虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介授課教師：侯守明 單位：河南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介授課教師：侯守明 2主要內(nèi)容虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成立體視覺(jué)的生成與獲取虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類(lèi)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)2主要內(nèi)容虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成3虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合圖形、圖像、聲音、手勢(shì)、語(yǔ)音等要素，試圖給計(jì)算機(jī)使用者創(chuàng)造一種全新的感官體驗(yàn)，使其具有置身于真實(shí)世界的感覺(jué)“虛擬環(huán)境是使人們具有沉浸感的由計(jì)算機(jī)生成的、交互的、三維的環(huán)境”

---AukstakalnisSandBlatnerD.3虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合圖形、圖像、聲音、4虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成主要特點(diǎn)沉浸感如同置身于真實(shí)環(huán)境中：三維、立體、多通道高交互性可采取現(xiàn)實(shí)生活中習(xí)以為常的方式來(lái)操縱虛擬環(huán)境中的物體實(shí)時(shí)性依視點(diǎn)位置和視線方向?qū)崟r(shí)地改變畫(huà)面，并實(shí)時(shí)產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)/力覺(jué)響應(yīng)4虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成主要特點(diǎn)5虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成典型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用戶虛擬環(huán)境人機(jī)界面

5虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成典型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成6虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成基于HMD的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成

6虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成基于HMD的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成7立體視覺(jué)的生成與獲取產(chǎn)生沉浸感的至關(guān)重要的因素立體圖像與觀察者視點(diǎn)和視線方向一致實(shí)時(shí)生成人類(lèi)立體視覺(jué)的產(chǎn)生7立體視覺(jué)的生成與獲取產(chǎn)生沉浸感的至關(guān)重要的因素立體圖像生成的照相機(jī)模型對(duì)稱(chēng)透視投影成像相機(jī)模型位置方向8立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型8立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型對(duì)稱(chēng)透視投影成像相機(jī)模型（cont.)寬高比視角9立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型9立體視覺(jué)的生成與獲取10立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型對(duì)稱(chēng)透視投影成像相機(jī)模型（cont.)近裁剪平面距離與遠(yuǎn)裁剪平面距離10立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型11立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型對(duì)稱(chēng)透視投影成像相機(jī)模型（cont.)焦距11立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型12立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型對(duì)稱(chēng)透視投影成像相機(jī)模型（cont.)左右眼視差（Parallax）為生成立體圖像，計(jì)算機(jī)必須針對(duì)同一場(chǎng)景生成兩幅不同的圖像分別按照觀察者左、右眼的位置實(shí)時(shí)繪制12立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型13立體視覺(jué)的生成與獲取立體視覺(jué)的捕獲必須借助于一定的觀察設(shè)備，使計(jì)算機(jī)生成的左、右眼圖像分別為觀察者的左、右眼所接收常用的立體視覺(jué)設(shè)備HMD立體眼鏡

13立體視覺(jué)的生成與獲取立體視覺(jué)的捕獲14虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備WIMP交互范式已不再適用Windows，Icons，Menus，Pointingdevices用戶將通過(guò)一系列新的交互手段，與虛擬世界中的物體進(jìn)行直接的、三維的交互三維鼠標(biāo)WAND數(shù)據(jù)手套麥克風(fēng)…14虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備WIMP交互范式已不再適用15虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備用于跟蹤用戶當(dāng)前方位的傳感器大多數(shù)具有6自由度（6-DOF）位置和方向各3自由度佩戴于用戶身體的某些部位可對(duì)相應(yīng)部位進(jìn)行跟蹤一般采用電磁技術(shù)、超聲技術(shù)、光學(xué)技術(shù)，也有基于慣性的和純機(jī)械方式的15虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備16虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備電磁式跟蹤器示例

16虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備17虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備Logitech超聲三維鼠標(biāo)

17虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備18虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備光學(xué)跟蹤器

18虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備19虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備手持式交互設(shè)備Wand/Wanda美國(guó)Illonis大學(xué)EVL實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)主要用于CAVE、ImmersaDesk等虛擬環(huán)境中類(lèi)似于三維鼠標(biāo)，上有三個(gè)按鍵和一個(gè)操縱桿（Joystick）19虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備手持式交互設(shè)備20虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備手持式交互設(shè)備WiiRemote任天堂游戲主機(jī)Wii的主要控制器外形及按鈕操作與電視遙控器類(lèi)似可握持在手中，特別適合于指向、揮動(dòng)等操作

20虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備手持式交互設(shè)備21虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套附有傳感器，分布在手掌和手指的關(guān)節(jié)處，以獲取用戶手形的準(zhǔn)確信息傳感有電磁式、機(jī)械式或光學(xué)式傳感器捕獲的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)，用于控制虛擬手的運(yùn)動(dòng)21虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套22虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套傳感器的典型配置22-dof22虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套傳感器的典型配置22-dof23虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備23虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備24虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備24虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備25虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備25虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備26虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備26虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備27虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備交互設(shè)備的軟件支持硬件接口標(biāo)準(zhǔn)的串行設(shè)備接口（即RS-232）并行口其它接口（如USB或無(wú)線通訊接口）軟件接口幾乎每一種設(shè)備均未采用標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口使用各自獨(dú)有的接口控制協(xié)議或命令指令集27虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備交互設(shè)備的軟件支持28虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備交互設(shè)備的軟件支持軟件供應(yīng)商必須為每一硬件供應(yīng)商的輸入設(shè)備單獨(dú)設(shè)計(jì)應(yīng)用接口驅(qū)動(dòng)程序虛擬現(xiàn)實(shí)軟件間的區(qū)別（就交互設(shè)備而言）所能支持的輸入設(shè)備的多少設(shè)備與各自系統(tǒng)的集成方式是否有能力進(jìn)行擴(kuò)充以支持新的交互設(shè)備28虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備交互設(shè)備的軟件支持VR系統(tǒng)的主要不同之處在于系統(tǒng)與用戶之間界面基于系統(tǒng)與用戶界面劃分桌面型VR系統(tǒng)頭盔型VR系統(tǒng)基于投影顯示的VR系統(tǒng)遙在系統(tǒng)…29虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類(lèi)VR系統(tǒng)的主要不同之處在于系統(tǒng)與用戶之間界面29虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)30桌面型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)屏幕作為立體顯示載體輔以一定的聲音輸出設(shè)備、三維交互設(shè)備和立體眼鏡等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的自然擴(kuò)展具有好的性價(jià)比，但沉浸感略差30桌面型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)屏幕作為立體顯示載體31基于HMD的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)利用HMD等設(shè)備把用戶的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)對(duì)外界封閉起來(lái)用戶完全投入到虛擬環(huán)境中能提供好的沉浸感阻斷了人與人間的交流31基于HMD的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)利用HMD等設(shè)備把用戶的視覺(jué)、聽(tīng)32基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)利用大規(guī)模投影顯示設(shè)備讓用戶完全或部分融入虛擬環(huán)境沉浸式典型代表：CAVE半沉浸式典型代表：Workbench32基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)利用大規(guī)模投影顯示設(shè)備讓用戶完33基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)CAVE美國(guó)Illonis大學(xué)EVL實(shí)驗(yàn)室首創(chuàng)由3～6個(gè)投影屏幕組成正方體形狀計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生立體圖像，經(jīng)投影儀分別投射到對(duì)應(yīng)的屏幕上用戶戴著立體眼鏡站于CAVE的內(nèi)部立體眼鏡上附有6-DOF跟蹤設(shè)備對(duì)用戶頭部運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤聲音系統(tǒng)33基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)CAVE34基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)CAVE示意圖34基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)CAVE示意圖35基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)CAVE示例

35基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)CAVE示例36基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)VirtualWorkbenchTM

衛(wèi)星虛擬裝配36基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)VirtualWorkben37遙在系統(tǒng)將現(xiàn)實(shí)世界中遠(yuǎn)程場(chǎng)景與操作人員的感官直接連通，讓用戶感覺(jué)就像親臨現(xiàn)場(chǎng)一樣利用計(jì)算機(jī)圖形、人機(jī)交互、傳感器、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)遠(yuǎn)程傳感器可安裝在機(jī)器人身上機(jī)器人身上有小型攝像系統(tǒng)需感知用戶位置、動(dòng)作、語(yǔ)音等，將其傳送到遠(yuǎn)程操控遠(yuǎn)程對(duì)象用戶與遠(yuǎn)程對(duì)象進(jìn)行信息雙向交流

