虚拟现实技术及其在安全中应用课件.ppt
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1、虚拟现实技术及其在安全中的应用Virtual Reality Technology and Its Application in Safety,罗 周 全,虚拟现实技术 Virtual Reality Technology,一、虚拟现实,虚拟现实(Virtual Reality VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。它充分利用计算机硬件与软件资源的集成技术,提供了一种实时的、三维的虚拟环境(Virtual Environment),使用者完全可以进入虚拟环境中,观看计算机产生的虚拟世界,听到逼真的声音,在虚拟环境中交互操作,有真实感,可以讲话,并且能够嗅到气味。,二、虚拟现实技术,虚
2、拟现实技术:一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术而发展起来的计算机领域的新技术。,虚拟现实技术目前所涉及的研究应用领域已经包括军事、医学、心理学、教育、科研、商业、影视、娱乐、制造业、工程训练等。VR技术已经被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。,三、虚拟现实技术的产生与发展,虚拟现实技术的发展历史最早可以追溯到18世纪。20世纪中期率先美国VPL探索公司和它的创始人Jaron Lanier提出这一概念。1990年在美国达拉斯召开的国际会议上明确了虚拟现实的主要技术构成,即实时三维图形生成技术、
3、多传感交互技术及高分辨率显示技术。,虚拟现实技术经过20多年的研究探索,于20世纪80年代末走出实验室,开始进入实用化阶段。目前已在娱乐、医疗、工程和建筑、教育和培训、军事模拟、科学和金融可视化等方面获得了应用,并取得了显著的综合效益。,四、虚拟现实技术系统,虚拟现实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发展成果,是一种由计算机生成的高技术模拟系统。,VR系统根据其硬件规模分成 :台式系统、立体台式VR系统(在台式系统的基础上,增加了一种窗式眼睛,以生成和观测三维视图)、沉侵式VR系统(能实现VR环境中的人机交互作用)、投影式VR系统(增加了
4、一种大屏幕投影机或数字显示墙以显示VR三维环境)、模拟式VR系统(可产生更为真实的环境效果)。,虚拟环境系统,沉侵式VR系统,五、虚拟现实技术基本特征,虚拟现实具有以下三个基本特征:沉浸(Immersion)、交互(Interaction)和构想(Imagination),即通常所说的“3I”。,六、VR的关键技术,动态环境建模技术立体显示和传感器技术系统开发工具应用技术。实时三维图形生成技术系统集成技术,动态环境建模技术:虚拟环境的建立是VR技术的核心内容,动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据,并根据应用的需要,利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型 。,立体显示和传感器技术:V
5、R依赖于立体显示和传感器技术的发展。现有的VR设备还不能满足系统的需要,例如头盔式三维立体显示器过重、分辨率低等缺点;同样,数据手套、数据衣等都有延迟大、分辨率低、使用不便等缺点,因此有必要开发新的三维显示系统。,系统开发工具应用技术:选择适当的应用对象可以大幅度地提高效率,减轻劳动强度,提高产品质量。为了达到这一目的,必须研究VR的开发工具。,实时三维图形生成技术:三维图形的生成技术已较成熟,而关键是如何“实时生效”。在不降低图形的质量和复杂程度的前提下,如何提高刷新频率将是该技术的研究内容。,系统集成技术:包括信息的同步、模型的标定、数据转换、数据管理模型、识别与合成等等技术。,七、虚拟现
6、实技术的应用,VRT,军事,教育,医疗,工业,矿山,安全,交通,建筑,虚拟现实技术广泛应用于计算机、工业、医疗、建筑、交通等及其相关领域。在安全领域,虚拟现实技术已经越来越凸现出优势。,虚拟现实技术在安全领域的应用Applications of Virtual Reality Technology in Safety,一、虚拟现实技术在安全中的主要应用,对出现的危险情况进行模拟。通过虚拟现实针对模拟的情况进行必要的改进。通过VR重现事故现场,分析事故原因。进行安全教育用VR技术进行现场模拟。,对出现的危险情况进行模拟:在实际生产系统中,引发事故的原因多种多样,人、机械、环境三要素中任何一个发生
7、的随机事件都可能引发严重的事故,有很强的不可预见性。利用VR技术,可以事先模拟事件的发生过程及可能造成的严重后果。,通过虚拟现实针对模拟的情况进行必要的改进:可以对现场有更多的了解,采取措施进行改进,如隔离、设置安全通道,设置警示牌,改进设计或改进现场布置等。,通过VR重现事故现场,分析事故原因:对已经发生的事故,根据现场的情况进行模拟,再现事故现场,以清楚了解事故发生的全部原因,杜绝同类事故的再次发生。,用VR技术进行现场模拟进行安全教育:让工作人员在虚拟环境中熟悉了解工作现场、工作程序及安全注意事项,直观生动,效果好。,二、虚拟现实技术在矿山安全中的应用,目前,VR技术在矿山安全中的应用主
8、要包括以下几方面:,应用VR技术进行矿山生产环境的风险评价,应用VR技术进行矿山工作人员的技术培训,应用VR技术进行事故调查,应用VR技术进行矿井火灾和瓦斯爆炸的研究,模型环境中的人及设备的行为,1、应用VR技术进行矿山生产环境的风险评价,通过开发一系列的虚拟现实模型,如露天矿单斗-卡车作业系统、矿井开采系统模拟模型等,应用VR技术辅助识别和评价所研究对象(如设备、人员)的风险状况,从而得出更客观的风险评价。,考虑因素,模型环境中的人及设备的位置及其运动,风险评价的三维性质,VR计算机系统可自动地进行任何生产环境的风险分析。该系统考虑虚拟环境中每一台设备和危险地段周围的“风险区”。风险值是按照
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