中北大学
实验报告
专业软件工程
课程名称人机交互的软件工程方法学号1121011502
姓名吴亚楠
辅导教师常旭青成绩
中北大学软件学院 实验报告 专业软件工程 课程名称人机交互 学号 姓名 辅导教师何志英成绩 实验日期2012/3/13实验时间19:00-22:00
1实验名称 试验一：最新人机交互技术 2、实验目的 了解最新人机交互的研究内容 3、实验内容 通过网络查询最新人机交互相关知识。 (1)在百度中找到“最新人机交互视频”的相关网页，查看视频。 (2)什么是Kinect技术。 (3)人机交互技术在各个领域的应用。 4、测试及结果 (1)已在百度中查看“最新人机交互视频”的相关网页。 (2)Kinect是微软在2010年6月14日对XBOX360体感周边外设正式发布的名字。 (3)人机交互技术已成为解决医疗、教育、科研、环保等各类重大社会问题不可或缺的重要工具 5、心得 通过此实验，我了解人机交互技术在社会各个行业的重大作用。辅导教师何志英成绩 实验日期2012/3/13实验时间19:00-22:00 1、实验名称 实验二：立体视觉 2、实验目的 掌握立体视觉的原理
3、实验要求 通过网络查询立体视觉相关知识。 (1)在虚拟环境是如何实现立体视觉？ (2)3D和4D电影的工作原理。 4、测试及结果 (1)实物虚化的视觉跟踪技术使用从视频摄像机到x-y平面阵列，周围光或者跟踪光在图像投影平面不同时刻和不同位置上的投影，计算被跟踪对象的位置和方向。 视点感应必须与显示技术相结合，采用多种定位方法（眼罩定位、头盔显示、遥视技术和基于眼肌的感应技术）可确定用户在某一时刻的视线。例如将视点检测和感应技术集成到头盔显示系统中，飞行员仅靠“注视”就可在某些非常时期操纵虚拟开关或进行飞行控制 (2) 4D电影是在3D立体电影的基础上加环境特效模拟仿真而组成的新型影视产品。所谓4D电影，也叫四维电影；即三维的立体电影和周围环境模拟组成四维环境。观众在看立体电影时，顺着影视内容的变化，可实时感受到风暴、雷电、下雨、撞击、喷洒水雾、拍腿等身边所发生与立体影象对应的事件,4D的座椅是具有喷水、喷气、振动、扫腿等功能的，以气动为动力的。环境模拟仿真是指影院内安装有下雪、下雨、闪电、烟雾等特效设备，营造一种与影片内容相一致的环境。 5、心得 通过本次试验，我明白了立体视觉以及3D、4D电影的工作原理。
人机交互风格及其发展趋势 (UI设计发展趋势) 摘要人机交互的风格经历了命令界面、图形界面、多媒体界面等主要发展阶段，目前正向虚拟现实技术和多通道用户界面的方向发展。本文简要回顾人机交互技术的历史，并进而探讨什么是理想、自然的人机交互模式。 关键词人机交互交互风格多通道用户界面虚拟现实 Abstract The style of human computer interaction has gone through several stages includingcommand user interface, graphical user interface, direct manipulation user interface,multimedia user interface, and is rogressing toward multimodal user interface and virtualreality. This paper reviews the history of human computer interaction and discuss what isthe ideal and natural human computer interaction mode. Key Words Human computer interaction Interaction style Multimodal user interface Virtualreality 引言 人们对人机系统关系的认识问题，伴随着人机关系基本观点的变化由来已久。在计算机出现的不足半个世纪的时间里，人机交互技术经历了巨大的变化。以下从几个不同的角度来观察和总结人机交互技术发生的变化及发展趋势： (1)就用户界面的具体形式而言，过去经历了批处理、联机终端(命令接口)、(文本)菜单等多通道——多媒体用户界面和虚拟现实系统。 (2)就用户界面中信息载体类型而言，经历了以文本为主的字符用户界面(CUI)、以二维图形为主的图形用户界面(GUI)和多媒体用户界面，计算机与用户之间的通信带宽不断提高。 (3)就计算机输出信息的形式而言，经历了以符号为主的字符命令语言、以视觉感知为主的图形用户界面、兼顾听觉感知的多媒体用户界面和综合运用多种感观(包括触觉等)的虚拟现实系统。在符号阶段，用户面对的只有单一文本符号，虽然离不开视觉的参与，但视觉信息是非本质的，本质的东西只有符号和概念。在视觉阶段，借助计算机图形学技术使人机交互能够大量利用颜色、形状等视觉信息，发挥人的形象感知和形象思维的潜能，提高了信息传递的效率。早期的计算机系统只有单调的峰鸣声，虽然多媒体技术将声频形式和视频形式同时带入人机交互，但仍缺少听觉交互手段，即人处于被动收听状态，声音缺少位置和方向的变化，交互输入方面仍沿用图形用户界面所采用的键盘和鼠标器等交互设备。当前，在人机交互中结合进视觉的、听觉的以及更多的通道是必然趋势，特别是将听觉通道作为补充的或替换的信息通道已显示出重要性和优越性〔1〕。 (4)就人机界面中的信息维度而言，经历了一维信息(主要指文本流，如早期电传式终端)、二维信息(主要是二维图形技术，利用了色彩、形状、纹理等维度信息)、三维信息(主要是三维图形技术，但显示技术仍利用二维平面为主)和多维信息(多通道的多维信息)空间。 不论从何种角度看，人机交互发展的趋势体现了对人的因素的不断重视，使人机交互更接近于自然的形式，使用户能利用日常的自然技能，不须经过特别的努力和学习，认知负荷降低，工作效率提高。这种“以人为中心”的思想特别是自80年代以来，在人机交互技术的研究中得到明显的体现。本文通过简要回顾和
