虚拟现实技术综述范文1
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虚拟现实技术综述范文2
【关键词】虚拟；医学；解剖实验；关键方法；三维图像重建技术
一、虚拟医学解剖实验概述
所谓虚拟医学解剖实验是指利用虚拟现实技术模拟解剖试验的过程，创建一种模拟现实环境的多维信息空间，通过这一空间获取与实际医学解剖实验接近或一致的信息。虚拟医学解剖实验的实现需要综合应用多种技术，包括计算机图形学技术、多媒体技术、人工智能技术、仿真技术、计算机网络技术、多传感技术、并行处理技术等。利用虚拟医学解剖实验室能够对虚拟的标本进行无限次的手术练习，且不受场地、温度等多种因素的限制。若制作的标本仿真度够高，还可用于大型医疗科研项目，其所具有的优越性是不可估量的。虚拟标本仿真度的高低主要由三维图像重建技术决定，因此三维图像重建技术是虚拟医学解剖实验的关键方法[5]。
二、虚拟医学解剖实验关键方法
—三维图像重建的原理三维图像重建这一词汇并不陌生，医疗领域的放射性检查中常应用这一词汇。所谓三维重建是指三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型。该种技术主要依赖计算机和图像处理技术实现，是在计算机中建立、表达客观世界的关键性技术。三维图像重建技术在虚拟医学解剖实验中的应用需要基于LabView平台获取最佳应用效果。现阶段，大部分三维精确重建算法均是以FDK算法为基础算法进行计算得到的，重建原理结合图1进行分析。图1为锥束圆形的扫描轨迹，其中x轴、z轴、y轴分别用于描述扫描区域做标记，u轴和v轴用于描述探测器投影数据坐标系，t轴和s轴用于描述射线源坐标系。以z轴为旋转中心轴进行旋转，s轴会一直经过射线源的中心，并与探测器平面保持垂直关系。为了方便极端，根据集合比例将探测器投影数据转换为经过原点O的平面投影数据，基于FDK算法的三维图像重建需要进行滤波和反投影的计算。滤波的计算公式为：滤波=aa2+b+c姨d•h（e），其中a为射线源中心与原点之间的距离，b和c均为旋转角夼下的投影，d为旋转角夼下的滤波投影数据，h(e)为卷积函数。反投影计算公式为：反投影（f(x,y,z)=2π0乙u2P(p,q)a），其中(p,q)用于描述重建体素点在滤波投影平面上的反投影点位置。
三、三维图像重建技术的应用
三维图像重建技术的应用主要包括两部分，分别为建立虚拟模型和制作虚拟模型，以简单的形体为例，可直接建立整体的三维模型，然后对各个剖切面进行处理，形成一个复杂的组合体。之后借助三维CAD设计虚拟模型的各个部分。本文以人的手臂为例，分析三维图像重建技术的实际应用，具体步骤如下：（1）首先建立一个整体三维模型，然后以剖切面为界限对各个部分进行处理，分别创建组成部分。（2）完成模型建立后使用三维CAD设计软件的输出插件功能生成VRML文件，将三维模型建好后在三维CAD设计软件中应用输出插件导出1wrl格式的文件，与VRML问卷和HTML文件基本相似，并用文本文件对场景和链接进行描述。（3）在VRMLPad中打开查看上一步骤导出的源代码，使用VRMLPad自带的文件压缩功能对文件进行优化压缩，得到人体手臂三维模型。（4）应用VRML的设计交互功能，通过VRML的脚本节点Script对场景对象进行定义和改变。脚本节点Script包括一个Java文件，在脚本节点Script初始化时应用，当收到事件指令后将执行相应的函数，该函数能通过常规的机制发送事件指令或直接向脚本节点Script指向的节点发送事件，最终通过双击“shoubi.1wrl”文件，之后可借助VRML浏览器浏览“shoubi.1wrl”文件。至此，完成了三维图像重建技术在虚拟医学解剖实验中的一次应用。
四、结论
综上所述，三维图像重建技术作为虚拟医学解剖实验的关键方法，能够将大量解剖学知识直接表现出来，使抽象的解剖学概念更加直观化、形象化，不仅能够节约昂贵的实验动物和人体标本，还能提高解剖实验过程的灵活性，避免真实解剖实验研究过程中存在的风险事件。但其也存在一些应用弊端，如在解剖实验教学中的应用，可能会导致学生缺乏对解剖基本技能的重视，忽视相关仪器的使用规范。因此，建议我国医疗领域和高等医学院校合理应用该项技术。
作者:张雷 李斌 单位:张家口学院
参考文献
[1]李一帆,杨茂有,尚云龙等.三维虚拟数字化可视人体在解剖教学中的应用[J].解剖学研究,2012.
