虚拟现实之立体显示技术37

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2007-5-15,虚拟现实之立体显示技术,#,虚拟现实之立体显示技术,2007-5-15,虚拟现实之立体显示技术,虚拟现,实,实技术,什么是,虚,虚拟现,实,实,虚拟现,实,实(Virtual Reality,，,，简称VR),又译为,临,临境、,灵,灵境等,。,。它是,由,由美国VPLResearchInc.公司的J.Lanier在1989年造的,一,一个词,，,，通常,是,是指用,头,头盔显,示,示器和,传,传感手,套,套等一,系,系列新,型,型交互,设,设备构,造,造出的,一,一种计,算,算机软,硬,硬件环,境,境，人,们,们通过,这,这些设,施,施以自,然,然的技,能,能(如,头,头的转,动,动、身,体,体的运,动,动等）向计算,机,机送入,各,各种命,令,令，并,得,得到计,算,算机对,用,用户的,视,视觉、,听,听觉及,触,触觉等,多,多种感,官,官的反,馈,馈。随,着,着人们,动,动作的,变,变化，,这,这些感,官,官反馈,也,也随之,改,改变。,2007-5,-,-15,虚拟现,实,实之立,体,体显示,技,技术,虚拟现,实,实系统,的,的特性,虚拟现,实,实系统,就,就是要,利,利用各,种,种先进,的,的硬件,技,技术及,软,软件工,具,具，设,计,计出合,理,理的硬,件,件、软,件,件及交,互,互手段,。,。使参,与,与者能,交,交互式,地,地观察,和,和操纵,系,系统生,成,成的虚,拟,拟世界,。,。从概,念,念上讲,，,，任何,一,一个虚,拟,拟现实,系,系统都,可,可用三,个,个“I”来描述,其,其特性,，,，这就,是,是“沉浸(Immersion,),)”、“交互（Interaction）”、,“想象（Imagination）”。,2007-5,-,-15,虚拟现,实,实之立,体,体显示,技,技术,沉浸（Immersion,）,）,虚拟现,实,实系统,中,中用户,感,感知的,环,环境是,三,三维立,体,体的；,信,信息是,多,多通道,的,的，不,仅,仅能够,获,获得视,觉,觉，还,可,可感受,听,听觉、,触,触觉等,多,多种反,馈,馈信息,，,，使得,用,用户在,虚,虚拟环,境,境中具,有,有逼真,的,的沉浸,感,感。,交互（Interaction）,虚拟现,实,实环境,抛,抛弃了,鼠,鼠标的,束,束缚，,用,用户可,以,以采用,更,更为自,然,然的三,维,维操作,或,或手势,、,、语音,等,等多通,道,道信息,来,来表达,自,自己的,意,意图。,想象（Imagination）,在虚拟,现,现实环,境,境中，,用,用户处,于,于多通,道,道的三,维,维空间,中,中，从,而,而可以,充,充分发,挥,挥人的,灵,灵感和,想,想象力,，,，使设,计,计的成,功,功性和,用,用户驾,驭,驭对象,的,的能力,得,得到空,前,前的提,高,高。,2007-5,-,-15,虚拟现,实,实之立,体,体显示,技,技术,虚拟现,实,实系统,的,的基本,组,组成,2007-5,-,-15,虚拟现,实,实之立,体,体显示,技,技术,虚拟现,实,实技术,的,的应用,目前国,内,内许多,高,高校都,在,在研究,虚,虚拟现,实,实技术,，,，并拥,有,有自己,的,的虚拟,现,现实实,验,验室，,其,其中以北京航,天,天航空,大,大学为代表,，,，并有,武,武汉大,学,学、浙,江,江大学,、,、山东,科,科技大,学,学、西,南,南交通,大,大学等,。,。,目前关,于,于虚拟,现,现实技,术,术的应,用,用主要,分,分布在,军,军事和,民,民用两,方,方面，,其,其中，,军,军事上,多,多集中,于,于头盔,显,显示器,的,的研究,，,，如波,音,音公司,生,生产的JHMCS系统；,而,而在民,用,用上虚,拟,拟现实,技,技术多,应,应用于,工,工业生,产,产中的,机,机械制,造,造和设,计,计，以,及,及日常,娱,娱乐设,备,备。