虚拟现实实训室建设方案(DOC 26页)
虚拟现实系统建设项目建议书 2015年7月
一、项目提出背景 （一)、随着我国经济水平的持续稳步发展，人们的生活水平不提高，生活内容也在日新月异的快速变化，人们开始更多的参与到舆论当中。在当今社会人们对资讯需求越来越高，电视、网络、报纸、杂志已经成为人们生活必不可少的资讯来源，各种媒体已经成为社会舆论的主导。而政府各职能部门如何能够与媒体进行良好互动，如何及时掌控信息，如何正确反馈和传达信息，让媒体积极引导社会舆论，促使政府各职能部门对社会进行合理的高效的管控，这已经成为当今所有职能部门所面临的重要课题。建设和应用媒体沟通情景模拟教学系统，已成为提高领导干部应对媒体能力的重要手段。 (二)、当今社会各类危机事件频发，如自然灾害中的洪涝灾害、雪灾与冰灾、火灾和旱灾，城市大火、重大工程事故、群体事件、重大犯罪事件等。当危机发生时，如何能在第一时间协调各职能部门，迅速有效地进行处理，最大限度的减少危机带来的损失与影响，这将是新时期、新形势下领导干部面对的重要课题。 (三)、传统教学方式与手段落后，老师授课难有激情，已经无法满足当前干部培养的教学需求，呆板、无味的教条式教学模式，学生听课索然无味，使得当前的干部教学水平不进反退，教学效果差。这些因素迫使党的干部教育事业必须走出一条创新之路，形势迫在眉睫。 二、项目概述 情景模拟教学实训系统，是为了培养领导干部应对突发事件能力和和直面媒体的能力而建设的，极具实践性和可操作性，从模拟案例的构思、角色的分配、场景的设计到模拟演练，再现了现实工作的场景，对在实际中如何运用科学的决策和灵活的技巧快速有效地处置群体性突发事件起到很好的训练效果，达到理论教学与能力培训的有机统一，可激发学员的学习兴趣，充分调动学员的学习积极性，通过情景模拟演练，使学员的主体作用得到充分发挥，学员之间的互动交流比较深入。
实验一： 实验名称最新人机交互技术 实验目的了解最新人机交互的研究内容。 实验内容通过网络查询最新人机交互相关知识。 1、在百度中找到“最新人机交互视频”的相关网页，查看视频。 2、什么是eTable 。 3、人机交互技术在各个领域的应用。 实验二： 实验名称立体视觉 实验目的掌握立体视觉的原理。 实验内容通过网络查询立体视觉相关知识。 1、在虚拟环境是如何实现立体视觉？ 2、3D和4D电影的工作原理。 实验三： 实验名称交互设备 实验目的掌握常用的交互设备的工作原理如键盘、鼠标、显示器、扫描仪。 实验内容通过网络查询人机交互设备相关知识。 1、重点查找液晶显示器和扫描仪的工作原理和方法 2、什么是数字纸？工作原理是什么？ 实验四： 实验名称虚拟现实系统中的交互设备 实验目的掌握虚拟现实系统中人机交互设备的工作原理和方法。 实验内容通过网络查询人机交互设备相关知识。重点查找虚拟现实中使用的交互设备和较新的交互设备的工作原理和方法，如：数据手套、三维鼠标、空间跟踪定位器、触觉和力反馈器、头盔式显示器等。（实验报告中写出3种以上） 实验五： 实验名称人机交互界面表示模型 实验目的掌握人机交互界面表示模型中的GOMS、LOTOS和UAN的方法。 实验内容1、简述GOMS和LOTOS表示模型的方法。 2、结合GOMS和LOTOS对任务“中国象棋对弈”进行描述。 3、UAN描述“文件拖入垃圾箱”。 实验六： 实验名称WEB界面设计 实验目的掌握WEB界面设计的原则，了解页面内容、风格、布局、色彩设计的方法。
实验内容1、找到三种类型的网站：旅游景区、购物网站、政府部门网站，每种类型找三个以上网站，总结功能、布局、风格、色彩设计有什么相同和不同。 实验七： 实验名称移动界面设计 实验目的掌握移动界面设计的原则。 实验内容比较移动界面设计与WEB界面设计有什么相同和不同。 实验八： 实验名称可用性分析与评估 实验目的掌握可用性分析与评估的方法。 实验内容对某个网上银行进行可用性分析与评估（银行自定）。 辅导教师成绩
自从计算机被发明以来，在传统的信息处理环境中一直是以计算机为主体的，是“人围着机器〔计算机) 转”的。例如，在传统的仿真和建模环境中，虽然主观上一直在强调要发挥人的主动作用，但由于在客观上计算机只能在处理数字化的信息时才发挥出强大的威力。人不得不大“凑合”当时的计算机所能提供的技术条件. 人和机器的关系是不甚和谐的。 为了从“机器是主体”改变到“人是主体” ，从“人围着机器转”改变到要让“机器围着人转” .必须首先克服一系列的技术“瓶颈”。以仿真和建模为例. 这些“瓶颈”技术包括:如何实现参与仿真和建模的人的感知能力、认知能力和心理状况在仿真环境中的反应，如何表达和处理定性知识等。归根结底是如何把计算机只善于处理数字化的单调信息改变为计算机也善于处理人所能感受到的、在思维过程中所接触到的. 除了数字化信息之外的其他各种表现形式的多维信息。 为了达到以上所说的目标，我们必须首先回答一个前提性的问题，即“人的思维过程是可以认识的吗” ，如果答案是否定的，又如何能设计出这种多维信息的智能计算机和信息处理系统呢？ 我国著名科学家钱学森同志曾写道:“我们认为人的思维过程是可以理解的。不但如此，而又具有具体的研究途径，即通过四门科学:人工智能、认知科学、神经生理学〔神经解剖学〕和心理学。这个研究范围要比逻辑学广得多，它包括了人的全部思维，包括逻辑思维和形象思维。为了使计算机不仅仅成为人进行逻辑思维的有力工具，而目也是人进行形象思维的帮手. 首先要求计算机应能适应于人所惯用的信息获取形式和思维过程. 例如:人并不是仅仅靠听和看文字（或数字）材料获取信息的. 而是通过他与所处环境的交互作用，利用人本身对所接触事物的感知和认知能力，以全方位的方式获取各式各样表现形式的信息。