虚拟现实技术综述范文3
【关键词】虚拟技术；建筑规划；应用探析
建筑方面规化的发展，属于静态到动态的演变阶段。其从2D的平面图向3D三维效果进行转化，最终形成4D的虚拟技术。虚拟技术合理的应用到建筑的规划中，能够将虚拟的环境真实化。在建筑规划方面体验时间和空间的转化，发挥其最大的作用，这也是日后发展的基本趋势。
1虚拟技术的分析
虚拟技术属于将现实加以虚拟的技术，也可以叫做灵境技术，为18世纪末引进并广泛应用的综合性的技术，这方面的技术主要通过虚拟的信息将世界作为主体，获取世界观和体系方面的新型技术。虚拟方面的技术，属于综合信息的技术，其涉及的内容较广。如图形、多媒体和仿真方面的技术、以及人工智能方面的技术等。其通过设置一个合理的环境进行模拟，然后以头盔和手套等传感方面的技术及声像方面的技术，加以实行契合环境方面能够进行自然的交互工作。这样来讲，不但能够增添用户的真实感受，同时能够达到一定的仿真感受，不会受到空间和时间方面的影响，充分的体验现实世界的感受。虚拟技术包括：沉浸、交互及构想几个特征。
2虚拟技术的应用探析
虚拟技术于18世纪被广泛的应用到城市的规划工作，设备制造和生产，以及特殊的实践工作等。现阶段，一般应用于开发的初级阶段，但这方面的技术并不完善。虚拟方面的技术，参与建筑规划的过程，很大程度会对空间的效果造成一定影响。其具有一定的速度，能够在第一时间对以往的规划进行合理的设计。比如水立方的工程项目中，具有相关的数据库，项目中可将全部的施工项目的材料方面的资料加以合理的抽取。与此同时，试图在其他方面合理的运用，三维方面的技术，需不断加以对其的探析，但仍存在一定的难度。
2.1处理时空的限制
以往的二维、三维不能够满足空间和时间转换的需求，但是虚拟方面的技术能够有效的处理上述两方面所形成的限制。若想确保其能有效的对建筑进行合理的规划，通过二维和三维静态的相关图像进行规划，是不能够满足具体的标准。仅通过人为的方式加以时间的运动，确保不同情况下，虚拟技术的成功应用，可以帮助观看者进行3D体验，对于建筑空间的所要传达的层次感，应达到身临其境的感受。对于建筑而言，其各种表现图和设计图对于建筑自身的各种环境不能进行直观的表现，虚拟技术的应用能够很好的对于这一方面内容进行补充。用户通过虚拟技术的应用，能很好的进行自由选择，对建筑进行浏览式的观看，更容易从整体观看规划项目的全貌及内部空间，增加空间体验。而以现代建筑的层面来讲，会随着建筑规模的增加，人们越来越难看到建筑的全貌，很多建筑之中，独具匠心的设计也不能进行充分的体现，这对于现代建筑方面来讲，艺术性和美学性均都不能得到很好的展现。例如，某大型博物馆，进行各种精心的设计，但是因为需要容纳的场景较多，所以建筑楼层设计的比较丰富，有些空间尺度较大，人们无法通过对博物馆游玩，确定博物馆的整体面貌。如果在博物馆内设置虚拟技术的应用展台，游客就可以通过虚拟技术对整个博物馆进行大致的了解，对建筑的一些艺术表现有提前的意识，在游玩的时候可更加尽兴的观看。由此可见，合理的应用虚拟技术，能有效的提高建筑的美学性能，帮助建筑适用人群，更加直观的了解建筑的整体面貌，同时能够更加直观的对建筑内部构造进行了解。对建筑自身来讲，或者建筑使用的人群来讲，可以实现了双赢的局面。
2.2采用虚拟技术，提升业主认识
