第1章虚拟现实技术概论
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其工作原理是负责从输入设备中读取数据、访问与之任务相关的数据库，执行任务 要求的实时计算，从而更新虚拟世界的状态，并把结果反馈给（输出）显示设备。
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《
》
3.应用系统
面向不同虚拟过程的软件部分。
《
仿真动态 逻辑结构
仿真对象之间 的交互关系
二、网络检索医学虚拟现实技术的国内外发展现状，制作演讲幻灯
》
片（提升能力，学生自由选作）
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1.1
虚拟现实技术的基本概念
VIRTUAL
REALITY
《
虚拟现实（ VR)，即本来没有的事物和环境，通过各种技术虚 拟出来，让人感觉如真实的一样。 VR是建立在计算机图形学、人机接口技术、传感技术和人工智 能等学科基础上的综合性极强的高新信息技术，在军事、医学、设 计、艺术、娱乐等多个领域都得到了广泛的应用，被认为是21世纪 大有发展前途的科学技术领域。
仿真对象与用户 之间的交互关系
》
4.几何构造系统
提供了描述仿真对象的物理特性（外形、颜色、位置）的 信息，然后，虚拟现实系统中的应用系统在生成虚拟境界时， 要使用和处理这些信息。
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1.3 虚拟现实技术的原理和硬件要求
《
》
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《
》
1.4 虚拟现实技术主要应用领域
1. 产品设计与人机功效(飞机，空间站等)
《
》
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2.科学计算可视化
《
》
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2.虚拟现实的基本特征
虚拟现实最重要的特点就是“逼真”与“交互”性。
《
参与者在虚拟 世界中，有如 身临其境一样。
人仿佛置身于真实 环境中与各种物体 及现象相互作用。
》
环境中的物体和特性，按照自然规律发展和变 化，让人有如身临其境般感受视觉、听觉、触觉、 运动觉、味觉和嗅觉来自百度文库变化。
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虚拟现实的硬件要求
若想构造一个虚拟环境，在硬件 方面需要有以下几类设备的支持：
跟踪系统：用以确定参与者 的头、手和身躯的位置； 触觉系统：提供参与者感知 力与压力的反馈； 音频系统：提供立体声源和 判定空间位置； 高性能计算机处理系统：具 有高处理速度、大存储量、实 时处理等特性。 图像生成和显示系统：产生 视觉图像和立体显示。
3.虚拟组装
例如：用于核弹B-61-x 的虚拟组装系统
《
》
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4. 仿真训练
《
》
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5.娱乐
《
》
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教学 设计
本章教学设计
《
本 章 教 学 设 计
一、学习知识点制作幻灯片（参考教材、课件、网络检索）
1、典型的虚拟现实技术（沉浸型、增强型、桌面型、
分布式）；
2、虚拟现实技术在临床和生物医学的应用案例； 3、虚拟现实技术的实现工具。
1.2 虚拟现实系统的四个组成部分
效果产生器 用 户 跟踪
《
计算机接口 应 用 系 统 实 景 仿 真 器
其他输入 用户应用系统 仿真管理器
》
三维模型数据库 几何构造系统
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《
完成人与虚拟场景交互的接口装置。包括能产生沉浸 感受的各类输出装置，以及能测定视线方向和手指动作的 输入装置。 未来将会开 发出模拟味 觉和嗅觉的 》 设备，那时 虚拟现实将 “数据手 更加真实。 套”、“数 头盔式立体 显示仪等 视觉方面 立体音响、 语音识别等 听觉方面
《
虚拟仿真案例2：药物治疗肝脏疾病
》
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2.虚拟现实的基本特征
《
3I
》
由于沉浸感、交互性和构想性三个特性的英文 单词的第一个字母均为I，所以这三个特征又通常被 统称为3I特性。
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1.效果产生器
据服”、眼 球运动检测 等装置
触觉、位置感方面
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2.实景仿真器
是虚拟现实系统的核心部分，是VR的引擎。
虚拟世界中对象的几何模型 ，物理模型，行为模型的建 立和管理； 三维立体声的生成、三维场 景的实时绘制； 数据库的建立和管理等。数据 库用来存放整个虚拟世界中所 有对象模型的相关信息。
6.医学
《
虚拟现实非常适合形态学的应用，如用于教学、复杂手术 的规划、在手术过程中提供操作和信息上的辅助、预测手术 结果等。 此外，远程医疗服务也是一个很有潜力的应用领域。 》 也可以用于医学心理学，以及康复治疗。
