虚拟现实技术的应用

1、正如情境认知与学习理论所指出的，知识的建构与某一特定、真实的情境相联系，随情境的变化而发生改变。因此，要强调学习环境与学习情境的联通性。

2、很多医科实习生都会有“急诊室中的现实与教室里的课程大不相同”的困惑。

3、同时，在设计初期，设计师可以将自己的想法通过虚拟现实技术模拟出来，可以在虚拟环境中预先看到室内的实际效果，这样既节省了时间，又降低了成本。

4、在作战阶段，采用基于VR技术研制的分析类仿真系统可以为指挥员制定的决策方案进行反复的模拟仿真分析，以提供最佳的作战方案选择。分析类仿真系统不仅能够提供逼真的三维战场环境，而且还能够对指挥员制定的决策方案的执行结果进行直观的可视化展现，使指挥员能够一目了然地了解决策方案可能出现的一系列后果，从而为指挥员选择和制定高质量的决策方案提供参考。 近些年来，美军着眼于其所面临的现实威胁和信息化战争的时代特征，先后研制了一系列大规模诸军兵种联合作战分析类模拟系统，如JWARS(JointWarfareSystem)(该系统已于2006年8月更名为JointAnalysis,System，JAS)、JMASS(JointModelingandSimulationSystem)、NETWARS、WARSIM2000等，并在这些系统的支持下进行了一系列的大规模联合军事演习，为美军的21世纪军事转型研究和军事理论创新提供了强有力的支持。 

5、而且，主刀医生们在手术前，也可以建立一个病人身体的虚拟模型，在虚拟空间中先进行一次手术预演，这样能够大大提高手术的成功率，让更多的病人得以痊愈。(虚拟现实技术的应用)。

6、拍摄记录得到的场景是现实中存在的，效果更为真实，可以利用普通相机、全景相机或光场相机进行，普通相机拍摄的照片往往需要通过Pano2VR、PTGui等软件制作出全景图才可进一步利用；

7、博士生导师，高等学校文科计算机课程教学指导委员会副主任委员。承担多项与虚拟现实相关的国家计划项目。

8、医学专家们利用计算机，在虚拟空间中模拟出人体组织和器官，让学生在其中进行模拟操作，并且能让学生感受到手术刀切入人体肌肉组织、触碰到骨头的感觉，使学生能够更快的掌握手术要领。

9、真实图像建模以拍摄得到的数码照片为基础，利用RealityCapture、AgisoftPhotoscan等软件建立三维模型，理想情况下建模精度可达到厘米级(12-13)；

10、由此可见，VR技术并不适合于所有的学习者和课堂，因而不能在教学实践中盲目地应用，应该根据教学系统所设计各要素的不同特征，进行科学合理的教学设计。

11、美国陆军正在使用类似于“星际旅行”样式的虚拟现实技术，辅助设计未来作战车辆。坦克机动车辆与武器局武器研究发展与工程中心负责虚拟样机的官员在评价这种技术时说：“我们把士兵置于这种虚拟环境中并使他们感觉是在一辆真实的车辆里，我们不必去制造任何硬件样机,这种技术一旦研制成功，我们不但能在计算机上设计战车，而且还能设计武器系统和其它装备。这样，我们不仅能使发展武器的时间缩短数年，还能为我们节约数百万美元的研究发展费用”。

12、第学习环境层面：VR对教师参与与否条件下学习效果的影响，存在显著差异，在没有教师参与时，VR对学习效果的促进作用更为显著；VR对不同反馈形式的学习效果影响，存在显著差异，视觉线索相对最差，详细解释在陈述性知识学习任务中效果最优，正误反馈在程序性知识学习任务中效果最优。

13、研究结果表明，基于VR技术的教学对整体学习效果，产生了中等程度的正向影响，促进了学习者学习效果的提升。文中还结合教学设计的基本要素深度，剖析了VR技术在教学目标(学习结果、知识类型)、学习者特征(学段、先前经验水平)、教学形式(呈现、练习、独立)、学习环境(教师参与、反馈形式)和教学评价(立即测试、延迟测试)各教学设计要素层面上，对学习者学习效果影响的差异，并得出如下研究结论：