在当前的建筑规划方案沟通上，主要是以设计师为主，设计师通过自己的理解方式对建筑主体规划形成初步印象，设计出规划效果图，之后给业主阅览，取得业主认同。但往往设计规划效果图都具备一定的专业性，业主并不一定具备相关的专业素养。在业主查看设计图纸时很难在设计规划中高明地方获得业主的认可，甚至业主都无法发现设计师的高明设计。因此，如果业主不能够认同规划的效果图，设计师就需要重新根据业主要求对设计进行修改，甚至重新开始设计，这种多次返修、渲染的建筑设计图还需要进行文字说明补充，保证业主查看时能够容易看懂。这样在很大程度上增加了设计师的劳动强度和工作成本，并且耗费设计师和业主双方的时间和精力。在建筑设计规划过程中，合理利用虚拟技术，通过虚拟技术，使业主置身与规划设计当中，任由业主在场景中行走观察，充分体验设计规划中的每个细节场景。使业主充分了解设计规划尺寸，结合设计需求判断尺寸是否合适，并按照虚拟场景查看建筑发挥功能是否符合需要。通过应用虚拟技术而建立起来的建筑规划模型，在高仿真性能方面效果突出，业主可以全方位体会把握建筑的整体规划设计，并随时同设计师沟通交流，提出针对性意见，设计师结合业主要求和协商内容，随时对意见进行修改调整，操作省时省力，并能获得业主的满意，提高了设计效益。
2.3虚拟技术的应用，控制建筑规划方面的风险
虚拟技术的采用，主要建立于成功的数据库建立之上。数据库通过对于施工地点信息和建筑信息的采集，可以进行有效的建筑模拟。针对于现代建筑而言，建筑需要提供的性能越来越多。与此同时，其自身的功能性和美观性均能够得到时展的需求。对于设计方面的人员而言，虚拟方面的技术合理的应用，可有效的规避平面作图方面的问题。平面作图在设计的过程，极有可能不能够有效的处理一些特殊的地貌。然而，虚拟方面的技术，能成功对于这些地貌条件加以表现，帮助设计人员进行补充。完成设计并以虚拟技术进行展现，及时对建筑内各方面问题加以纠正，包括建筑的尺寸、色彩，以及整体风格等，需及时做好沟通方面的工作，对于其产生的问题同样可以作以规避。所以，虚拟方面的技术合理的应用于建筑规划工作，能够从根本上避免一些规划只是注重平面设计产生的风险，帮助工程设计方面的人员和施工单位，对整体建筑能够更全面的加以了解和掌握。
3结语
综上所述，虚拟方面的技术在规划的过程，还属于初步的时期。因此，相关的工作人员还需要结合实际情况，加以合理的分析，进而发挥虚拟技术最大的功效，确保建筑规划更加合理、符合科技发展需求。
参考文献：
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虚拟现实技术综述范文4
关键词：计算机 虚拟制造技术 现代制造业 应用
中图分类号：G623.58 文献标识码：A 文章编号：
前言
所谓的虚拟制造,目前还没有统一的定义标准,但综合地讲,虚拟制造可定义为是利用仿真与虚拟现实技术,在高性能计算机及高速网络的支持下,采用群组协同工作,通过模型来模拟和预估产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题,实现产品制造的本质过程,包括产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验,并进行过程管理与控制。
一、虚拟制造的关键技术
虚拟制造是一种新的制造技术,它以信息技术、仿真技术和虚拟现实技术为支持。虚拟制造技术涉及面很广,诸如环境构成技术、过程特征抽取、元模型、集成基础结构的体系结构、制造特征数据集成、多学科交驻功能、决策支持工具、接口技术、虚拟现实技术、建模与仿真技术等。其中后3项是虚拟制造的核心技术。
1、建模技术
虚拟制造系统VMS (VirtualManufacturing System)是现实制造系统RMS(RealManufacturing Systern)在虚拟环境下的映射,是RMS的模型化、形式化和计算机化的抽象描述和表示。VMS的建模应包括:生产模型、产品模型和工艺模型的信息体系结构。
(1) 生产模型可归纳为静态描述和动态描述2 个方面。静态描述是指系统生产能力和生产特性的描述。动态描述是指在己知系统状态和需求特性的基础上预测产品生产的全过程。