37遙在系統(tǒng)將現(xiàn)實(shí)世界中遠(yuǎn)程場(chǎng)景與操作人員的感官直接連通，讓38遙在系統(tǒng)示例：

Cisco遠(yuǎn)程電話會(huì)議系統(tǒng)

/dlls/2006/prod_102306b.html38遙在系統(tǒng)示例：Cisco遠(yuǎn)程電話會(huì)議系統(tǒng)http39增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將計(jì)算機(jī)生成的圖形與用戶在真實(shí)物理世界獲取的視覺(jué)信息組合在一起使用戶產(chǎn)生全新的體驗(yàn)，提高對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的事物和物理現(xiàn)象的洞察力終極目標(biāo)：用戶感覺(jué)不到現(xiàn)實(shí)世界中的真實(shí)物體與用于增強(qiáng)視覺(jué)信息的虛擬物體之間的差別39增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將計(jì)算機(jī)生成的圖形與用戶在真實(shí)物理世界獲取的40增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)Milgrim的現(xiàn)實(shí)--虛擬連續(xù)流40增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)Milgrim的現(xiàn)實(shí)--虛擬連續(xù)流41增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)系統(tǒng)組成41增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)系統(tǒng)組成42增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)顯示技術(shù)基于光學(xué)視透式HMD的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示原理42增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)顯示技術(shù)43增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)顯示技術(shù)基于屏幕的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示原理43增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)顯示技術(shù)44增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)顯示技術(shù)基于視頻視透式HMD的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示原理44增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)顯示技術(shù)45增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)配準(zhǔn)（registration）問(wèn)題將位于不同坐標(biāo)系中的物體統(tǒng)一到一個(gè)共同的坐標(biāo)系中AR系統(tǒng)涉及多個(gè)空間，每個(gè)空間都有各自不同的坐標(biāo)系配準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)虛擬景物圖像和真實(shí)世界圖像之間正確融合的前提配準(zhǔn)錯(cuò)誤將導(dǎo)致用戶的注意力分散，甚至無(wú)法工作45增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)配準(zhǔn)（registration）問(wèn)題46增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)配準(zhǔn)困難的原因需對(duì)人和攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤運(yùn)動(dòng)跟蹤可借助跟蹤設(shè)備來(lái)完成，但如何校正這些運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)以消除噪聲?系統(tǒng)所采用的顯示方式?jīng)Q定了虛擬景物圖像配準(zhǔn)到真實(shí)場(chǎng)景圖像的精度需要對(duì)人眼的結(jié)構(gòu)、攝像系統(tǒng)的參數(shù)或其它顯示設(shè)備有更多了解46增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)配準(zhǔn)困難的原因47增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域軍事領(lǐng)域47增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域軍事領(lǐng)域48增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)學(xué)領(lǐng)域48增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)學(xué)領(lǐng)域49增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域工程領(lǐng)域49增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域工程領(lǐng)域50增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域虛擬演播室

50增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域虛擬演播室51增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域虛擬演播室（cont.）

51增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域虛擬演播室（cont.）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介授課教師：侯守明 單位：河南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介授課教師：侯守明 53主要內(nèi)容虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成立體視覺(jué)的生成與獲取虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類(lèi)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)2主要內(nèi)容虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成54虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合圖形、圖像、聲音、手勢(shì)、語(yǔ)音等要素，試圖給計(jì)算機(jī)使用者創(chuàng)造一種全新的感官體驗(yàn)，使其具有置身于真實(shí)世界的感覺(jué)“虛擬環(huán)境是使人們具有沉浸感的由計(jì)算機(jī)生成的、交互的、三維的環(huán)境”