14、拍摄记录方面，虽然谷歌在2018年改装了GoProOdysseyJump相机平台，拍摄了多个VR光场视频，已经允许用户直接在70cm*70cm范围内移动观看，极大提升了沉浸体验感，但使用VR相机采集的照片构建VR环境的最大问题在于视角变换不自由、交互不灵活。

15、例如，在信息化的课堂中，教师可以在特定教学目标的指导下，结合VR技术互动性、可视化等特点，设计游戏化VR教学；在寓教于乐的学习形式中引导学生自主探索，加强学生与教学内容的互动和联结。此外，VR技术还具有突破时空和地域限制的特点，既适用于课堂之前的预习准备，又适用于课堂之后的巩固拓展。在非正式学习中引入VR技术，也不失为一种有效的教学方式。

16、〔29〕我国首个自主制定的虚拟现实标准发布(EB/OL).(2017-04-07)(2019-03-04).http://it.people.com.cn/GB/n1/2017/0407/c1009-291945html. 

17、国内VR技术在公安教育培训中用于现场勘查案件侦查治安检查安全防范消防(23)和法医学研究(24)等，其中较为成熟的应用包括四川大学华西基础医学与法医学院研发的《人卫3D系统解剖学》VR版，可以全方位立体式展示人体结构，弥补了人体标本不足而无法给学生提供足够学习机会的遗憾；广州世峰数字科技为中国人民公安大学定制研发的警用刑侦勘查VR教学培训系统，用于现场勘查课程的实训教学。

18、随着通信技术的不断发展和大力而广泛的应用，虚拟现实技术会得到广泛的应用。

19、下一个十年，人们社交分享的主要媒介就将从照片和视频，发展为VR。Facebook的Newsfeed和YouTube都已经开始支持360度视频，YouTube上专门的360度视频频道已有50万订阅者。RicohTheta等企业开始打造消费级的全景相机。除了消费领域的社交以外，在企业服务市场，VR将为远程办公协作提供新的环境。

20、采用VR/AR技术进行产品的虚拟化展示可以兼具网购与实体店购物两者的特色优势并由此创造出一种极富竞争力的新兴购物模式：随时随地遍历海量商品库资源，具备网购的便携特性;可以虚拟化试穿和体验商品的效果，具备实体店购物准确挑选、所见即所得的准确特性;通过平台实现虚拟化社交，具有社交属性。

21、第摇现虚拟现实技术。摇线虚拟现实技术主要是将遥远地区的真实物理通过三维图像和计算机融合的模式进行结合产生虚拟物品，例如可以将深海中的鲨鱼虚拟现实在人们眼前。这种虚拟现实技术可以模拟出一个真实的环境，可以给用户营造出更加真实的感受，因此这一技术又被称作为现实增强虚拟现实技术。这一技术的典型代表就是空军战斗机飞行员的训练器，空军战斗机飞行员通过这一训练器可以完全模拟冲真实空战的感受，因此飞行员通过该技术可以完全融入到空战之中，有助于提高飞行员的战斗效率。除了运用于空军战斗员的培训之外，还可以运用于现实的教学之中，可以帮助学生更好的对英语进行学习。

22、基于学习任务的不同类型设计和开发适宜的反馈形式

23、二是应用缺乏创新，多数技术公司的产品研发较为程式化，尽可能利用现有的成熟技术满足用户要求，技术革新相对滞后，某些应用效果不适应新时代公安工作的需求。

24、研究者也正在研究，虚拟现实技术是否可以改善住院病人的健康状况，或者是否可以作为治疗的一个程序。在美国的西达斯西奈医院(CedarsSinaiHospital)，已测试患者使用虚拟现实技术辅助治疗，结果表明效果良好。

25、〔1〕语泽思密达.虚拟现实的起源、发展、爆发与沉淀(EB/OL).(2017-03-10)(2019-03-15).https://blog.csdn.net/snow327646777/article/details/611932 