(2) 产品模型是制造过程中,各类实体对象模型的集合。目前产品模型描述的信息有产品结构明细表、产品形状特征等静态信息。而对VMS来说,要使产品实施过程中的全部活动集成,就必须具有完备的产品模型,所以虚拟制造下的产品模型不再是单一的静态特征模型,它能通过映射、抽象等方法提取产品实施中各活动所需的模型。
(3) 工艺模型将工艺参数与影响制造功能的产品设计属性联系起来。以反应生产模型与产品模型之间的交互作用。工艺模型必须具备以下功能:计算机工艺仿真、制造数据表、制造规划、统计模型以及物理和数学模型。
2、仿真技术
仿真就是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型,然后在分析的基础上运行此模型,从而得到系统一系列的统计性能。由于仿真是以系统模型为对象的研究方法,而不干扰实际生产系统,同时仿真可以利用计算机的快速运算能力,用很短时间模拟实际生产中需要很长时间的生产周期,因此可以缩短决策时间,避免资金、人力和时间的浪费。计算机还可以重复仿真,优化实施方案。
仿真的基本步骤为:研究系统收集数据建立系统模型确定仿真算法建立仿真模型运行仿真模型输出结果并分析。
产品制造过程仿真,可归纳为制造系统仿真和加工过程仿真。虚拟制造系统中的产品开发涉及到产品建模仿真、设计过程规划仿真、设计思维过程和设计交互行为仿真等,以便对设计结果进行评价,实现设计过程早期反馈,减少或避免产品设计错误。加工过程仿真,包括切削过程仿真、装配过程仿真,检验过程仿真以及焊接、压力加工、铸造仿真等。目前上述两类仿真过程是独立发展起来的,尚不能集成,而VM中应建立面向制造全过程的统一仿真。
3、虚拟现实技术VRT(Virtual Reality Technology)
虚拟现实技术是为改善人与计算机的交互万式,提高计算机可操作性中产生的,是人的想象力和电子学等相结合而产生的一项综合技术,它综合利用计算机图形系统,各种显示和控制等接口设备及多媒体计算机仿真技术,在计算机上生成一种特殊的、可交互的三维环境(称为虚拟环境) ,虚拟现实系统VRS(Virtual Reality Systern)包括操作者、机器和人机接口3个基本要素,用户可以通过各种传感系统与这种环境进行自然交互,使人产生身临其境的沉浸感觉。它不仅提高了人与计算机之间的和谐程度,也成为一种有力的仿真工具。利用VR系统可以对真实世界进行动态模拟,计算机能够跟踪用户的交互输入,并及时按输入修改虚拟环境,使人产生身临其境的感觉,充分发挥用户的想象力。交互性、沉浸性和想象力是VR系统在人—机关系上的基本特征。这3个特征充分反映了人的主导作用:从过去只能从外部观看计算机的处理结果,到能沉浸到计算机创建的环境中去;从只能通过键盘、鼠标同计算机环境中单维数字化信息发生交互作用,到有可能从定性和定量综合的环境中得到感性和理性的认识,让用户沉浸其中,以获取知识和形成新的概念。
二、虚拟制造技术在制造业中的应用
虚拟制造技术在制造业中的应用:机床是制造业的主要生产设备,制造业中许许多多产品的零件都直接或间接地经过机床加工。随着社会的进步,人们对各类产品的要求也越来越高,像汽车这样大批量生产的产品,也要求其个性化,因此不能采用传统的刚性生产线,要考虑适当的柔性。一些个批量生产的产品,其复杂度要求和精度要求也使通用机床难以胜任。相比之下数控机床恰恰满足了这些要求。基于虚拟制造技术的数控机床设计方法不仅能在各种虚拟环境中真实地模拟机床和的运动,并对其在各种工况下的运动和受力情况进行仿真分析,观察并实验机床各组成部件的相互运动情况,以此来修改设计上的缺陷,这样对整个系统进行不断改进,直至获得最优化设计方案,不但可以缩短开发周期,而且设计质量和效率得到了提高。这种设计方法将逐渐被企业所采用。