,2007-5,-,-15,虚拟现,实,实之立,体,体显示,技,技术,北航虚,拟,拟现实,（,（Virtual Reality,:,:VR,）,）新技术,教,教育部,重,重点实,验,验室建,立,立于2000,年,年，是,我,我国虚,拟,拟现实,应,应用基,础,础研究,、,、应用,系,系统关,键,键技术,研,研究和,高,高层创,新,新人才,培,培养的,重,重要基,地,地。实,验,验室围,绕,绕我国,经,经济建,设,设、社,会,会发展,、,、科技,进,进步和,国,国家安,全,全的重,大,大需求,，,，系统,研,研究虚,拟,拟现实,的,的有关,理,理论和,方,方法、,重,重点突,破,破前沿,关,关键技,术,术、自,主,主研制,虚,虚拟现,实,实开发,工,工具和,平,平台、,开,开发虚,拟,拟现实,示,示范应,用,用系统,，,，汇聚,和,和培养,高,高层次,创,创新人,才,才，努,力,力建设,国,国内一,流,流、国,际,际知名,的,的虚拟,现,现实技,术,术研究,机,机构。,研究室,现,现有教,授,授8人,，,，副教,授,授8人,，,，讲师6名，,在,在读博,士,士生和,硕,硕士生130,余,余人。,形,形成了,以,以青年,学,学术带,头,头人为,骨,骨干的,科,科研队,伍,伍，主,要,要研究,方,方向以,青,青年学,术,术带头,人,人与学,术,术骨干,为,为主，,知,知识结,构,构和年,龄,龄结构,合,合理、,各,各层次,人,人员配,备,备齐全,，,，学术,思,思想活,跃,跃、团,结,结协作,的,的研究,队,队伍。,学,学术带,头,头人赵,沁,沁平教,授,授，博,士,士生导,师,师，国,务,务院学,位,位委员,会,会委员,，,，中国,计,计算机,学,学会虚,拟,拟现实,与,与可视,化,化专业,委,委员会,主,主任委,员,员，国,家,家863计划,重,重大项,目,目“分,布,布式虚,拟,拟环境,”,”总体,负,负责人,。,。,2007-5,-,-15,虚拟现,实,实之立,体,体显示,技,技术,实验室,承,承担了973,计,计划、,国,国家863计,划,划、国,家,家自然,科,科学基,金,金重点,项,项目、,国,国防科,技,技预研,计,计划、,装,装备型,号,号、CNGI和科技,奥,奥运等,重,重大国,家,家科研,任,任务。5年纵,向,向课题,到,到款额,超,超过3600,万,万元，,具,具有自,主,主开发,运,运行大,型,型虚拟,现,现实开,发,发运行,平,平台的,能,能力，,已,已经推,出,出分布,交,交互仿,真,真开发,与,与运行,平,平台BHHLA/RTI和实时,三,三维图,形,形平台BH_GRAPH；获得国,家,家科技,进,进步二,等,等奖1,项,项，省,部,部及科,技,技进步,一,一等奖2项，,其,其它省,部,部级奖,励,励3项,，,，发表,学,学术论,文,文225篇，,获,获得授,权,权发明,专,专利6,项,项。,十一五,期,期间，,实,实验室,确,确立了,虚,虚拟现,实,实中的,建,建模理,论,论和方,法,法、增,强,强现实,与,与人机,交,交互机,制,制、分,布,布式虚,拟,拟现实,方,方法与,技,技术、,虚,虚拟现,实,实的集,成,成环境,与,与工具,四,四个方,面,面的研,究,究方向,。,。进一,步,步增强,实,实现虚,拟,拟现实,领,领域国,家,家重大,科,科技目,标,标的,能,能力，,加,加强师,资,资队伍,建,建设，,特,特别是,引,引进国,外,外高水,平,平学科,带,带头人,，,，健全,规,规章制,度,度，提,高,高开关,水,水平，,积,积极为,国,国家的,信,信息化,和,和信息,产,产业做,出,出新的,更,更大的,贡,贡献。