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内容小结
《
内 容 小 结
虚拟现实目前已经成为计算机以及相关领域研究、开发
和应用的热点。本课程主要介绍了虚拟现实技术的基本概念，》 虚拟现实系统的组成，虚拟现实技术的原理、目的和实现方 法，虚拟现实技术的主要应用领域等基础知识。
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《
视、听、触觉一体化的计算机生成环境，用户
可以借助必要的装备以自然的方式与虚拟环境
》
中的物体进行交互作用和相互影响，从而获得
等同真实环境的感受和体验。
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1.虚拟现实的定义
虚拟现实就是要创建一个酷似客观环境、超越客观 时空、使人能沉浸其中、又能驾驭它的和谐人机环境， 既由多维信息所构成的可操纵的空间。
预习
知识点
预习本章第5节-医学虚拟现实技术内容，具体如下：
1. 虚拟人体； 2. 虚拟手术； 3. 虚拟内窥镜； 4. 虚拟静脉注射； 5. 虚拟康复。 要求： 以 “医学虚拟现实技术临床应用”为主题，围绕知识点制 作10分钟课堂演示幻灯片，将问题整理成课堂讨论的题目。 参考文献来源： 教科书、互联网（国内外近三年相关文献各三篇）
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》
虚拟仿真案例1：人类胚胎发育全过程
《
》
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1.虚拟现实的定义
虚拟现实 (Virtual Reality，简称 VR ) 或称 虚拟环境 (Virtual Environment)，是一种逼真的
第1章 虚拟现实技术概论
娄 岩 教授
1.1 虚拟现实技术的基本概念
提 要
1.2 虚拟现实系统的组成 1.3 虚拟现实技术的原理和硬件要求 1.4 虚拟现实技术的主要应用领域
要点
本章要点
了解虚拟现实的定义、基本特性、系统组成
《
和关键技术。
掌握虚拟现实系统的原理、实现方法和硬件
》
要求。
了解虚拟现实技术的应用领域。
《
课 后 预 习
》
本节参考文献
[1]娄岩.医学虚拟现实技术与应用[M].科学出版社,2015. [2]袁丽一,张宝运.人机自然交互支持的3D虚拟教具设计[J].系统仿真学报,2014,24(9):1973-1975,1979. [3]王广新,李立.焦虑障碍的虚拟现实暴露疗法研究述评[J].心理科学进展,2013,20(8):1277-1286.
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THANK YOU
娄 岩 中国医科大学 计算机教研室
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《
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3.应用系统
面向不同虚拟过程的软件部分。
《
仿真动态 逻辑结构
仿真对象之间 的交互关系
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》
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1.1
虚拟现实技术的基本概念
VIRTUAL
REALITY
《
虚拟现实（ VR)，即本来没有的事物和环境，通过各种技术虚 拟出来，让人感觉如真实的一样。 VR是建立在计算机图形学、人机接口技术、传感技术和人工智 能等学科基础上的综合性极强的高新信息技术，在军事、医学、设 计、艺术、娱乐等多个领域都得到了广泛的应用，被认为是21世纪 大有发展前途的科学技术领域。
仿真对象与用户 之间的交互关系
》
4.几何构造系统
提供了描述仿真对象的物理特性（外形、颜色、位置）的 信息，然后，虚拟现实系统中的应用系统在生成虚拟境界时， 要使用和处理这些信息。
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1.3 虚拟现实技术的原理和硬件要求
《
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1.4 虚拟现实技术主要应用领域
1. 产品设计与人机功效(飞机，空间站等)
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2.科学计算可视化
《
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2.虚拟现实的基本特征
虚拟现实最重要的特点就是“逼真”与“交互”性。
《
参与者在虚拟 世界中，有如 身临其境一样。
人仿佛置身于真实 环境中与各种物体 及现象相互作用。
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环境中的物体和特性，按照自然规律发展和变 化，让人有如身临其境般感受视觉、听觉、触觉、 运动觉、味觉和嗅觉来自百度文库变化。
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虚拟现实的硬件要求