吊具在机械、有色金属、冶金行业中已得到广泛应用,但在实际开发设计中,由于不同用户根据自身需求对产品提出了不同指标、性能等诸多方面的设计要求,从而使设计单位重复工作多,工作任务量大,同时在关键结构技术及改造也有一定的难度。对于大型吊具的设计,引入虚拟制造技术,可以大大提高设计效率、优化设计质量。
三、虚拟制造技术应用现状
1、产品的外形设计:采用虚拟现实技术的外形设计,可以进行复杂的造型设计, 并对其参数可随时修改、评测。它可以直接用于装配、仿真和加工。
2、产品的布局设计:在复杂产品的布局设计中, 通过虚拟现实技术可以直观地进行设计, 避免可能出现的干涉和其它不合理问题。
3、产品的运动和动力学仿真:产品设计必须解决运动构件工作时的运动协调关系, 运动范围设计, 可能的运动干涉检查, 产品动力学性能、强度、刚度等。
4、热加工工艺模拟:利用数值模拟和物理模拟方法,对金属材料热成形过程和材料成形过程进行动态仿真,预测不同条件下成形的材料的组织、性能及质量, 进而实现热成形件的质量与性能的优化设计。
5、加工过程仿真:产品设计的合理性、可加工性、加工方法, 机床和工艺参数的选用, 以及加工过程中可能出现的加工缺陷等, 这些问题需要经过仿真、分析与处理。
6、产品装配仿真:机械产品的配合性和可装配性是设计人员常易出现错误的地方, 以往要到产品装配的时候才能发现, 但采用虚拟制造技术可以在设计阶段就对产品进行装配, 发现装配问题可进行修改,确保设计的准确。
7、虚拟样机与产品工作性能评测:在虚拟制造中可以模拟出产品的使用情况, 对存在问题的地方进行修改,提高产品一次试验成功率。
8、企业生产过程的仿真与优化:产品生产过程的合理制定、工厂人力资源、制造资源的合理配置, 对缩短生产周期和降低成本有更大影响。
结束语
虚拟制造（Virtual Manufacture) 出现于上世纪90 年代，是以计算机软硬件技术及网络技术的迅速发展为基础的一种全新的制造体系和模式。作为一种先进的制造模式，虚拟制造的应用范围必然会不断扩大，给更多的企业带来更大的收益。
参考文献
[1] 刘蓓华.虚拟制造技术在我国的发展现状及策略研究[J]. 商场现代化. 2009(04)
[2] 朱焕立,李响.虚拟制造技术的产生、应用及研究现状[J]. 科技风. 2009(06)
虚拟现实技术综述范文5
关键词：虚拟现实技术；实训；教育教学
前言
随着科学技术的迅猛发展，新的教学手段不断涌现，继多媒体技术之后，教学技术领域又出现一种新型教学媒体，它就是虚拟现实技术。虚拟现实技术是近几年来国内外科技界关注的一个热点，它的兴起，为人机交互界面的发展开创了新的研究领域，为各类工程的大规模数据可视化提供了新的描述方法。
目前，虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、医学实习、军事训练、建筑设计、教育培训等众多领域。以计算机仿真和数控加工技术为基础，利用计算机来模仿真实的数控设备工作环境，形成了虚拟数控技术，如将其应用于实训教学上，必将对整个教学产生深远的影响。
1. 虚拟现实技术简述
虚拟现实技术，简单地说，就是借助于计算机技术及硬件设备，实现一种人们可以通过视、听、触、嗅等手段所感受到的虚拟幻境。虚拟现实作为一项尖端科技，它集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，由计算机图形构成三维数字模型，并编制到计算机中去生成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境，提供给人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式。虚拟现实的最大特点是用户可以用自然方式与虚拟环境进行交互操作，改变了过去人类除了亲身经历，就只能间接了解环境的模式，从而有效地扩展了人们的认知手段和领域。