---AukstakalnisSandBlatnerD.3虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合圖形、圖像、聲音、55虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成主要特點(diǎn)沉浸感如同置身于真實(shí)環(huán)境中：三維、立體、多通道高交互性可采取現(xiàn)實(shí)生活中習(xí)以為常的方式來(lái)操縱虛擬環(huán)境中的物體實(shí)時(shí)性依視點(diǎn)位置和視線方向?qū)崟r(shí)地改變畫(huà)面，并實(shí)時(shí)產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)/力覺(jué)響應(yīng)4虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成主要特點(diǎn)56虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成典型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用戶虛擬環(huán)境人機(jī)界面

5虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成典型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成57虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成基于HMD的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成

6虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成基于HMD的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成58立體視覺(jué)的生成與獲取產(chǎn)生沉浸感的至關(guān)重要的因素立體圖像與觀察者視點(diǎn)和視線方向一致實(shí)時(shí)生成人類(lèi)立體視覺(jué)的產(chǎn)生7立體視覺(jué)的生成與獲取產(chǎn)生沉浸感的至關(guān)重要的因素立體圖像生成的照相機(jī)模型對(duì)稱(chēng)透視投影成像相機(jī)模型位置方向59立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型8立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型對(duì)稱(chēng)透視投影成像相機(jī)模型（cont.)寬高比視角60立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型9立體視覺(jué)的生成與獲取61立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型對(duì)稱(chēng)透視投影成像相機(jī)模型（cont.)近裁剪平面距離與遠(yuǎn)裁剪平面距離10立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型62立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型對(duì)稱(chēng)透視投影成像相機(jī)模型（cont.)焦距11立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型63立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型對(duì)稱(chēng)透視投影成像相機(jī)模型（cont.)左右眼視差（Parallax）為生成立體圖像，計(jì)算機(jī)必須針對(duì)同一場(chǎng)景生成兩幅不同的圖像分別按照觀察者左、右眼的位置實(shí)時(shí)繪制12立體視覺(jué)的生成與獲取立體圖像生成的照相機(jī)模型64立體視覺(jué)的生成與獲取立體視覺(jué)的捕獲必須借助于一定的觀察設(shè)備，使計(jì)算機(jī)生成的左、右眼圖像分別為觀察者的左、右眼所接收常用的立體視覺(jué)設(shè)備HMD立體眼鏡

13立體視覺(jué)的生成與獲取立體視覺(jué)的捕獲65虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備WIMP交互范式已不再適用Windows，Icons，Menus，Pointingdevices用戶將通過(guò)一系列新的交互手段，與虛擬世界中的物體進(jìn)行直接的、三維的交互三維鼠標(biāo)WAND數(shù)據(jù)手套麥克風(fēng)…14虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備WIMP交互范式已不再適用66虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備用于跟蹤用戶當(dāng)前方位的傳感器大多數(shù)具有6自由度（6-DOF）位置和方向各3自由度佩戴于用戶身體的某些部位可對(duì)相應(yīng)部位進(jìn)行跟蹤一般采用電磁技術(shù)、超聲技術(shù)、光學(xué)技術(shù)，也有基于慣性的和純機(jī)械方式的15虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備67虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備電磁式跟蹤器示例

16虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備68虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備Logitech超聲三維鼠標(biāo)

17虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備69虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備光學(xué)跟蹤器

18虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備三維定位跟蹤設(shè)備70虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備手持式交互設(shè)備Wand/Wanda美國(guó)Illonis大學(xué)EVL實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)主要用于CAVE、ImmersaDesk等虛擬環(huán)境中類(lèi)似于三維鼠標(biāo)，上有三個(gè)按鍵和一個(gè)操縱桿（Joystick）19虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備手持式交互設(shè)備71虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備手持式交互設(shè)備WiiRemote任天堂游戲主機(jī)Wii的主要控制器外形及按鈕操作與電視遙控器類(lèi)似可握持在手中，特別適合于指向、揮動(dòng)等操作

20虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備手持式交互設(shè)備72虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套附有傳感器，分布在手掌和手指的關(guān)節(jié)處，以獲取用戶手形的準(zhǔn)確信息傳感有電磁式、機(jī)械式或光學(xué)式傳感器捕獲的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)，用于控制虛擬手的運(yùn)動(dòng)21虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套73虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套傳感器的典型配置22-dof22虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套傳感器的典型配置22-dof74虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備23虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備75虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備24虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備76虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備25虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備77虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備26虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備78虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備交互設(shè)備的軟件支持硬件接口標(biāo)準(zhǔn)的串行設(shè)備接口（即RS-232）并行口其它接口（如USB或無(wú)線通訊接口）軟件接口幾乎每一種設(shè)備均未采用標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口使用各自獨(dú)有的接口控制協(xié)議或命令指令集27虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備交互設(shè)備的軟件支持79虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備交互設(shè)備的軟件支持軟件供應(yīng)商必須為每一硬件供應(yīng)商的輸入設(shè)備單獨(dú)設(shè)計(jì)應(yīng)用接口驅(qū)動(dòng)程序虛擬現(xiàn)實(shí)軟件間的區(qū)別（就交互設(shè)備而言）所能支持的輸入設(shè)備的多少設(shè)備與各自系統(tǒng)的集成方式是否有能力進(jìn)行擴(kuò)充以支持新的交互設(shè)備28虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備交互設(shè)備的軟件支持VR系統(tǒng)的主要不同之處在于系統(tǒng)與用戶之間界面基于系統(tǒng)與用戶界面劃分桌面型VR系統(tǒng)頭盔型VR系統(tǒng)基于投影顯示的VR系統(tǒng)遙在系統(tǒng)…80虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類(lèi)VR系統(tǒng)的主要不同之處在于系統(tǒng)與用戶之間界面29虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)81桌面型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)屏幕作為立體顯示載體輔以一定的聲音輸出設(shè)備、三維交互設(shè)備和立體眼鏡等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的自然擴(kuò)展具有好的性價(jià)比，但沉浸感略差30桌面型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)屏幕作為立體顯示載體82基于HMD的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)利用HMD等設(shè)備把用戶的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)對(duì)外界封閉起來(lái)用戶完全投入到虛擬環(huán)境中能提供好的沉浸感阻斷了人與人間的交流31基于HMD的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)利用HMD等設(shè)備把用戶的視覺(jué)、聽(tīng)83基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)利用大規(guī)模投影顯示設(shè)備讓用戶完全或部分融入虛擬環(huán)境沉浸式典型代表：CAVE半沉浸式典型代表：Workbench32基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)利用大規(guī)模投影顯示設(shè)備讓用戶完84基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)CAVE美國(guó)Illonis大學(xué)EVL實(shí)驗(yàn)室首創(chuàng)由3～6個(gè)投影屏幕組成正方體形狀計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生立體圖像，經(jīng)投影儀分別投射到對(duì)應(yīng)的屏幕上用戶戴著立體眼鏡站于CAVE的內(nèi)部立體眼鏡上附有6-DOF跟蹤設(shè)備對(duì)用戶頭部運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤聲音系統(tǒng)33基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)CAVE85基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)CAVE示意圖34基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)CAVE示意圖86基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)CAVE示例

35基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)CAVE示例87基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)VirtualWorkbenchTM

衛(wèi)星虛擬裝配36基于投影顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)VirtualWorkben88遙在系統(tǒng)將現(xiàn)實(shí)世界中遠(yuǎn)程場(chǎng)景與操作人員的感官直接連通，讓用戶感覺(jué)就像親臨現(xiàn)場(chǎng)一樣利用計(jì)算機(jī)圖形、人機(jī)交互、傳感器、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)遠(yuǎn)程傳感器可安裝在機(jī)器人身上機(jī)器人身上有小型攝像系統(tǒng)需感知用戶位置、動(dòng)作、語(yǔ)音等，將其傳送到遠(yuǎn)程操控遠(yuǎn)程對(duì)象用戶與遠(yuǎn)程對(duì)象進(jìn)行信息雙向交流

37遙在系統(tǒng)將現(xiàn)實(shí)世界中遠(yuǎn)程場(chǎng)景與操作人員的感官直接連通，讓89遙在系統(tǒng)示例：

Cisco遠(yuǎn)程電話會(huì)議系統(tǒng)

/dlls/2006/prod_102306b.html38遙在系統(tǒng)示例：Cisco遠(yuǎn)程電話會(huì)議系統(tǒng)http90增強(qiáng)現(xiàn)