若想构造一个虚拟环境，在硬件 方面需要有以下几类设备的支持：
跟踪系统：用以确定参与者 的头、手和身躯的位置； 触觉系统：提供参与者感知 力与压力的反馈； 音频系统：提供立体声源和 判定空间位置； 高性能计算机处理系统：具 有高处理速度、大存储量、实 时处理等特性。 图像生成和显示系统：产生 视觉图像和立体显示。
3.虚拟组装
例如：用于核弹B-61-x 的虚拟组装系统
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4. 仿真训练
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5.娱乐
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教学 设计
本章教学设计
《
本 章 教 学 设 计
一、学习知识点制作幻灯片（参考教材、课件、网络检索）
1、典型的虚拟现实技术（沉浸型、增强型、桌面型、
分布式）；
2、虚拟现实技术在临床和生物医学的应用案例； 3、虚拟现实技术的实现工具。
1.2 虚拟现实系统的四个组成部分
效果产生器 用 户 跟踪
《
计算机接口 应 用 系 统 实 景 仿 真 器
其他输入 用户应用系统 仿真管理器
》
三维模型数据库 几何构造系统
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完成人与虚拟场景交互的接口装置。包括能产生沉浸 感受的各类输出装置，以及能测定视线方向和手指动作的 输入装置。 未来将会开 发出模拟味 觉和嗅觉的 》 设备，那时 虚拟现实将 “数据手 更加真实。 套”、“数 头盔式立体 显示仪等 视觉方面 立体音响、 语音识别等 听觉方面
《
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2.虚拟现实的基本特征
《
3I
》
由于沉浸感、交互性和构想性三个特性的英文 单词的第一个字母均为I，所以这三个特征又通常被 统称为3I特性。
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2.实景仿真器
是虚拟现实系统的核心部分，是VR的引擎。
虚拟世界中对象的几何模型 ，物理模型，行为模型的建 立和管理； 三维立体声的生成、三维场 景的实时绘制； 数据库的建立和管理等。数据 库用来存放整个虚拟世界中所 有对象模型的相关信息。
6.医学
《
虚拟现实非常适合形态学的应用，如用于教学、复杂手术 的规划、在手术过程中提供操作和信息上的辅助、预测手术 结果等。 此外，远程医疗服务也是一个很有潜力的应用领域。 》 也可以用于医学心理学，以及康复治疗。
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内容小结
《
内 容 小 结
虚拟现实目前已经成为计算机以及相关领域研究、开发
和应用的热点。本课程主要介绍了虚拟现实技术的基本概念，》 虚拟现实系统的组成，虚拟现实技术的原理、目的和实现方 法，虚拟现实技术的主要应用领域等基础知识。
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视、听、触觉一体化的计算机生成环境，用户
可以借助必要的装备以自然的方式与虚拟环境
》
中的物体进行交互作用和相互影响，从而获得
等同真实环境的感受和体验。
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1.虚拟现实的定义
虚拟现实就是要创建一个酷似客观环境、超越客观 时空、使人能沉浸其中、又能驾驭它的和谐人机环境， 既由多维信息所构成的可操纵的空间。
预习
知识点
预习本章第5节-医学虚拟现实技术内容，具体如下：
1. 虚拟人体； 2. 虚拟手术； 3. 虚拟内窥镜； 4. 虚拟静脉注射； 5. 虚拟康复。 要求： 以 “医学虚拟现实技术临床应用”为主题，围绕知识点制 作10分钟课堂演示幻灯片，将问题整理成课堂讨论的题目。 参考文献来源： 教科书、互联网（国内外近三年相关文献各三篇）
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虚拟仿真案例1：人类胚胎发育全过程
《
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1.虚拟现实的定义
虚拟现实 (Virtual Reality，简称 VR ) 或称 虚拟环境 (Virtual Environment)，是一种逼真的
第1章 虚拟现实技术概论
娄 岩 教授
1.1 虚拟现实技术的基本概念
提 要
1.2 虚拟现实系统的组成 1.3 虚拟现实技术的原理和硬件要求 1.4 虚拟现实技术的主要应用领域
要点
本章要点
了解虚拟现实的定义、基本特性、系统组成
《
和关键技术。
掌握虚拟现实系统的原理、实现方法和硬件
》
要求。
了解虚拟现实技术的应用领域。
《
课 后 预 习
》
本节参考文献
[1]娄岩.医学虚拟现实技术与应用[M].科学出版社,2015. [2]袁丽一,张宝运.人机自然交互支持的3D虚拟教具设计[J].系统仿真学报,2014,24(9):1973-1975,1979. [3]王广新,李立.焦虑障碍的虚拟现实暴露疗法研究述评[J].心理科学进展,2013,20(8):1277-1286.
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娄 岩 中国医科大学 计算机教研室