第1章虛擬現實技術概論1.1虛擬現實技術的基本概念1.2虛擬現實系統的組成1.3虛擬現實技術的原理和硬件要求1.4虛擬現實技術的主要應用領域

婁巖教授了解虛擬現實的定義、基本特性、系統組成和關鍵技術。掌握虛擬現實系統的原理、實現方法和硬件要求。了解虛擬現實技術的應用領域。本章要點要點本章教學設計教學設計一、學習知識點制作幻燈片（參考教材、課件、網絡檢索）二、網絡檢索醫學虛擬現實技術的國內外發展現狀，制作演講幻燈片（提升能力，學生自由選作）本章教學設計1、典型的虛擬現實技術（沉浸型、增強型、桌面型、分布式）；2、虛擬現實技術在臨床和生物醫學的應用案例；3、虛擬現實技術的實現工具。VIRTUALREALITY1.1虛擬現實技術的基本概念虛擬現實（VR)，即本來沒有的事物和環境，通過各種技術虛擬出來，讓人感覺如真實的一樣。VR是建立在計算機圖形學、人機接口技術、傳感技術和人工智能等學科基礎上的綜合性極強的高新信息技術，在軍事、醫學、設計、藝術、娛樂等多個領域都得到了廣泛的應用，被認為是21世紀大有發展前途的科學技術領域。

虛擬仿真案例1：人類胚胎發育全過程

虛擬現實(VirtualReality，簡稱VR)或稱虛擬環境(VirtualEnvironment)，是一種逼真的視、聽、觸覺一體化的計算機生成環境，用戶可以借助必要的裝備以自然的方式與虛擬環境中的物體進行交互作用和相互影響，從而獲得等同真實環境的感受和體驗。1.虛擬現實的定義1.虛擬現實的定義虛擬現實就是要創建一個酷似客觀環境、超越客觀時空、使人能沉浸其中、又能駕馭它的和諧人機環境，既由多維信息所構成的可操縱的空間。

虛擬仿真案例2：藥物治療肝臟疾病2.虛擬現實的基本特征由于沉浸感、交互性和構想性三個特性的英文單詞的第一個字母均為I，所以這三個特征又通常被統稱為3I特性。3I沉浸感Immersion虛擬現實最重要的特點就是“逼真”與“交互”性。2.虛擬現實的基本特征人仿佛置身于真實環境中與各種物體及現象相互作用。參與者在虛擬世界中，有如身臨其境一樣。環境中的物體和特性，按照自然規律發展和變化，讓人有如身臨其境般感受視覺、聽覺、觸覺、運動覺、味覺和嗅覺的變化。三維模型數據庫幾何構造系統計算機接口用戶應用系統仿真管理器效果產生器跟蹤其他輸入用戶實景仿真器應用系統1.2虛擬現實系統的四個組成部分1.效果產生器器完成人與虛虛擬場景交交互的接口口裝置。包包括能產生生沉浸感受受的各類輸輸出裝置，，以及能測測定視線方方向和手指指動作的輸輸入裝置。。未來將會開開發出模擬擬味覺和嗅嗅覺的設備備，那時虛虛擬現實將將更加真實實。觸覺、位置置感方面頭盔式立體體顯示儀等等聽覺方面視覺方面立體音響、、語音識別別等“數據手套套”、“數數據服”、、眼球運動動檢測等裝裝置目前已經開開發出來的的產品有2.實景仿真器器是虛擬現實實系統的核核心部分，，是VR的引擎。數據庫的建立和管理等。數據庫用來存放整個虛擬世界中所有對象模型的相關信息。三維立體聲的生成、三維場景的實時繪制；虛擬世界中對象的幾何模型，物理模型，行為模型的建立和管理；其工作原理理是負責從從輸入設備備中讀取數數據、訪問問與之任務務相關的數數據庫，執執行任務要要求的實時時計算，從從而更新虛虛擬世界的的狀態，并并把結果反反饋給（輸輸出）顯示示設備。仿真動態邏邏輯結構3.應用系統面向不同虛虛擬過程的的軟件部分分。仿真對象之之間的交互互關系仿真對象與與用戶之間間的交互關關系4.幾何構造系系統提供了描述述仿真對象象的物理特特性（外形形、顏色、、位置）的的信息，然然后，虛擬擬現實系統統中的應用用系統在生生成虛擬境境界時，要要使用和處處理這些信信息。1.3虛擬現實技技術的原理理和硬件要要求若想構造一一個虛擬環環境，在硬硬件方面需需要有以下下幾類設備備的支持：：虛擬現實的的硬件要求求跟蹤系統：：用以確定定參與者的的頭、手和和身軀的位位置；觸覺系統：：提供參與與者感知力力與壓力的的反饋；音頻系統：：提供立體體聲源和判判定空間位位置；高性能計算算機處理系系統：具有有高處理速速度、大存存儲量、實實時處理等等特性。圖像生成和和顯示系統統：產生視視覺圖像和和立體顯示示。VR1.產品設計與與人機功效效(飛機，空間間站等)1.4虛擬現實技技術主要應應用領域2.科學計算可可視化例如：用于于核彈B-61-x的虛擬組裝裝系統3.虛擬組裝4.仿真訓練5.娛樂6.醫學虛擬現實非非常適合形形態學的應應用，如用用于教學、、復雜手術術的規劃、、在手術過過程中提供供操作和信信息上的輔輔助、預測測手術結果果等。此外，遠程程醫療服務務也是一個個很有潛力力的應用領領域。也可以用于于醫學心理理學，以及及康復治療療。精品課資源源網站內容小結

虛擬現實目前已經成為計算機以及相關領域研究、開發和應用的熱點。本課程主要介紹了虛擬現實技術的基本概念，虛擬現實系統的組成，虛擬現實技術的原理、目的和實現方法，虛擬現實技術的主要應用領域等基礎知識。內容小結精品課資源源網站預習知識點

預習本章第5節-醫學虛擬現實技術內容，具體如下：1.虛擬人體；2.虛擬手術；3.虛擬內窺鏡；4.虛擬靜脈注射；5.虛擬康復。要求：以“醫學虛擬現實技術臨床應用”為主題，圍繞知識點制作10分鐘課堂演示幻燈片，將問題整理成課堂討論的題目。參考文獻來源：教科書、互聯網（國內外近三年相關文獻各三篇）課后預習[1]婁巖.醫學虛擬現現實技術與與應用[M].科學出版社社,2015.[2]袁麗一,張寶運.人機自然交交互支持的的3D虛擬教具設設計[J].系統仿真學學報,2014,24(9):1