人机交互技术的发展与 现状精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
人机交互技术的发展与现状 一. 什么是人机交互技术 二. 人机交互技术（Human-Computer Interaction Techniques）是指通过计算机输 入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。人机交互技术包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息，回答问题及提示请示等。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一。它与认知学、人机工程学、心理学等学科领域有密切的联系。 也指通过电极将神经信号与电子信号互相联系，达到人脑与电脑互相沟通的技术，可以预见，电脑甚至可以在未来成为一种媒介，达到人脑与人脑意识之间的交流，即心灵感应。二.人机交互技术的发展人机交互的发展历史，是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展史。 1959年美国学者B.Shackel从人在操纵计算机时如何才能减轻疲劳出发，提出了被认为是人机界面的第一篇文献的关于计算机控制台设计的人机工程学的论文。1960年，Liklider JCK首次提出人机紧密共栖（Human-Computer Close Symbiosis）的概念，被视为人机界面学的启蒙观点。 1969年在英国剑桥大学召开了第一次人机系统国际大会，同年第一份专业杂志国际人机研究（IJMMS）创刊。可以说，1969年是人机界面学发展史的里程碑。在1970年成立了两个HCI研究中心：一个是英国的Loughbocough大学的HUSAT研究中心，另一个是美国Xerox公司的Palo Alto研究中心。 1970年到1973年出版了四本与计算机相关的人机工程学专着，为人机交互界面的发展指明了方向。 20世纪80年代初期，学术界相继出版了六本专着，对最新的人机交互研究成果进行了总结。人机交互学科逐渐形成了自己的理论体系和实践范畴的架构。理论体系方面，从人机工程学独立出来，更加强调认知心理学以及行为学和社会学的某些人文科学的理论指导；实践范畴方面，从人机界面（人机接口）拓延开来，强调计算机对于人的反馈交互作用。人机界面一词被人机交互所取代。HCI中的I，也由
课程名称：虚拟现实与人机交互 一、课程编码：0700014 课内学时：48学分：3 二、适用学科专业：计算机科学与技术 三、先修课程：无 四、教学目标 通过本课程的学习，使学生了解并掌握虚拟现实的基本概念、发展概况、应用领域；了解虚拟现实所涉及的基本理论、方法和相关知识。掌握虚拟现实系统的基本组成及应用，掌握虚拟现实系统建模、渲染、显示技术，掌握虚拟声音生成与空间定位技术，掌握数据采集和人机交互技术，了解虚拟人建模及运动仿真，了解虚拟环境与应用。提升空间思维和构建能力，使学生理解虚拟现实的基本组成和原理，具有根据给定的主题或项目建立虚拟现实系统的能力。 本课程的任务如下： 1.学习虚拟现实的系统的基本方法，包括虚拟现实系统的基本概念和系统组成等。 2.学习虚拟现实建模技术的基本原理和方法，了解虚拟现实技术的建模工具和基本使用方法。 3.学习虚拟现实渲染技术的基本原理和方法，了解虚拟现实系统的开发引擎和开发方法。 4.学习虚拟现实显示技术的基本原理和方法。 5.学习虚拟声音的生成原理，。 6.学习虚拟现实系统的基本输入输出设备和交互控制。主要内容包括三维位置跟踪器、漫游和操纵接口等。 7.了解虚拟人和虚拟环境的概念。 五、教学方式 课堂讲授为主，辅以实验、课下实践与课堂讨论。 六、主要内容及学时分配 1虚拟现实的特征及概述3学时 1.虚拟现实的特性 2.虚拟现实的发展简史 3.虚拟现实系统的典型组成部分 2虚拟现实系统的人机交互设备6学时 1.立体显示设备 2.位置跟踪设备 3.虚拟声音输出设备 4.人机交互设备 3虚拟现实建模技术6学时 1.几何建模 2.运动建模 3.物理建模 4.行为建模 3虚拟现实渲染技术6学时 1.绘制流水线
虚拟现实系统建设 项目建议书 2015年7月 目录 一、项目提出背景 (2) 二、项目概述 (3) 三、建设内容 (4) 四、建设行业标准 (4) 五、建设要求 (5) 六、总体设计思路 (6) 七、情景模拟实训系统功能可行性分析 (6) 八、详细系统设计 (9) 8.1 应急管理情景模拟教学实训系统 (9) 8.1.1 分组讨论系统 (10) 8.1.2 教学显示系统 (10) 8.1.3 讨论发言系统 (10) 8.1.4 中央控制系统...................... 错误!未定义书签。 8.1.5 视音频切换系统 (10) 8.1.6 摄像系统 (10) 8.1.7 情景模拟教学系统.................. 错误!未定义书签。 8.1.8 流媒体平台........................ 错误!未定义书签。 8.1.9 扩声系统 (11) 其他设备 (11) 8.2 媒体沟通情景模拟教学实训系统 (12) 8.2.1 教学显示系统 (14) 8.2.2 讨论发言系统 (14) 6.2.3 中央控制系统 (14) 8.2.4 视音频切换系统 (14)