26、完成专业核心课程的学生可以考取虚拟现实工程师证、VR设计师证、三维建模师、图形图像出处理资格证书等。

27、3在医疗治疗领域，尤其是手术领域，进行全息投影，将不便于观测的手术过程进行直观展示，有力提升高难度手术成功率。

28、本专业依据热门产业需求，以社会紧缺型、技能型人才的培养目标为中心，培养学生具有扎实的虚拟现实技术学科基础知识和在交互领域设计、开发技术实现的能力。培养具有社会责任感、创新精神、实践能力、综合素质、跨学科的复合应用型专业技术人才。

29、而在引入虚拟现实技术后，这些问题都能迎刃而解，通过调动视觉、听觉、触觉等感官，在虚拟的复杂案件场景中，操作各种虚拟器材，沉浸式的体验整个现场勘查过程。

30、当然，随着新技术的出现，VR技术的公安应用也会更加灵活：

31、〔15〕刘晋，禹鹏，白隽瑄，等.基于三维激光扫描技术的犯罪现场重建(J).刑事技术，2042(6):476-4 

32、虚拟现实技术更为重要的应用，是可以帮助治疗如抑郁症、创伤后应激障碍和酗酒等病症。早期的研究已证明虚拟现实技术可以用于治疗抑郁症。

33、娱乐上　　应用是虚拟现实最广阔的用途。英国出售的一种滑雪模拟器。使用者身穿滑雪服、脚踩滑雪板、手拄滑雪棍、头上载着头盔显示器，手脚上都装着传感器。虽然在斗室里，只要做着各种各样的滑雪动作，便可通过头盔式显示器，看到堆满皑皑白雪的高山、峡谷、悬崖陡壁，一一从身边掠过，其情景就和在滑雪场里进行真的滑雪所感觉的一样。　　

34、　　在教学实践中，亲身经历、亲身感受比空洞抽象的说教更具说服力，主动地去交互与被动的观看有着质的差别。因此，虚拟现实技术可以广泛用于学习情景的创设，增加学习内容的形象性和趣味性，进而实现模拟训练。通过VR进行学习和教育，不光可以减少现实空间中某些训练操作的困难和危险，更可以使训练造价得到大幅度降低。因此，我们说，虚拟现实技术将是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的一项技术。

35、现代教育是虚拟现实技术的重要应用领域。通过虚拟现实技术，一个学生可以完全沉浸到一个十七世纪的“夸美纽斯世界”(WorldofComenius：纪念17世纪捷克新教教育家J.A.Comenius，近代资产阶级教育思想的先驱，所著的《大教学论》奠定了近现代教育理论的根基。)，能够了解解剖学，甚至深入到人体的各个部分和各个系统中。例如，海啸之后的日本爱知工业大学(AichiUniversityofTechnology)就在研究一种虚拟现实仿真技术，用于训练人们如何应对类似的灾难。

36、虚拟现实技术是集影视广告、动画、多媒体、网络科技于一身的最新型的房地产营销方式，在国内的广州、上海、北京等大城市，国外的加拿大、美国等经济和科技发达的国家都非常热门，是当今房地产行业一个综合实力的象征和标志，其最主要的核心是房地产销售!同时在房地产开发中的其他重要环节包括申报、审批、设计、宣传等方面都有着非常迫切的需求。

37、VR概念首次出现在1965年的IFIP会议上，IvanSutherland在此次会议上提交的一篇名为TheUltimateDisplay(《终极的显示》)的学术论文中提出模拟环境下浸入、完全传感输入与输出的关键概念，这些概念是当今虚拟现实研究的基础。20世纪80年代美国VPL公司的创建人之一JaronLanier正式提出了“VirtualReality”一词。VR技术于20世纪90年代得到了蓬勃发展，2000年以后，VR技术整合发展中的XML、JAVA等先进技术，应用强大的3D计算能力和交互式技术，提高渲染质量和传输速度，进入了崭新的发展时代。为了把握VR技术优势，美、英、日等国政府及大公司不惜巨资在该领域进行研发，并显示出良好的应用前景，随着硬件性能的提升和成本的大幅度降低，近年来VR产品获得了广泛发展，特别是2016年美国消费电子展上，VR产品成为展会的绝对主角。

