虚拟现实方面有关论文参考文献范文 跟虚拟现实技术在光学实验的应用类论文如何怎么撰写

本论文可用于虚拟现实论文范文参考下载,虚拟现实相关论文写作参考研究。

虚拟现实技术在光学实验的应用

摘 要:虚拟现实技术与光学实验仿真相结合是实验室建设及改革的一个重要发展方向,文章阐述了国内外虚拟现实技术的发展现状,提出了光学实验中运用虚拟现实技术的路线,研究了在光学实验仿真中运用虚拟现实技术需要注意的光学实验数据整理、动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、虚拟光学实验仿真系统开发等关键性技术,指出了虚拟现实技术与实验科学相结合在高校科学研究及实验室规划方面具有巨大的应用价值和发展前景.

关键词:虚拟现实技术;光学实验;实验教学;仿真

中图分类号:TP391.98;O43-45文献标志码:ADOI:10.3969/j.issn.1674-9146.2017.01.039

虚拟现实技术成为当今科学研究领域所关注的技术,为开发智能人机交互系统提供了新的技术工具,通过虚拟系统可以把现实场景真实再现,广泛应用于军事仿真、有毒放射性环境、宇宙太空、医院临床、建筑设计、教育及影视等领域,可以带来巨大的经济效益.光学实验教学严谨度高、精确度要求高、实验要求环境条件高、教学仪器昂贵,易损坏.在光学实验教学中,因为实验设备、实验场地、实验条件等方面的原因,导致实验结果误差较大,对教学效果有很大的影响.利用虚拟现实技术,可以弥补这方面的不足.光学镜片造价昂贵、易摔碎、易磨碎,加上光学实验的特殊性,例如暗室条件、现象观察困难等特点,使实验难以进行.引入虚拟现实技术后避免了与真实光学仪器之间真实的接触,暗室条件也能很容易解决,从而有效地解决了这些问题.利用虚拟现实技术开发的光学实验教学系统提高了教学效率,改进了教学效果,光学实验虚拟系统可供本科专业实验教学或科研参考使用.特别在信息光学、纳米光学、半导体光学高速发展的背景下,在虚拟现实技术基础上建立光学仿真系统具有重要的现实意义.

1虚拟现实技术研究现状

随着计算机技术的高速发展和不断完备,对虚拟现实技术领域的研究已经引起了国内外许多研究所及高校研究人员的重视,开展了一系列对虚拟现实技术的研究,并取得了可观的研究成果[1-8].

美国华盛顿州立大学开发设计了一个虚拟现实制造实验室,实现车间及车间加工机床虚拟仿真.美国波音飞机制造公司设计完成了一架虚拟飞机,仿真飞机起飞、飞行、着陆等环节,帮助飞机设计人员对飞机性能、内部结构及外形设计进行考察.日本大阪大学研发虚拟制造仿真系统,主要对机械器件加工制造环节进行虚拟仿真.

北京航空航天大学在国家自然基金以及航空基金的资助下,对某飞机制造公司的飞机加工流程进行虚拟仿真研究,实现生产过程可视化仿真操作,可以估算实际生产能力,并解决扩大生产厂房如何布局等问题.同济大学建立了虚拟现实实验室,对建筑结构、建筑布局进行了虚拟仿真,得到了可靠数据.清华大学电子工程系研究的可编程虚拟实验化环境,实现了不同实验资源的统一管理及共享.吉林大学重点实验室自主研发汽车驾驶模拟系统,对轮胎稳态模型和非稳态模型进行研究,得到业界广泛认可.哈尔滨工业大学计算机系研究了人脸图像合成虚拟现实技术,实现了面部表情、头部姿势、唇动、语音的合成,正在进行虚拟人的多功能感知机器的研究.

随着计算机技术和光学信息技术的高速发展,将虚拟现实技术与教学实验研究相结合是对理论研究和实验研究的有效补充,这成为当前高校一个热门的科学研究领域.高校教育改革不断深化的同时,对实验教学也提出了新的要求.高校对科研型人才更重视其科研能力的培养,对应用型人才更重视其综合应用技能的训练,而实验教学在这个培养学生过程中起着至关重要的作用,实验教育教学的目的是提高科研能力,增强实际应用技能.基于虚拟现实技术下的实验仿真系统能够提供开放、生动的实验环境,使实验者参与到实验设计环节,利用虚拟实验器件库,选择器件完成实验,实现创新实验.这对调动学生的学习积极性,突破教学的重点、难点起到了积极的促进作用.因此,在实验教学中运用虚拟现实技术已经成为高校教育改革发展的必然趋势.