8.2.5 摄像系统 (14) 8.2.6 情景模拟教学系统.................. 错误!未定义书签。 8.2.7 扩声系统.......................... 错误!未定义书签。 8.2.8 灯光系统.......................... 错误!未定义书签。 8.2.9 其他设备.......................... 错误!未定义书签。 8.3 远程视频会议系统 (15) 8.3.1 丰富的显示手段 (16) 1920×1080的全高清视频效果 (16) 高清的数据内容显示 (16) 无损数字大屏显示 (17) 8.3.2 课件录制及历史资料点播............ 错误!未定义书签。 8.3.3 所见即所得的系统控制方式 (17) 8.3.4 全方位云台及周边设备的控制 (18) 8.4 数字化智能会议系统 (18) 8.4.1 设计特点 (18) 主要功能 (18) 九、参考效果图 (20) 一、项目提出背景 （一)、随着我国经济水平的持续稳步发展，人们的生活水平不提高，生活内容也在日新月异的快速变化，人们开始更多的参与到舆论当中。在当今社会人们对资讯需求越来越高，电视、网络、报纸、杂志已经成为人们生活必不可少的资讯来源，各种媒体已经成为社会舆论的主导。而政府各职能部门如何能够与媒体进行良好互动，如何及时掌控信息，如何正确反馈和传达信息，让媒体积极引导社会舆论，促使政府各职能部门对社会进行合理的高效的管控，这已经成为当今所有职能部门所面临的重要课题。建设和应用媒体沟通情景模拟教学系统，已成为提高领导干部应对媒体能力的重要手段。 (二)、当今社会各类危机事件频发，如自然灾害中的洪涝灾害、雪灾与冰灾、火灾和旱灾，城市大火、重大工程事故、群体事件、重大犯罪事件等。当危机发
习题1 1.什么是人机交互？ 人机交互技术(Human-Computer Interaction Techniques)是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。 它包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息，回答问题等。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要容之一。它与认知学、人机工程学、心理学等学科领域有密切的联系。 1.简单介绍人机交互技术的研究容。 1.人机交互界面表示模型与设计方法 2.可用性分析与评估 3.多通道交互技术 4.认知与智能用户界面 5.群件 6.Web设计 7.移动界面设计。 2.简单介绍人机交互技术的发展历史。 人机交互的发展过程，也是人适应计算机到计算机不断地适应人的发展过程。它经历了几个阶段： 命令行图形用户界面自然和谐的交互
1.命令行界面交互阶段 计算机语言经历了由最初的机器语言，而后是汇编语言，直至高级语言的发展过程。这个过程也可以看作早期的人机交互的一个发展过程 2.图形用户界面（GUI）交互阶段 1）图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）的出 现，使人机交互方式发生了巨大变化。GUI 的主要特点是桌 面隐喻、WIMP技术、直接操纵和“所见即所得”。 2）与命令行界面相比，图形用户界面的人机交互自然性和效 率都有较大的提高。图形用户界面很大程度上依赖于菜单选 择和交互小组件（Widget）。 3）图形用户界面给有经验的用户造成不方便，他们有时倾向 使用命令键而不是选择菜单，且在输入信息时用户只能使用 手这一种输入通道。 4）图形用户界面需要占用较多的屏幕空间，并且难以表达和 支持非空间性的抽象信息的交互。 3.自然和谐的人机交互阶段 随着虚拟现实、移动计算、无处不在计算等技术的飞速发展，自然和谐的人机交互方式得到了一定的发展。基于语音、手写体、姿势、视线跟踪、表情等输入手段的多通道交互是其主要特点，其目的是使人能以声音、动作、表情等自然方式进行交互操作。习题2
《VRML虚拟现实技术在数字校园系统中应用研究》文献综述 摘要：教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了数字校园，阐明了数字校园的地位和作用。虚拟数字校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。将虚拟现实技术应用在数字校园系统的开发，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。它在数字校园的应用，可以大大提高校园展示效果，也能够体现校园个性方面的优势，对校园今后的推广及展示带来非常大的帮助 关键词：虚拟现实；数字校园；基本概况 前言 教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。