38、近年来，美军还将全息投影技术与虚拟技术相结合，不仅有作战力量空间分布、最新情报等信息的屏幕显示，也有利用全息投影系统生成的在半空中悬浮的三维场景画面，具有科幻片中亦幻亦真的惊人效果。美海军正在研制的全息虚拟指挥中心是此类技术的典型应用。

39、大学生的学习内容更多是对隐性知识的挖掘，更注重对知识的思考。所以建议在针对大学生进行虚拟教学时，可侧重于通过VR技术，呈现事物或知识间深层次内隐的逻辑架构，从而促进大学生抽象概念的形成。同时建议，加深VR在大学阶段的应用与研究，深入探讨影响VR在大学教学应用效果的深层原因。

40、〔26〕裴煜.虚拟现实技术在现场勘查实训教学中的应用思考(J).湖北警官学院学报，2030(5):116-1 

41、美国普渡大学西北分校、伊利诺伊大学芝加哥分校和视觉仿真创新中心于2018年共同研发成功了用于犯罪现场勘查的VR教学平台CrimebyTheFives使用手柄交互，能够实现痕迹、物证的发现、固定和测量分析；美国还在法医科学中，尝试使用VR进行虚拟验尸。

42、在科技开发上　　虚拟现实可缩短开发周期，减少费用。例如克莱斯勒公司1998年初便利用虚拟现实技术，在设计某两种新型车上取得突破，首次使设计的新车直接从计算机屏幕投入生产线，也就是说完全省略了中间的试生产。 由于利用了卓越的虚拟现实技术，使克莱斯勒避免了1500项设计差错，节约了8个月的开发时间和8000万美元费用。利用虚拟现实技术还可以进行汽车冲撞试验，不必使用真的汽车便可显示出不同条件下的冲撞后果。 在虚拟现实技术已经和理论分析、科学实验一起，成为人类探索客观世界规律的三大手段。用它来设计新材料，可以预先了解改变成分对材料性能的影响。在材料还没有制造出来之前便知道用这种材料制造出来的零件在不同受力情况下是如何损坏的。　　

43、在作战指挥决策领域，VR技术的应用主要包括两个方面:一是通过对获取到的情报数据在三维战场环境上合成逼真的三维战场态势场景，使指挥人员更加形象直观地把握整个战场态势以便更好地进行决策;二是采用基于VR技术的作战方案分析系统对指挥决策人员提出的决策方案进行仿真分析，以便更好地为决策人员提供参考。

44、〔11〕梁峙，秦晓峰.3dsMax2014基础培训教程(M).北京：人民邮电出版社，20 

45、其他应用还包括公安科技成果VR展示VR射击训练、公安VR心理训练、法庭诉讼VR示证等等。

46、 人机交互界面设计(UI设计)  即界面设计，是指对软件的人机交互、操作逻辑、界面美观的整体设计。它可以分为实体UI和虚拟UI两类；

47、本文发现，在基于VR技术的教学过程中，当无教师参与时，VR对学习效果的促进作用更为显著。VR技术提供的是亲身参与、自主建构的环境，在这个拟真的虚拟环境中，学习者最大程度地投入到视、听、触觉等多重感官触发的学习并沉浸其中，也就隔断了与周围环境的感知联系。在此学习过程中，教师的主导作用，更多地是由VR环境中教师代理形象来完成。

48、成像设备方面，较为著名的包括MatterportPro系列相机、Lytro光场相机、谷歌JumpVR摄像机平台

49、目前为止的旅游业对VR技术的应用还只是表现在VR全景上面，主要是集中在VR的交互体验和广告、营销推广上面。主要是由两个方面的因素：一是旅游景点的风景本身就是足够的惊艳;二是VR全景带来了传统旅游没有的交互体验，使这种体验具有娱乐性和新鲜感。

