虚拟现实技术应用状况

吴凤娟

（商丘师范学院计算机与信息技术学院，河南 商丘476000）

虚拟现实技术开辟了人类交流的新领域。在很多国家，虚拟现实已在航天、军事、医疗、教育、娱乐、建筑房产、商业、旅游等许许多多行业得到了广泛的应用，并产生了巨大的社会效益和经济效益。

1 教育领域

1.1 虚拟仿真校园

国内天津大学在1996年，最早开发了我国虚拟校园。先后有中国人民大学、浙江大学、上海交通大学、北京大学、西南交通大学、北京四中、杭州工业大学等也建设了虚拟校园[1]。

1.2 虚拟学校

我国最早的网络学校产生于1997年，至今，已有几百家。像2006年西安首家家庭教育网络学校[2]、2009年在大连建立的第一个残疾人网上学校——中国爱心网校就是典型代表。

斯坦福大学胡佛研究所最新报告预计，到2019年，全美9年级到12年级的课程中，半数将采取网上授课方式[3]。

1.3 教育培训

这方面的案例很多。国内，西南交通大学开发了城市规划仿真、驾驶员培训仿真及其他交互式仿真方面的虚拟现实系统；Live互动英语是国内首创多线式互动剧场；中国地质大学地质晶体学研究和教学应用；中国浙江大学研制开发了基于人物的电子学习环境(ELVIS)，用来辅助9-12岁小学生进行故事创作；北京天文馆构建了虚拟天象异型剧场；中科院建立了天文学网络虚拟实验室；还有山东旅游职业学院的虚拟导游实训系统等等[1]。2009年，国内首套炼化安全仿真培训软件开发成功。

国外，Lofin等人在1993年建立了一个 “虚拟的物理实验室”；新加坡运用动感世界AWEDU(ActiveWorlds Educational Universe)构建了如细胞分裂和太阳系虚拟教学环境，供小学生学习科学。2008年，美国布法罗大学虚拟现实实验室研制成功青蛙解剖软件，是虚拟现实技术在教育领域应用的一个新的里程碑[4]。

2 娱乐游戏

1991年芝加哥虚拟世界中心推出的第一个大规模虚拟现实娱乐系统“战争技术”（BattleTech）；英国开发的称为“Virtuality”的 VR 游戏系统，配有HMD，大大增强了真实感[1,5]。

2009年，NVIDIA公司在韩国网吧中创办了NVIDIA三维立体（3D Vision）体验空间；3D电影《化身》在12月18日上映，这部电影会给3D电影市场带来一阵旋风。

3 建筑房产

在美国洛杉矶和费城的虚拟建筑三维模拟系统被认为是全球最成功的虚拟建筑模拟系统之一。

荷兰的虚拟现实技术起步较快，Eindoven大学的Calibre研究院已经模型化了一座小城市[5]。

我国清华大学土木系的“VRGROUP”小组，于1998年开发了“清华北大蓝旗营教师住宅小区”的虚拟环境浏览系统。

4 虚拟旅游

虚拟旅游系统的应用，使游客足不出户就可以浏览天下奇观。中国科学技术馆的“虚拟珠峰飞行漫游系统”，用户可以驾驶虚拟直升机飞越虚拟珠穆朗玛峰；2009年，沙家浜虚拟旅游震撼公测。

5 文物保护

虚拟现实技术可以使典型历史人物以及珍贵文物再现，将文物的展示、保护提高到一个崭新的阶段。如：虚拟陕西乾陵、数字圆明园、虚拟苏州古典园林、数字长城、虚拟古罗马、虚拟西班牙圣地亚哥大教堂、清华大学国家光盘工程研究中心所作的“布达拉宫”；彭德怀纪念馆采用桌面虚拟现实系统，展现彭总一生的丰功业绩等等。

6 城市规划

2003年初，宁波政府建立了宁波数字城市虚拟仿真中心；贵州省兴义市搭建了虚拟三维仿真模型；上海世博会筹备机构采用了Gvitech CityMaker虚拟可视化及数字城市技术，实施世博会虚拟现实系统；2009年，天津市“三维数字城市”系统初步建成；国产大型开放式三维空间信息平台——EV-Globe2.0发布，该平台在2008年汶川地震抗震救灾、奥运场馆的建设规划以及国庆60周年阅兵等领域发挥了重要作用。

芬兰计算机工程师在网络上复制真实世界的赫尔辛基市，成为世界上第一个虚拟城市；在美国大约有50个城市正在建设虚拟城市。

7 军事与航天

美国的DARPA(Defense Advanced Research Project Agency)开发了虚拟战场，将200多个坦克训练器互联成为网络，用于复杂训练和作战演习。在我国，在这方面最早进行研究的是北航，已实现用于飞行员训练的虚拟现实系统。