建设虚拟三维数字校园可以比较直观的了解校园的各个区域，在这个三维的校园里，空间次序的视觉理解和感知变得非常容易，使浏览者对校园环境产生身临其境的感觉[1]，其中的教学楼、实验楼、图书馆、宿舍楼、食堂、道路及绿化地带和种植的植物，都栩栩如生的呈现在我们的眼前，三维虚拟校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。三维虚拟校园可直接嵌入到大学的网站，直接通过网络浏览器察看，其丰富的、人性化的信息查询等功能，有效提高大学的美誉度，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。三维虚拟校园的直观特性，可以优化领导管理，对于校园信息管理、校园规划、建设等能够全局掌控。 一、虚拟现实技术的发展状况的研究 虚拟现实（Virtual Reality）技术是20世纪90年代初崛起的一种实用技术，它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成三维信息的虚拟环境，可以真实地模拟现实中能实现的物理上的、功能上的事物和环境[2]。在虚拟现实环境中可以直接与虚拟现实场景中的事物交互，产生身临其境的感受，从而使人在虚拟空间中得到与自然世界同样的感受。该技术的兴起，为科学及工程领域大规模的数据及信息提供了新的描述方法。虚拟现实技术大量应用于建筑设计及其相关领域，该技术提供了“虚拟建筑”这种新型的设计、研究及交流的工具手段[3]。 在虚拟现实的发展过程中总结出虚拟现实系统应具有以下四个特征：（1）多感知性。指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知、甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。（2）存在感。指用户感动作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。（3）交互性。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。（4）自主性。指虚拟环境中物体依据现实世界物理运动定律动作的程度[4]。 虚拟现实技术自诞生以来，其应用一直受到科学界、工程界的重视，并不断取得进展，虚拟现实蕴藏的技术内涵与艺术魅力不断地激发着人们丰富的想象思维和创造的热情。从本质上讲，虚拟现实技术就是一种先进的人机交互技术[5]，其追求的技术目标就是尽量使用户与电脑虚拟环境进行自然式的交互。因此，虚拟现实技术为我们架起了一座人与数字世界沟通的桥梁。 二、虚拟现实技术在数字校园系统的应用解析 目前，数字校园存在有2个定义，并分别带来不同的研究与实践。一种定义是从信息、网络和媒体技术发展角度，数字校园被理解为一个以计算机和网络为平台的、远程教学为主的信息主体；另一个事从因特网、虚拟现实技术、网络虚
四通道沉浸式投影融合互动系统 欧阳歌谷（2021.02.01） 技 术 方 案 1.前言 沉浸式虚拟现实提供参与者完全沉浸的体验，使用户有一种置身于虚拟世界之中的感觉。其明显的特点是：利用显示设备把用户的视觉、听觉封闭起来，产生虚拟视觉，同时，它利用数据手套把用户的手感通道封闭起来，产生虚拟触动感。系统采用识别器让参与者对系统主机下达操作命令，与此同时跟踪器的追踪，使系统达到尽可能的实时性。临境系统是真实环境替代的理想模型，它具有最新交互手段的虚拟环境。常见的沉浸式系统有：基于头盔式显示器的系统、投影式虚拟现实系统。 沉浸式虚拟现实显示系统基于多通道视景同步技术、三维空间整形校正算法、立体显示技术的房间式可视协同环境，该系统可提欧阳歌谷创编2021年2月
供一个同房间大小的四面（或六面）立方体投影显示空间，供多人参与，所有参与者均完全沉浸在一个被三维投影画面包围的高级虚拟仿真环境中，借助相应虚拟现实交互设备，从而获得一种身临其境的高分辨率三维立体视听影像和6自由度交互感受。由于投影面几能够覆盖用户的所有视野,所以沉浸式虚拟现实显示系统能提供给使用者一种前所未有的带有震撼性的身临其境的沉浸感。这种完全沉浸式的立体显示环境，为科学家带来了空前创新的思考模式。 多通道投影融合沉浸式虚拟现实系统采用边缘融合拼接系统是指整幅投影画面由不同的投影机投射画面拼接组成，每个单独的投影画面拼接中有着投影光线和画面内容的重叠部分，通过软硬件的结合处理，消除光线重合部分的多余亮度，从而确保整幅画面上面没有任何接缝，亮度均匀一致，给观众完美的视觉冲击。（见下图）本方案中采用边缘融合大屏幕拼接。 1.1与单屏大屏幕相比，四通道投影融合沉浸式虚拟现实系统的优势 1.增加图像尺寸；画面的完整性：多台投影机拼接投射出 来的画面一定比单台投影机投射出来的画面尺寸更大；鲜艳靓丽的画面，能带给人们不同凡响的视觉冲击，采用无缝边缘融合技术拼接而成的画面，要很大程度上保证了画面的完美性和色彩的一致性。 欧阳歌谷创编2021年2月
高校虚拟现实系统建设项目建议书