2. 我校虚拟现实技术发展现状
2008年完成基于VR(虚拟现实技术)的汽车发动机模拟训练系统。2009年完成基于VR(虚拟现实技术)的精雕数控机床模拟训练系统。两套系统目前已应用到实际教学当中。极大地提高了专业课的教学效果，受到了师生的一致好评。
3. 虚拟现实技术在教育教学中的现实意义
3.1虚拟现实技术开创了全新的学习场景――彻底打破空间、时间的限制
利用虚拟现实技术，可以彻底打破空间的限制，学生可以进入物体的内部进行观察，如学生可以进入虚拟的分子、原子、航天工作站等内部，考察物体内部的工作情况。虚拟技术还可以突破时间的限制，一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟现实技术，可以在很短的时间内呈现给学生观察。虚拟制造技术还可以应用计算机、交互外设及软件来构建一个虚拟的生产环境，使学生能如同在制造现场一样，与荧屏上出现的制造过程进行自由交流。基于网络的虚拟现实技术为学习者提供了全新的学习场景，构造出开放性的教学环境。
3.2虚拟现实技术提供了崭新的教学手段――构建实物虚化、虚物实化的方法
通过虚拟现实、多媒体、网络等技术的综合应用，可在课堂和实验室中展现在传统的教学模式中无法实现的教学过程。虚拟现实技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟和虚物实化，通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。虚拟现实系统可以进行实物虚化，虚拟各种人物，创建虚拟课堂，在虚拟的课堂气氛中，学生可以与虚拟的教师、学生一起交流讨论，开展启发式教学。运用虚拟现实技术，还可以使学生通过在虚拟场景的身临其境和自主控制的人机交互，由视、听、触、觉获取外界的反应，通过学生自我组织，制定并执行学习计划，进行自我评价，开展适应式学习。还可通过小组或团队的形式，组织学生进行学习，成员间共享成果，开展协作式教学。
3.3虚拟现实技术变革了传统实训方式
运用虚拟现实技术，突破传统实训室的限制，使每一位学习者都可以根据自己的学习特点，在自己方便的时间通过计算机自由地选择适合的学习训练内容，按照适合于自己的方式和速度进行学习，这种探索性的学习，模拟训练有利于激发学生的创造性思维，使学习者在具体情境中通过主动的探索获得知识，从而提高学习者的动力。虚拟实训环境大大增加了实训时间和内容，减少了实际实训的耗材及实训环节中的危险性。
3.4虚拟现实技术丰富了课堂教学内容
利用虚拟现实技术，可丰富教学内容，将实验、实训等技能训练搬到课堂中进行，由于这些虚拟的训练系统无任何危险，学生可以反复练习，直至掌握操作技能为止。应用虚拟现实技术，还可恰如其分地演示一些复杂的、抽象的、不宜直接观察的自然过程和现象，全方位、多角度地展示教学内容。利用计算机多媒体技术，制作各种仿真课件，创设所需要的某种虚拟情景，让学生进行模拟实验，从而极大丰富课堂的教学内容。
3.5虚拟现实技术节约了有限的教育成本――开展虚拟实验、进行虚拟生产
虚拟各种实验设备、实训环境和操作过程，使大多数课程可以在虚拟实验室中进行，大多数的技能可以在虚拟实训车间中进行训练，从而不必购置昂贵的实验实训设备。可以在节约大量昂贵的仪器设备费用的前提下，解决在教学中，因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因而无法进行的教学实验，虚拟训练又可避免实验实训设备的损坏、训练材料的消耗等问题，从而有效节约教育成本。
4. 虚拟现实技术在教育应用中存在的问题及展望