8 科学可视化

现实世界中存在很多不可见的物质，如电磁场、紫外线、红外线、风洞、物质的微观结构、太空及其星体等，利用虚拟现实技术能将它们生动地展现在我们面前。最典型例子是模拟风洞；2009年，赵正旭研发的TDS（Total Discovery of Space）虚拟现实软件系统，用于火星探测，必将对我国星空探索事业产生深远的影响。

9 虚拟制造

虚拟现实使工业设计的手段和思想发生质的飞跃，更加符合社会发展的需要。

美国[4]：波音公司对777系列飞机的设计、沃尔沃公司对新型汽车内部的仪表和控制部件的布置；英国：Herriot-Watt大学机械与化学工程系，进行虚拟环境中的对象形变研究和冲突检测研究。

国内[5]，清华大学CIMS工程研究中心虚拟制造研究室；西安交通大学CAD/CAM研究所；2005年3月，上海理工大学宣布成立了虚拟制造技术研究院。

10 医学领域

在医学上[1,5]主要应用于虚拟内窥镜、计算机辅助手术治疗、手术仿真训练、药物检验及评估、医学教学、医学康复治疗等诸多方面。应用及发展情况如下：

20世纪80年代末，由美国的Delp和Rosen研制的用于观察关节移植手术过程和结果仿真系统被认为是第一代虚拟手术仿真系统。

2000年，韩国推出了可视韩国人数据集；同年，我国第一军医大学完成了国内首例女虚拟人的数据采集。2005年，谭珂等人设计鼻腔镜虚拟手术仿真系统。

2006年，南方医科大学与华南师范计算机学院合作开发出一套专门针对腹部的医学图像处理系统——MIPS；同年，天津大学的许天春等人使用PHANTOM设备设计了一个声带肿物切除仿真系统。

11 电子商务

当客户在看到产品的3D展示后，如果有不满意的地方，可以直接通过电脑自行修改设计，添加元素，让生产商能够直观地了解到客户对产品的需求。例如：全球第三大零售网站的美国网上服装零售商品公司就开发了一个网上试衣软件；国内的网上虚拟书店；

2009年，知名的家具品牌飞美推出家具数字化展示平台；百脑汇3D MALL网上商城正式面市。

12 日常生活

虚拟现实技术正在悄悄地走进我们的日常生活，从2009年至今，就有不少3D产品研发成功。

我国研发成功首套背投立体视频显示系统；巴可发布最新款3D模拟仿真3DLP投影机；宏碁发布Win7 3D立体显示笔记本；优派发布全球首款宽屏22寸3D液晶显示器；MIT开发出手势识别设备Wear Ur World(WUW)。

目前，增强现实应用程序已应用于手机摄像头，它催生了很多增强现实应用，其中最具代表性的包括Tonchidot开发的Sekai Camera、Layar、GraffitiGeo 以及 Yelp。

13 展望

以上仅是部分案例，虚拟现实技术的应用远不止这些，如在虚拟演播室、虚拟电子地图、交通模拟、侦察测绘、可视化会议、多媒体演示、信息管理、商贸、危险及恶劣环境下的遥操作、信息可视化、图形、气象、公安、消防、科研、金融、海洋、农业以及远程通讯等与百姓生活息息相关的领域中都有应用。可以预见，随着计算机技术的进一步发展、宽带时代的来临、三网合一的实现和云计算的研究，远程沉浸的虚拟协同工作环境将会进入大家的生活、工作中。在不久的将来，虚拟现实技术将会影响甚至改变我们的观念与习惯，并将深入到人们的日常工作与生活中。

［1］姜学智,李忠华.国内外虚拟现实技术的研究现状[J].辽宁工程技术大学学报,2004,23(2):238-240.

［2］雷恺.我国西部首家家庭教育网络学校在西安启动[OL].(2009-11-15)[2006-09-20].http://news.qq.com/a/20060920/001945.htm.

［3］盛颖霞.美国网络学校发展迅猛 政府亟须加强监管力度[OL].(2009-11-15)[2008-5-20].http://world.jyb.cn/hwsj/200805/t20080520_163752.html.

［4］张梦然.虚拟现实青蛙解剖软件开发成功[OL].(2009-11-19)[2008-2-25]http://bbs.xiangshanren.com/thread-12747-1-1.html.

［5］蒋庆全.国外VR技术发展综述[J].飞航导弹,2002(1):27-34.