目录 一、项目提出背景 (5) 二、项目概述 (5) 三、建设内容 (6) 四、建设行业标准 (6) 五、建设要求 (7) 六、总体设计思路 (9) 七、情景模拟实训系统功能可行性分析 (9) 八、详细系统设计 (11) 8.1 应急管理情景模拟教学实训系统 (11) 8.1.1 分组讨论系统 (12) 8.1.2 教学显示系统 (12) 8.1.3 讨论发言系统 (12) 8.1.4 中央控制系统 (12) 8.1.5 视音频切换系统 (13) 8.1.6 摄像系统 (13) 8.1.7 情景模拟教学系统 (13) 8.1.8 流媒体平台 (13) 8.1.9 扩声系统 (14) 8.1.10 其他设备 (14) 8.2 媒体沟通情景模拟教学实训系统 (14) 8.2.1 教学显示系统 (16) 8.2.2 讨论发言系统 (16) 6.2.3 中央控制系统 (16) 8.2.4 视音频切换系统 (16) 8.2.5 摄像系统 (16) 8.2.6 情景模拟教学系统 (16)
8.2.7 扩声系统 (17) 8.2.8 灯光系统 (17) 8.2.9 其他设备 (17) 8.3 远程视频会议系统 (18) 8.3.1 丰富的显示手段 (19) 8.3.1.1 1920×1080的全高清视频效果 (19) 8.3.1.2 高清的数据内容显示 (20) 8.3.1.3 无损数字大屏显示 (21) 8.3.2 课件录制及历史资料点播 (22) 8.3.3 所见即所得的系统控制方式 (23) 8.3.4 全方位云台及周边设备的控制 (23) 8.4 数字化智能会议系统 (23) 8.4.1 设计特点 (23) 8.4.1.1 主要功能 (24) 九、参考效果图 (26)
沉浸式虚拟现实VR一体机系统 系统概述 VR是Virtual Reality的缩写，译为中文即“虚拟现实”，该技术融合了计算机3D图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感和模拟现实环境的交互性，有助于加深感受、启发认知。因此，VR系统环境具备沉浸感、交互性、构想性这三个基本特性。 VR虚拟现实的关键技术主要包括模拟环境三维图形处理技术、位置追踪技术、触觉或力觉反馈、智能传感设备各等。理想的VR体验，是基于计算机生成逼真的三维立体虚拟环境，借助VR输入/输出设备体会到人体正常应感应到的视觉、听觉、触觉、力觉、运动等所有感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，并利用位置追踪技术，对头部转动、眼睛、手势等其它行为动作进行采集，由计算机处理体验者动作的相应数据，并做出实时响应和反馈。 随着移动互联网技术、人工智能技术的发展，推动了VR虚拟现实技术在工业、医疗、教育、军事等多个领域的应用，沉浸式虚拟现实设备因实用便携、最能展现虚拟现实效果而成为未来主要的发展趋势，由于沉浸式交互技术、VR外 设硬件技术的不断突破，VR技术也逐步朝着完整成熟的产业化方向发展。 VR产业现状分析 VR产业覆盖了硬件、系统、平台、开发工具、应用以及消费内容等诸多方面，
作为一个处于技术创新井喷期的产业，VR虚拟现实的想象空间和市场前景十分广阔，全球科技巨头纷纷投身其中。目前，VR作为新兴产业，其技术要求高、资源投入大，产业链的部分环节相对比较单薄，国内VR产业主要集中在硬件制作环节，而内容与工具提供商，尤其是内容平台搭建者，主要以国际大型IT科技公司为主。 尽管目前VR/AR行业都处于起步阶段，但整个市场未来增长潜力巨大：根据Digi Capital预测至2020年，全球AR与VR市场规模将达到1500亿美元，而根据市场研究机构BI Intelligence的统计，2020仅年头戴式VR硬件市场规模将达到28亿美元，未来5年复合增长率超过100%。在过去的2015年，VR毫无疑问成为资本市场最受热捧的风口。 2016年，VR将在全世界范围内迎来行业大爆发，成为互联网科技界新一代的智能硬件入口。由于VR带来的时代颠覆性，国内外各大型知名高新科技公司纷纷进驻VR产业，寻求下一个发展切入点： ?国内：腾讯进入VR领域，发布“TOS+”智能硬件开放平台，布局虚拟现实产品在内的智能硬件生态圈；百度视频成立VR频道，成为BAT中投入VR 领域的首一家；暴风、360、小米、迅雷、京东等知名互联网公司也纷纷开发其VR产品迅速占据国内主流市场。 ?国外：索尼PS VR、HTC Vive、Facebook旗下的Oculus、三星GearVR、微软VR Kit、谷歌Cardboard成为国际VR消费级市场主流产品；Magic Leap
基于手势识别的人机交互综述 摘要：近年来，得益于虚拟现实、人机界面技术、计算机视觉等领域的发展，基于手势识别的人机交互技术得到大力的推动。本文就基于手势识别的人机交互技术展开综述。首先概括手势交互的涉及领域，回顾其发展史和国内外研究现状。接着阐明它的基本界定和分类，并在此基础上分析其热点关键技术。然后实例讨论了几种类型手势交互的典型应用。最后给出了结论。 关键词：虚拟现实；手势交互；计算机视觉；手势识别；特征跟踪 1．引言 人机交互技术通过输入、输出设备，以有效的方式实现交互主体与交互客体的对话。当前的人机交互技术已经从过去交互主体适应交互客体，发展为交互客体不断地适应交互主体的习惯和以交互主体为中心的新阶段[1,2,3,4]。以用户为中心的，新型、自然的人机交互技术逐渐成为开发者和科研工作者的关注重点。这类交互方式要求输入与输出能够最大限度地符合交互主体的行为习惯，并能够在交互主体的脑中顺利构建交互环路。由于手势具有极强的信息表述功能，加之人手操作行为本身就是人与世界相互作用的主要方式，因此，基于手识别的人机交互技术相关研究有着重要的理论价值和应用价值。基于手势识别的人机交互技术涉及计算机科学、认知心理学、行为学等诸多方面的知识。