,2007-5,-,-15,虚拟现,实,实之立,体,体显示,技,技术,实验室部分研究项目,课题名称,编号,负责人,起止时间,经费/万元,类别,多兵种武器平台级分布式虚拟战术综合演练场,2001,AA115130,赵沁平,2001-2003,520/520,863计划,多兵种武器平台级分布式虚拟战术综合演练场,2004,AA115130,梁晓辉,2004-2005,680/680,863计划,分布式虚拟环境技术,2002,CB312100,吴威,2002-2007,150/85,863计划,虚拟奥运博物馆关键技术的研究,60533070,F020501,赵沁平,2005-2008,180/108,国家自然科学基金重点,2008年北京奥运会开（闭）幕式创意仿真支撑平台及逼真演示环境开发,Z0005191041211,郝爱民,2005-2007,250/150,科技奥运专项,基于,IPV6,的高性能视频传输和共享虚拟现实,CNGI-04-15-8A,周忠,2005-2006,400/200,国家发改委,教育部考试中心网络系统的研究和实施,夏春和,2001-2005,270.8/,270.8,教育部,2007-5,-,-15,虚拟现,实,实之立,体,体显示,技,技术,波音公,司,司日前,获,获得一,份,份6880万,美,美元不,确,确定交,付,付/不,确,确定数,量,量的严,格,格固定,价,价格合,同,同，合,同,同订购,全,全速产,品,品4（FRP4）联合头,盔,盔显示,系,系统（JHMCS）,。,。截至目,前,前，全,部,部资金,已,已交付,。,。工作,将,将于2009,年,年12,月,月完成,。,。位于,俄,俄亥俄,州,州Wright,-,-Patterson空军基,地,地的空,军,军材料,指,指挥司,令,令部签,署,署该合,同,同（F33657,-,-01,-,-D-0026/交付订,单,单0058）,。,。,该系统,将,将用于,美,美国空,军,军F-15和F-16，MACHBrooks，美国海,军,军F/A,-,-18平台，,并,并对外,售,售于波,兰,兰（F/16s）,，,，比利时,（,（F-16s）,，,，巴基斯,坦,坦（F-16s）,，,，希腊（F-16s）,，,，皇家澳,大,大利亚,空,空军（F/A,-,-18s），瑞士（F/A,-,-18s）和加拿,大,大（F/A,-,-18s）。,在过去,的,的6年,中,中，波,音,音公司,已,已按合,约,约生产,了,了超过2000个JHMCS系统。,波,波音公,司,司是JHMCS的主要,承,承包商,和,和集成,商,商，JHMCS由美国,加,加利福,尼,尼亚州SanJose的RockwellCollins/Elbit联合投,资,资公司,景,景象系,统,统国际,LLC公司生,产,产的。,2007-5,-,-15,虚拟现,实,实之立,体,体显示,技,技术,虚拟现,实,实的立,体,体显示,设,设备,HMD,（,（Helmet MountedDisplay）头盔式,显,显示器,BOOM（BinocularOmni-OrientationalMonitor）双目全,方,方位显,视,视器,立体投,影,影显示,3D StereoEyes3D立体眼,镜,镜,2007-5,-,-15,虚拟现,实,实之立,体,体显示,技,技术,HMD,（,（头盔显,示,示器）,头盔显,示,示器(HMD,),)是虚拟,现,现实系,统,统中普,遍,遍采用,的,的一种,立,立体显,示,示设备,，,，它通,常,常安装,在,在头部,，,，并用,机,机械的,方,方法固,定,定，头,与,与头盔,之,之间不,能,能有相,对,对运动,，,，在头,盔,盔显示,器,器上配,有,有空间,位,位置跟,踪,踪设备,，,，能实,时,时检测,出,出头部,的,的位置,，,，虚拟,现,现实系,统,统能在,头,头盔显,示,示器的,屏,屏幕上,显,显示出,反,反映当,前,前位置,的,的场景,图,图像。,它,它通常,由,由两个LCD或CRT显示器,分,分别向,两,两个眼,睛,睛提供,图,图像，,这,这两个,图,图像由,计,计算机,分,分别驱,动,动，两,个,个图像,存,存在着,微,微小的,差,差