2光学实验中运用虚拟现实技术的路线

图1为光学实验中运用虚拟现实技术的路线框架图.技术路线中关键技术是:光学实验数据整理、光学器件动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、虚拟光学实验仿真系统开发等.

2.1确定实验项目

根据实验室里光学实验的开设数目,确定要制作的光学实验项目,对学院2015级电子和自动化专业的学生,讲授大学物理课程,需要开设的光学实验有4个,分别是:薄透镜焦距的测量、迈克逊干涉仪的调节、光栅常数的测定、阿贝-波特实验,针对这4个实验设计仿真系统,整理实验数据.

2.2光学器件建模技术

仿真系统中涉及到的主要仪器有光学平台、薄透镜、迈克耳逊干涉仪、光栅、分光计等,运用3DAX,ZEMAX软件及对光学器件进行建模,建立光学器件动态库.对光学器件的建模是该技术的主要研究内容.

2.3实时三维图形生成技术

虚拟现实技术已经发展成熟,将虚拟现实技术与光学实验相结合,建立光学实验仿真系统,关键技术是“实时”生成.保证图形的刷新频率高于40帧/s,提高刷新频率.

2.4虚拟光学实验仿真系统开发

实现开放式虚拟仿真实验环境,控制场景显示方式,实现实验者与系统良好交互,实现实验的光路设计、动态调节及立体显示.建立共享式光学仿真实验系统背景,不同地点的实验者可以同时与系统进行较好的互动,利用系统资源库中器件完成实验,进行创新实验设计.

3虚拟现实技术在光学实验中的作用

将虚拟现实技术运用到光学实验中,建立光学实验仿真系统,在系统中完成实验项目,虚拟光学器件不会出现磨损、摔坏,有利于创造真实实验条件(暗室条件).光学虚拟实验系统可以把抽象复杂的实验简单化,学习者可以直观看到实验现象,并且通过调节虚拟光学器,实现操作化训练.在实验完成后,生成实验数据,处理数据,进行误差分析,形成实验报告.基于虚拟现实技术的光学仿真系统具有操作简便、实验效果逼真、光学现象明显的特点,可以锻炼学习者创新设计光学实验的能力.

4结束语

利用虚拟现实技术建立光学实验仿真系统,不但能够提供开放式实验环境,而且实验者可以不受时间和地点的限制完成相关的光学实验项目,能有效地减少实验设备资金运营成本,提高实验利用效率,而且可以实现资源共享.基于虚拟现实技术下的光学实验仿真系统对科学研究起到辅助作用,也是实验室建设及改革的一个重要发展方向.把虚拟现实技术运用到实验仿真系统建设中是对高等院校教育教学的一次革命性改革,同时,虚拟现实技术与实验科学相结合,在高校科学研究及实验室建设具有巨大的应用价值和发展前景.

参考文献:

[1]卢洋,王世刚,赵文婷,等.基于人脸姿态估计的虚拟眼镜试

戴技术[J].中国光学,2015,8(4):583-584.

[2]崔海瑛,李玉春,杨瑞,等.光学虚拟实验系统的研究[J].光

学技术,2012,38(4):447-449.

[3]崔海瑛,吴春梅,赵大伟,等.牛顿环实验的MATLAB仿

真[J].大庆师范学院学报,2016,36(3):14-15.

[4]周烨,李勇,王芳,等.基于openflow的网络实验平台技

术[J].清华大学学报(自然科学版),2012,52(11):1540-1544.

[5]魏安顺,周印,谢叻.虚拟现实技术及其在制造业的应用[J].

模具技术,2004(5):54-57.

[6]高文,陈熙霖,晏洁.虚拟人面部行为的合成[J].计算机学

报,1998,21(8):695-696.

[7]王飞,杨湘龙,冯允成.虚拟现实仿真技术及在飞机装配

的应用[J].北京航空航天大学学报,2001,27(2):214-215.

[8]宗振奇.虚拟技术在汽车工业中的应用[J].沈阳大学学报,

2005,17(6):50-51.

(责任编辑邸开宇)

虚拟现实论文范文结:

大学硕士与本科虚拟现实毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载,关于免费教你怎么写虚拟现实方面论文范文。

1、大学生理想和现实论文