使我们能够与虚拟世界更好的交互，造福于人类。
关键字：
虚拟现实 发展 应用
一、 虚拟现实技术简介
虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境
[1]
，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
[1]
。通过多
种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操
作，参与其中的事件。
[2]
虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是
由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的 VR 应该具有一切人所具有
的感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理
与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。
传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据手套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用
户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置，如摄像机、地板压力传感器等。
[2]
虚拟现实具有以下四个重要特征 ①多感知性。视觉感知、听觉感知、触觉感知、运
动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。②存在感。指用户感到作为主角存在于模拟环境
中的真实程度。③交互性。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然
程度。④自主性。指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。
[2]
虚拟现实的关键技术主要包括：动态环境建模技术，实时三维图形生成技术，立体显示
和传感器技术，应用系统开发工具，系统集成技术。
[2]
通过虚拟现实技术，帮助人们更好的操作、体验一些在现实生活中存在困难或危险的事。
例如危险的科学研究、军事演练、手术模拟等，人们可以通过虚拟现实技术感受各国风光、
冒险等生活中难以做到的活动项目。同样，虚拟现实技术在娱乐游戏方面也做出巨大贡献，
为人们的休闲生活增加更多乐趣。当今时代是科技高速发展的时代，虚拟现实技术的发展也
有着重大突破。虚拟现实技术是一项造福人类的技术，在医疗、教育、军事、娱乐等各个领
域均可应用，为世界科技的发展、社会的进步、人们的便利生活做出巨大贡献，目前人才空
缺，发展前景很大。
二、 虚拟现实技术在国内外发展现状
虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段有声形动态的模拟是蕴涵虚拟现实思
想的第一阶段（1963）年以前，虚拟现实萌芽为第二阶段（1963 -1972 ），虚拟现实概念的
产生和理论初步形成为第三阶段（1973 -1989 ），虚拟现实理论进一步的完善和应用为第四
阶段（1990 -2004 ）。
[1]
1. 美国
美国是 VR 技术的发源地。美国 VR 研究技术的水平基本上就代表国际 VR 发展的水平。目
前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。
美国北卡罗来纳大学 （UNC）的计算机系是进行 VR 研究最早最著名的大学。 麻省
理工学院（MIT）是研究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋，这些技术都是 VR
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