本文不能面面俱到，仅就手势交互的基本问题：手势语义的分类，以及当前发展概况、研究热点技术和典型系统应用等相关问题进行综述。 2．研究现状 目前，基于视觉的手势交互已被广泛的研究，由于手势本身的多义性及时空差异性，加之手形变的高维度及视觉问题本身的不适定性，基于视觉的手势识别一直是一项极富挑战性的究课题[5]。需要解决的核心问题是对手形的识别，对手势的跟踪等。传统的方法主要分为两大类：（1）基于模型（model-base）的方法；（2）基于表征(appearance-based)的方法[6]。这些方法及其衍生算法极大程度地依赖于计算机科学中虚拟现实、机器视觉、模式识别、人机交互等多个领域的交流与合作。相关的国际会议：CHI、ICCV、CVPR、ICAT、IEEE VR 为研究者提供了一个能充分交流的空间，并吸引了越来越多的研究人员共同参与合作。此外，学科之间的交流也吸引了心理学研究人员的共同参与。他们以从用户为中心出发，为基于手势交互研究和开发提出了宝贵意见[7]。纵观手势交互的发展历程，其研究重点也从早期简单的系统框架、低层特征提取[8]、手形模板匹配[8]等问题转变到关节式物体跟踪[9,10, 11]、跟踪性能评价[12]、操作型手势解析[14]等问题上。我国在基于手势识别的人机交互领域的研究近年来得到了长足的发展。研究机构集中在国内的研究所和高校的科研单位。目前国内手势交互的研究成果主要有：中国科学院软件研究所[15]的研究中，对二阶自回归过程动力学模型（Auto-Regressive Process, ARP）进行训练和学习，进而建立基于ARP 的预测模型，实现了人手运动的鲁棒性跟踪，在出现跟踪丢失的情况下在后续序列中可以自动恢复正确跟踪。中国科学院自动化研究所模式识别实验室提出一种基于区域的多连接体(手指)的三维运动跟踪算法[13]，用多约束融合的方法以及手指的运动特性，建立多刚体的三维运动描述，通过三类基本约束条件，把跟踪问题归结为一个约束误差优化问题。清华大学的崔锦实博士，提出一种基于回归－优化方法的关节式物体的姿态估计方法[16]。该方法把回归分析与全局优化搜索相结合，保证了估计的精度和连续性；针对现有滤波器在高维非线性多峰
1.1什么是人机交互（HCI）是指关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，并围绕相关的主要现象进行研究的学科。狭义地讲，人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信息交换。人到计算机的信息交换是用手、脚、声音、姿势或身体的动作、视线甚至脑电波等像计算机传递信息，计算机到人的信息交换是用输出或显示设备向人们提供可理解的信息。 1.2人机交互的研究内容1.人机交互界面表示模型与设计方法 2.可用性分析与评估 3.多通道交互技术 4.认知与只能用户界面 5.群件 6.Web设计 7.移动界面设计 1.3人机交互的发展历史1.命令行界面交互阶段 2.图形用户界面交互阶段 * 3.自然和谐的人机交互阶段2.1人的感知：1.视觉 2.听觉 3.触觉 2.2影响认知的因素： 1）情感（积极的情感会使人的思想更有创造性、解决复杂问题的能力更强，而消极的情感使人的思考更加片面，还会影响其他方面的感知和认知能力） 2）人的个性差异 2.3对概念模型的认知：1.思维模型 2.信息处理模型 3.外部认知模型 3.1输入设备 1.文本输入设备（键盘、手写输入设备） 2.图像输入设备（二维扫描仪、数码摄像头） 3.三维信息输入设备（三维扫描仪、动作捕捉器） 4.指点输入设备（鼠标、 光笔、控件杆、触摸板、触 摸屏） 3.2输出设备：显示器、打 印机、语音交互设备 *3.3显示器的工作原理：显 示器是计算机的重要输出 设备，是人机对话的重要工 具。它的主要功能是接受主 机发出的信息，经过一系列 的变换，最后以光的形式将 文字和图形显示出来。 3.4显示器的类型阴极射 线管显示器、液晶显示器、 等离子显示器 阴极射线管显示器原理： 主要由阴极、电平控制器、 聚焦系统、加速系统、偏转 系统和阳极荧光粉涂层（前 四个组成电子枪）组成。CRT 显示终端的工作原理就是 将显像管内部的电子枪阴 极发出的电子束，经强度控 制、聚焦和加速后变成细小 的电子流，再经过偏转线圈 的作用向正确的目标偏离， 穿越荫罩的小孔或栅栏，轰 击到荧光屏上的荧光粉发 出光。 液晶显示器的原理： 以电流刺激液晶分子产生 点、线、面，并配合背部灯 管构成画面。液晶显示器依 驱动方式可分为静态驱动、 单纯矩阵驱动及主动矩阵 驱动三种。由于成像原理的 不同，LCD比CRT显示器具 有更好的图像清晰度、画面 稳定性和更低的功率消耗。 *4.1人机交互输入模式：请 求模式、采样模式、事件模 式 请求模式原理：在请求模式 下，输入设备的启动是在应 用程序中设置的。应用程序 执行过程中需要输入数据 时，暂停程序的执行，直到 从输入设备接收到请求的 输入数据后，才继续执行程 序。应用程序和输入设备交 替工作，如果要求进行数据 输入时，用户没有输入，则 整个程序被挂起。 采样模式原理：在采样模式 下，输入设备和应用程序独 立的工作。输入程序连续不 断地把信息输入进来，信息 的输入和应用程序中的输 入命令无关。应用数据在处 理其他数据的同时，输入设 备也在工作，心得输入数据 替换以前的输入数据。当应 用程序遇到取样命令时，读 取当前保存的输入设备数 据。这种模式对连续的信息 流输入比较方便，也可同时 处理多个输入设备的输入 信息。 事件模式原理：在事件模式 下，输入设备和程序并行工 作。输入设备把数据保存到 一个输入队列，也称为事件 队列，所有的输入数据都保 存起来，不会遗失。每次用 户对输入设备的一次操作 以及形成的数据叫做一个 事件当某台设备被置成事 件方式，应用程序和设备将 同时、各自独立地工作。从 设备输入的数据或事件都 存放在事件队列里，事件以 发生的时间排序。 4.2.基本交互技术：定位、 笔画、定值、选择、字符串 5.1图形用户界面的主要思 想：桌面隐喻、所见即所得、 直接操纵 5.2桌面隐喻：隐喻的表现
