1、虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論計(jì)算機(jī)中心虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論計(jì)算機(jī)中心第11章 虛擬實(shí)驗(yàn)室概述第11章 虛擬實(shí)驗(yàn)室概述導(dǎo) 學(xué)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解虛擬實(shí)驗(yàn)室的定義、組成、特點(diǎn)、功能和分類。2.了解虛擬實(shí)驗(yàn)室的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，并把握好今后的發(fā)展方向與趨勢。3.熟悉虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)設(shè)計(jì)方案，從而在虛擬實(shí)驗(yàn)室中做好實(shí)驗(yàn)。二、重點(diǎn)、難點(diǎn) 本章重點(diǎn)是虛擬實(shí)驗(yàn)室的概念、主要特點(diǎn)、基本功能和作用以及分類。 難點(diǎn)是虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)設(shè)計(jì)。 導(dǎo) 學(xué)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)二、重點(diǎn)、難點(diǎn)11.1.1虛擬實(shí)驗(yàn)室定義虛擬實(shí)驗(yàn)室（Virtual Laboratory）： 也稱為“合作實(shí)驗(yàn)室（Collaboratory）”，美國弗吉尼

2、亞大學(xué)William Wulf教授在1989年提出，虛擬實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建的可視化虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，其本質(zhì)即無墻實(shí)驗(yàn)室。虛擬實(shí)驗(yàn)是理論與實(shí)物實(shí)驗(yàn)之外的第三種實(shí)驗(yàn)形式。11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1.1虛擬實(shí)驗(yàn)室定義11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1. 2 虛擬實(shí)驗(yàn)室案例1虛擬智慧校園11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介場景漫游和設(shè)備拆裝實(shí)驗(yàn)虛擬實(shí)驗(yàn)室中虛擬實(shí)驗(yàn)平臺11.1. 2 虛擬實(shí)驗(yàn)室案例11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介場景漫11.1. 2 虛擬實(shí)驗(yàn)室案例2. 虛擬公共安全培訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1. 2 虛擬實(shí)驗(yàn)室案例11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1. 2 虛擬實(shí)驗(yàn)室案例 3. 多人合作的虛擬

3、演練實(shí)驗(yàn)室11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1. 2 虛擬實(shí)驗(yàn)室案例11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1. 2 虛擬實(shí)驗(yàn)室案例4虛擬醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介醫(yī)學(xué)解剖虛擬實(shí)驗(yàn)CAVE式虛擬醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室外科虛擬手術(shù)口腔科疾病虛擬治療11.1. 2 虛擬實(shí)驗(yàn)室案例11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介醫(yī)學(xué)解11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介圖像生成與處理系統(tǒng)力反饋器數(shù)據(jù)手套空間交互球虛擬頭盔11.1.3 虛擬實(shí)驗(yàn)室的基本組成基本組成包括：虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開發(fā)平臺、高性能圖像生成及處理系統(tǒng)、沉浸式的虛擬三維顯示系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)、集成應(yīng)用控制系統(tǒng)。11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介圖像生成與處理系統(tǒng)力反饋器數(shù)據(jù)手套空間11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.

4、1.4 虛擬實(shí)驗(yàn)室的基本功能 1. 在技術(shù)方面的功能:（1）完成虛擬場景的三維建模（2）提供一個(gè)友好的交互界面（3）完成仿真數(shù)據(jù)的演算和處理（4）多通道同步渲染和立體顯示11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1.4 虛擬實(shí)驗(yàn)室的基本功能 11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1.4 虛擬實(shí)驗(yàn)室的基本功能 2. 在教育方面的功能（1）實(shí)驗(yàn)課程管理（2）實(shí)驗(yàn)過程管理（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理（4）實(shí)驗(yàn)成績管理（5）搭建任意典型實(shí)驗(yàn)（6）培訓(xùn)和評估測評11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1.4 虛擬實(shí)驗(yàn)室的基本功能 11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1.5 虛擬實(shí)驗(yàn)室的主要特點(diǎn)人機(jī)交互實(shí)驗(yàn)立體投影沉浸實(shí)驗(yàn)室 1. 一般特點(diǎn)：（1）多感知性（

5、2）交互性（3）沉浸性（4）開放性和共享性（5）高效性11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1.5 虛擬實(shí)驗(yàn)室的主要特點(diǎn)人11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1.5 虛擬實(shí)驗(yàn)室的主要特點(diǎn) 2.教育方面特點(diǎn)：（1）可以隨時(shí)隨地重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（2）可以對設(shè)備設(shè)置過限保護(hù)（3）可以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平（4）實(shí)驗(yàn)室放在網(wǎng)上提供資源共享（5）可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)（6）構(gòu)筑基于網(wǎng)絡(luò)的科研平臺11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1.5 虛擬實(shí)驗(yàn)室的主要特點(diǎn) （1）單機(jī)虛擬儀器實(shí)驗(yàn)室（2）基于局域網(wǎng)的虛擬實(shí)驗(yàn)室（3）基于Internet的虛擬實(shí)驗(yàn)室（4）全沉浸式虛擬實(shí)驗(yàn)室11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1.5 虛擬實(shí)驗(yàn)室的類型全沉浸式虛擬實(shí)驗(yàn)室

6、（1）單機(jī)虛擬儀器實(shí)驗(yàn)室11.1虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介11.1.5 11.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r11.2.1 國外虛擬實(shí)驗(yàn)室發(fā)展?fàn)顩r加拿大的西安大略大學(xué)醫(yī)療健康學(xué)院3D虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境11.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r11.2.1 國外虛擬11.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r11.2.1 國外虛擬實(shí)驗(yàn)室發(fā)展?fàn)顩r扎克伯格及其他業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，如同智能手機(jī)的面世，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也將對生活產(chǎn)生深層次影響。它將成為日常生活的重要組成部分，為技術(shù)和傳媒開拓新的市場，從而帶來巨大收益。11.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r11.2.1 國外虛擬11.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r11.2.2 國內(nèi)虛擬實(shí)驗(yàn)室發(fā)展?fàn)顩r 2015年1月教育部批準(zhǔn)100個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。 這是北京航 空航天大學(xué)研發(fā)的實(shí)時(shí)三維圖形平臺BH-GRAPH，為奧運(yùn)會及60周年國慶閱兵制作的虛擬模型。11.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r11.2.2 國內(nèi)虛擬11.3 虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)設(shè)計(jì)1. 中國醫(yī)科大學(xué)計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)案例 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如下圖:系統(tǒng)方案包括:開發(fā)和渲染平臺、三維沉浸式顯示系統(tǒng)、三維交互系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)四大部分。11.3 虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)設(shè)計(jì)1. 中國醫(yī)科大學(xué)計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)11.3 虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)設(shè)計(jì) 虛擬實(shí)驗(yàn)室立體顯示現(xiàn)場11.3 虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)設(shè)計(jì) 本