三維虛擬實驗作為現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的重要組成部分在保障教學(xué)效果方面起著不可替代的作用,已經(jīng)獲得了越來越多人的青睞。但是由于它的發(fā)展起步較晚,技術(shù)上還很不成熟。目前的虛擬實驗多為簡單的二維實驗演示實驗,在實驗真實感、交互性和教學(xué)效果等方面與真實實驗相差甚遠(yuǎn)。 近年來,虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)為虛擬實驗的發(fā)展帶來了新的生機(jī)。

由于它采用了3D 數(shù)字化技術(shù)、多傳感交互技術(shù)以及高分辨顯示的科學(xué)可視化技術(shù),能夠生成三維逼真的虛擬場景,并能使用戶與場景進(jìn)行實時交互,感知和操作虛擬對象,因而能夠提供比現(xiàn)有虛擬實驗更佳的性能和更好的教學(xué)效果。 四度科技對虛擬實驗和虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行了分析,深入研究了如何利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)及Web 技術(shù)來架構(gòu)新型的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗系統(tǒng)。

在系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)過程中,針對當(dāng)前遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的特點采用桌面型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),使用戶只需通過鼠標(biāo)和鍵盤就能夠與虛擬場景進(jìn)行交互。論文主要研究的工作包括: 對現(xiàn)存虛擬實驗系統(tǒng)的不足及虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點進(jìn)行了分析,闡述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于虛擬實驗開發(fā)的優(yōu)勢。

提供了一個可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問的虛擬實驗室的設(shè)計實例，并對其中的模型建立及交互控制進(jìn)行了詳細(xì)的論述。 網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗就是在WEB中創(chuàng)建出一個可視化的三維環(huán)境，實驗者可以通過瀏覽器觀察模擬實驗過程，通過鼠標(biāo)的點擊以及拖曳動作來操作和控制虛擬的實驗過程。

在本文所介紹的過程控制虛擬實驗室系統(tǒng)中，學(xué)生通過瀏覽器就可以觀察到參數(shù)的調(diào)節(jié)對控制過程產(chǎn)生的各種影響，使得他們很方便的觀察到不同的控制效果并很容易地掌握控制原理，極大的提高了他們的學(xué)習(xí)興趣和效率。本系統(tǒng)的開發(fā)為用戶訪問遠(yuǎn)程虛擬實驗室提供了技術(shù)支持，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把實驗過程、方法以及實驗結(jié)果迅速而直觀的展示給遠(yuǎn)程用戶。

在三維建模技術(shù)部分介紹了視覺建模技術(shù)，包括幾何建模、運動建模、物理建模、對象行為建模和模型分割技術(shù)并給出了外部三維模型的導(dǎo)入方法。在虛擬實驗室控制系統(tǒng)中，對人機(jī)交互、虛擬實體操縱技術(shù)及過程控制虛擬實驗室系統(tǒng)的實現(xiàn)。

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