50、实现远程救治、智能会诊、教学培训等，推动救治模式革新，助力医疗资源公平化进程

51、VR教学对学习者的先前经验并没有特定要求，但对中小学学生的学习效果影响更大。据此可以认为，不同层次的学习群体间，均可进行VR教学的推广，特别是可以扩大VR教学在中小学领域的实践范围。

52、目前被广泛应用的三维战场可视化系统如电子沙盘就是根据侦察到的战场情报资料和战场自然环境，采用三维图形可视化系统合成出形象直观的三维战场全景图，让指挥员能够全面直观地观察和分析双方兵力部署和战场情况，以便判断敌情，做出正确决议，如美国海军实验室(NavalResearchLaboratory)资助开发的“龙”(Dragon)系统就是此种应用的典型代表。 

53、VR的虚拟环境构建方式之二基于图像的虚拟环境构建

54、设备拆解：由于生产设备机器整天处于运行状态，操作讲解无法肉眼直观了解到的设备内部详细构造和基本原理。

55、　将VR技术用于实验教学中，学生可以将化学物品任意搭配，观察所产生的化学反应。还能够有效地降低实操教育成本，同时可以大幅降低实操中带来的风险，避免教学实验中接触到具有腐蚀性、易爆炸的物品。

56、商业上　　虚拟现实常被用于推销。例如建筑工程投标时，把设计的方案用虚拟现实技术表现出来，便可把业主带入未来的建筑物里参观，如门的高度、窗户朝向、采光多少、屋内装饰等，都可以感同身受。它同样可用于旅游景点以及功能众多、用途多样的商品推销。因为用虚拟现实技术展现这类商品的魅力，比单用文字或图片宣传更加有吸引力。　　

57、国内的VR技术相关研发也逐渐显露头角，insta360pro系列VR相机、Teche系列VR相机等相继推向市场；三维视觉显示设备方面，HTCVive系列产品、小米VR一体机等表现不俗；中视典独立研发了具有完全自主知识产权的VRPlatform(VRP)，率先打破国外软件平台的垄断局面叠境数字致力于VR直播……

58、　　虚拟现实技术由于能够创建与现实社会类似的环境，解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求，因此较早被欧美一些主要国家应用于教育与教学领域。1985年，美国国立医学图书馆就开始了人体解剖图像数字化研究。随后，德国的汉诺威大学建立了虚拟自动化实验室、西班牙大学电子系开发了电子仪器虚拟工作平台、意大利帕瓦多大学建立了远程虚拟教育实验室、新加坡国立大学开发了远程示波器实验和压力容器实验等。1995年，在互联网上首次出现了“虚拟解剖”实验。

59、第沉浸式虚拟现实技术。这种虚拟现实技术常常可以给用户完全的虚拟现实体验，能够使得参与者真实的融入到环境之中，有一种身临其境的感觉。这种虚拟现实技术常常是通过使用特殊的设备来完成虚拟，例如头戴头盔显示器。在虚拟的环境之中，参与者的各项感受将会被封闭建立起一个完全虚拟的感受空间，在这一空间之中，参与者可以进行空间定位，也可以进行各种各样的操作，这些操作可以使得参与者全身心的投入到虚拟环境之中。一般而言，沉浸式的虚拟系统包含有头盔显示器、数据手套等等不同的设备，这样可以使用户的视觉、触觉、听觉完全融入到封闭的虚拟环境之中，使得参与者与外部真实环境完全隔离，使其真正成为一个虚拟环境中的人员。

60、　　当前以信息技术为背景的现代教育，学生的学习兴趣得到了提高，主体性得到了较大的发挥。但是，不可否认，绝大部分多媒体信息系统具有明显的局限性，例如学生只能按照时间的流程，按电脑中程序设计的流向有限制地进行浏览和学习，这大大降低了学生学习的参与性，降低了学生主动学习的热情。而虚拟现实技术能够创建与现实社会类似的环境，更容易地解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求，从而完美弥补了多媒体技术的不足。