可以预测，随着经济和技术的不断发展，虚拟现实技术将日益广泛地应用于教育教学领域。但目前的虚拟现实技术还存在一定的问题，主要表现在：
4.1虚拟环境与真实生产的差异
学生在虚拟的环境中学习，与在真实的生产中训练毕竟不同，因为如果仅考虑交互的真实性，那么无论如何身临其境，真正动手操作机器的效果要强于任何媒体教学。因此，虚拟现实技术不能完全代替具体真实的操作，它只能在一定程度上代替某些实验，而不能完全代替实践教学，尤其不能代替有创造性目的的试验。
4.2虚拟现实的效果还有待加强
虚拟现实的表示侧重于几何表示，缺乏逼真的物理、行为模型，虚拟现实技术在感知方面，视觉合成研究的较多，听觉、触觉关注较少，真实性与实时性不足，其虚拟的效果还需要进一步加强。
4.3硬件环境还有待提高
与虚拟现实技术相关的设备普遍存在使用不方便，效果不佳等情况，难以达到虚拟现实系统所需的要求，如中心计算机的处理速度还不足于满足在虚拟世界中巨大数据量处理实时性的需要，对数据存储能力也不足，基于嗅觉、味觉的设备还没有成熟及商品化。硬件设备品种有待进一步扩展。
4.4实现成本问题还有待降低
虚拟现实系统应用的相关设备价格也比较昂贵，且这些设备局限性很大，需要进一步发展其结构和制造技术，使其轻巧化和降低成本，才能更有利于推广应用。
虚拟现实技术作为一种新型的教学媒体，目前已引起教育界的极大关注。随着计算机技术的发展，虚拟现实的硬件与软件成本的逐渐降低，这种新的教学媒体必将广泛应用于教育教学中，最终在现代教育领域中发挥其重要作用。
参考文献：
虚拟现实技术综述范文6
[关键词]虚拟仿真;实验教学;轨道交通;三位一体;一纵四横;三层六型
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.20.157
[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2015）20-0-02
1 研究背景
随着我国高速铁路的迅猛发展以及“高铁出海”战略的提出，社会对轨道交通类人才的需求急剧增加。因此，为相关行业培养和培训技术人才和熟练技工的需求也日趋紧迫。地处淮海经济区和铁路交通枢纽（徐州）的江苏师范大学，立足于为区域经济社会发展提供技术人才和科技服务，加快了轨道交通类专业人才的培养，在理论教学的同时，也注重对学生的实验教学。
实验教学是理论教学的延续，学生通过亲历实验过程，能够加深对理论教学的理解，有助于对课堂教学知识的消化和吸收。实验室建设是实验教学的重要平台和保障基础，可以提升学科专业水平，提高人才培养质量。
目前，我国轨道交通专业实验教学和实践培训存在如下问题：真实平台设备价格高昂，占地面积大，难以同时实现多人的标准化实训和考核;对涉及不可逆的操作，极端的环境，不可控天气条件的运行状况无法进行真实教学和研究。然而，基于虚拟仿真技术的实验教学方法具有投资少、安全性高、拓展性强的优点，可为轨道交通专业实验教学的开展提供有力支持。
2 虚拟仿真技术概述
虚拟仿真技术是以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托，用一个虚拟的仿真系统来模仿真实系统的技术。虚拟仿真实验教学中心是通过虚拟仿真技术，模拟真实的实验设备和实验场景，使学生通过人机交互的方式在模拟的实验场景、实验设备中开展相关实验，达到在虚拟现实环境中，完成各种实验教学活动的目的。它是虚拟仿真技术、计算机技术和专业理论知识等多学科融合的结晶。在实验教学中引入虚拟仿真技术，具有以下几点优势：第一，虚拟实验设备可以代替昂贵的真实设备，同时节约实验室用地，降低实验室建设成本，有利于缓解经费紧张压力;第二，仿真实验的引入突破了实验时间、空间的限制，有利于实验教学的开展和实验设备的利用，进而有利于推进实验教学的改革;第三，虚拟仿真技术可为实验教学提供良好的环境，有利于学生创新能力的培养;第四，虚拟仿真技术使得实验环境更接近现实，有利于缩短学生进入相关行业的适应期。