校企共建——虚拟现实技术实验室建设方案 一、虚拟现实技术实验室（） 虚拟现实（）,也称虚拟实境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。 与传统的模拟技术相比，虚拟现实技术的主要特征是：操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟现实环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与虚拟仿真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息。 沉浸/临场感和实时交互性是虚拟现实的实质性特征，对时空环境的现实构想（即启发思维，获取信息的过程）是虚拟现实的最终目的。 虚拟现实技术的先进特性使得该项技术应用于各行各业的模拟仿真研究中，并切实有效地指导了生产实践。自从虚拟现实技术诞生以来，它已经在军事模拟、先进制造、城市规划/地理信息系统、医学生物等领域中发挥了巨大的经济、军事和社会效益。虚拟现实技术在不远的将来就会像当年的计算机一样应用于社会生产实践的各个领域，它与网络、多媒体将并称为21世纪最具应用前景的三大技术。
随着虚拟现实技术的成熟，人们开始认识到虚拟现实在教育领域的应用价值，它除了可以辅助高校的科研工作，在实验教学方面也具有利用率高，易维护等诸多优点。近年来，国内的许多重点高校都根据自身科研和教学的需求建立了虚拟现实技术实验室。 二、虚拟现实技术实验室的使用 利用虚拟现实技术，以数字化信息为基础，对学校的教学、科研、管理和生活服务等所有信息资源进行全面的数字化，最终实现教育的信息化，提高学校的办学水平和管理水平。 虚拟现实技术实验室主要从事虚拟现实技术、可视化技术、计算机网络、图形系统工具、图像信息处理、分布式系统和人工智能等领域的科学研究和技术开发。 1、院校教学科研。 建设教学、科研、技术人员结构合理的虚拟仿真实验教学团队，形成一支教育理念先进，学术水平高，教学科研能力强，实践经验丰富，勇于创新的虚拟仿真实验教学和管理队伍。 虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。虚拟仿真实验教学建设工作坚持“科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展”的指导思想，以全面提高高校学生创新精神和实践能力为
CAVE沉浸式虚拟现实显示系统，是基于投影的沉浸式虚拟现实显示系统，其特点是分辨率高，沉浸感强，交互性好，VR-Platform CAVE目前国内市场占有率最高。 沉浸式虚拟现实显示系统 CAVE是什么错误!未定义书签。 袇莀肂螇蒇节芄VR-PLATFORM CAVE系统错误!未定义书签。 VR-PLATFORM CAVE系统的构成错误!未定义书签。 VR-PLATFORM CAVE系统的应用错误!未定义书签。 CAVE是什么 CAVE沉浸式虚拟现实显示系统的原理比较复杂，它是以计算机图形学为基础，把高分辨率的立体投影显示技术、多通道视景同步技术、三维计算机图形技术、音响技术、传感器技术等完美地融合在一起，从而产生一个被三维立体投影画面包围的供多人使用的完全沉浸式的虚拟环境。 VR-PLATFORM CAVE系统 CAVE投影系统是由3个面以上（含3面）硬质背投影墙组成的高度沉浸的虚拟演示环境，配合三维跟踪器，用户可以在被投影墙包围的系统近距离接触虚拟三维物体，或者随意漫游“真实”的虚拟环境。CAVE系统一般应用于高标准的虚拟现实系统。至纽约大学94年建立第一套CAVE系统以来， CAVE 已经在全球超过600所高校、国家科技中心、各研究机构进行了广泛的应用。 中视典数字科技，专注于虚拟现实增强现实 3D互联网领域，是专业的虚拟现实硬件设备提供商与集成商。CAVE虚拟现实显示系统，作为中视典数字科技的主打虚拟现实硬件设备，自推出市场以来，收到了广大用户的普遍欢迎和好评，在业内拥有良好的信誉和口碑。 中视典数字科技VR-PLATFORM CAVE系统是一种基于多通道视景同步技术和立体显示技术的房间式投影可视协同环境，该系统可提供一个房间大小的最小三面或最大七十面（2004年）立方体投影显示空间，供多人参与，所有参与者均完全沉浸在一个被立体投影画面包围的高级虚拟仿真环境中，借助相应虚拟现实交互设备（如数据手套、位置跟踪器等），从而获得一种身临其境的高分辨率三维立体视听影像和6自由度交互感受。由于投影面几能够覆盖用户的所有视野,所以VR-PLATFORM CAVE系统能提供给使用者一种前所未有的带有震撼性的身临其境的沉浸感受。 VR-PLATFORM CAVE系统的构成 （1）VR-PLATFORM CAVE投影系统基座 （2）VR-PLATFORM CAVE投影屏幕框架 （3）VR-PLATFORM CAVE立体投影系统背投屏幕 （4）松下 PT-FD605