3 构建虚拟仿真实验教学平台
根据教育部公布的“十二五”发展规划，工程实验室应在信息集成技术、虚拟仿真技术和智能制造技术等方面寻求突破，并大力推广和应用虚拟仿真技术。构建虚拟仿真实验教学平台、开展网络实验教学，不仅可以改进实验教学方法，还可以缓解实验设备和实验硬件资源不足等问题，有利于改善和提升实验教学的效果。基于此，江苏师范大学利用现有实验室条件和软件平台，积极筹划轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心的建设，主要包括“三位一体”实验平台、“一纵四横多分支”实验体系和“三层六型”实验项目。
3.1 “三位一体”实验平台
轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心的建设目标主要有三个，其一是提高学生的工程实践能力和创新能力;其二是培训职工的职业技术能力和应急处理能力;其三是提升科学研究与试验的支撑能力。因此，首先建立了实验教学虚拟仿真平台，进而搭建实践培训虚拟仿真平台，在此基础上，进一步建设了科研服务虚拟仿真平台。三部分功能互补、相辅相成，共同构成“三位一体”多功能虚拟仿真实验平台（见图1），实现了“实验教学、实践培训、科研服务”的有机融合。
图1 “三位一体”实验平台
3.2 “一纵四横多分支”实验体系
在“三位一体”多功能虚拟仿真实验平台的基础上，按照“能实不虚、虚实结合、相互补充”的原则，以专业核心课程知识点为依据，以轨道交通全过程过程操作规范为标准，以安全运行控制为要求，建设由“行车控制”“运行车辆”“牵引供电”和“运输组织”四大部分构成的“一纵四横多分支”实践教学资源体系（见图2），以满足学校、企业和区域的虚拟仿真实践教学需求，实现校内外、本地区及更广范围内的资源共享，形成虚拟仿真实验教学中心的可持续发展。
图2 “一纵四横多分支”实验体系
3.3 “三层六型”实验项目
根据教育部高等学校本科专业课程实验设置要求，轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心将虚拟仿真实验分为基础层、应用层、提高层三个层次，包含验证型、演示型、综合型、设计型、科研型、创新型六种实验类型。其中，教学虚拟仿真实验属于基础层，注重专业知识基本原理的理解和验证，有验证型、演示型仿真实验项目46个;实践培训虚拟仿真实验属于应用层，注重专业知识的综合应用，培养学生的工程实践能力，提高职工的专业技能与职业素质，共有综合型、设计型项目42个;科研服务虚拟仿真属于提高层实验，共有科研型、创新型项目14个，全部面向学生、教师、轨道交通相关企业和相关科研院所开放，注重研究能力和创新能力的提升。
4 结 语
虚拟仿真实验教学中心作为高校实验教学的一个发展方向，以其依托的虚拟现实技术、网络技术、仿真技术和专业知识，拥有了传统实验室难以具备的优势：建设维护成本低，平台扩展性好，利用效率高等。轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心的建设，充分利用了上述优点，改进了本学科本专业的实验室布局和结构，搭建了“三位一体”虚拟仿真实验平台，形成了“一纵四横多分支”的实验体系，开发了“三层六型”实验项目。通过虚拟仿真实验教学中心的建设和实验教学方法的改革，希望能够提高学生的创新能力和实践动手能力，提升相关企业职工技能培训的效果，进而为高校实验教学的改革和创新提供一定的参考和借鉴。
主要参考文献
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