虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在軍事心理學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

及其在軍事心理學(xué)中的應(yīng)用空軍青島航空醫(yī)學(xué)鑒定訓(xùn)練中心田建全開發(fā)工具與開發(fā)流程虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念與特征需求與應(yīng)用系統(tǒng)組成一、什么是虛擬現(xiàn)實(shí)？

“虛擬現(xiàn)實(shí)”（VirtualReality，簡(jiǎn)稱VR）是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，是指利用計(jì)算機(jī)和高速多媒體系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供給用戶視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，使用戶有身臨其境的感覺，用戶可以從自己的視點(diǎn)出發(fā)實(shí)時(shí)觀察虛擬空間的事物，并與之發(fā)生交互。國(guó)內(nèi)也有人譯為“靈境”、“幻真”等，國(guó)外同類的術(shù)語還有“虛擬環(huán)境”、“人工現(xiàn)實(shí)”及“電腦空間”等。虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)支撐虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理與模式識(shí)別、智能技術(shù)、傳感技術(shù)、語音處理與音響技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多門科學(xué)，將計(jì)算機(jī)處理的數(shù)化信息變?yōu)槿藗兯芨惺艿木哂懈鞣N表現(xiàn)形式的多維信息，并通過視、聽、觸覺等感官作用于參與者，使其產(chǎn)生一種與現(xiàn)實(shí)一樣的感覺。它是人們通過計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新的方式，與傳統(tǒng)的人機(jī)界面及流行的視窗操作相比，在技術(shù)和思想上都有了質(zhì)的飛躍。虛擬現(xiàn)實(shí)有哪些類型？1桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)cloud利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低端工作站進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)屏幕作為用戶觀察虛擬環(huán)境的窗口。2沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)提供完全沉浸的體驗(yàn)，用戶被虛擬環(huán)境所包圍，有一種完全置身其中的感覺。3增強(qiáng)性虛擬現(xiàn)實(shí)不僅利用VR來模擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界，而且要用它來增強(qiáng)參與者對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受，即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無法感知或不方便的感知。4分布式虛擬現(xiàn)實(shí)多個(gè)用戶通過網(wǎng)絡(luò)連在一起，同時(shí)參加一個(gè)虛擬空間，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，將虛擬現(xiàn)實(shí)提高到一個(gè)更高的境界。二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用危險(xiǎn)環(huán)境中作業(yè)科學(xué)研究的可視化醫(yī)療實(shí)驗(yàn)與教學(xué)可以使用VR技術(shù)在有放射、有毒的危險(xiǎn)環(huán)境中，或者在宇宙空間進(jìn)行監(jiān)控和遙控作業(yè)，處理危險(xiǎn)的材料，而不會(huì)有任何危險(xiǎn)。給研究者的計(jì)算過程提供及時(shí)的圖形化的反饋，可以讓他們觀察到方案的整個(gè)過程；比如，在美國(guó)國(guó)家航空和宇航局，地質(zhì)學(xué)家應(yīng)用VR技術(shù)遠(yuǎn)程分析火星表面的質(zhì)地構(gòu)造。直至目前，醫(yī)學(xué)研究和教學(xué)還主要依賴實(shí)體解剖和塑料模型，由計(jì)算機(jī)生產(chǎn)的3D人體模型是進(jìn)行醫(yī)學(xué)研究和教學(xué)的新的方法。比如，谷歌公司在近期推出了人體瀏覽器，可以全方位地觀察人體皮膚、肌肉、骨骼直至內(nèi)臟和神經(jīng)。在谷歌Chrome瀏覽器里輸入二、虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用-------教育應(yīng)用教育與培訓(xùn)方面的應(yīng)用：最普遍的實(shí)例是戰(zhàn)爭(zhēng)模擬，可以凸顯出訓(xùn)練環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，還可以進(jìn)行現(xiàn)實(shí)中無法開展的危險(xiǎn)戰(zhàn)爭(zhēng)的模擬。此種模擬訓(xùn)練比真實(shí)的訓(xùn)練更安全，代價(jià)更低。

VR在教育中的應(yīng)用，依據(jù)教育環(huán)境不同，劃分為：虛擬校園、虛擬教室、虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬圖書館擴(kuò)展閱讀：《虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用探析》《桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)課件的快速制作》《交互性虛擬教室的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》《基于3dmax和VRP-Builder平臺(tái)的數(shù)字校園虛擬漫游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》教育培訓(xùn)中的應(yīng)用用于汽車組裝培訓(xùn)的增強(qiáng)型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育行業(yè)的應(yīng)用——虛擬技能實(shí)訓(xùn)虛擬技能培訓(xùn)包括：虛擬軍事作戰(zhàn)技能；虛擬醫(yī)療操作技能；虛擬體育競(jìng)賽技能；虛擬導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)技能；仿真數(shù)控機(jī)床操作技能；虛擬飛行駕駛培訓(xùn)；虛擬汽車駕駛技能；果樹虛擬栽培技能；電器仿真維修技能等。成功應(yīng)用：虛擬飛機(jī)駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)：學(xué)員可以反復(fù)操作控制設(shè)備，學(xué)習(xí)在各種天氣情況下駕駛飛機(jī)起飛、降落，通過反復(fù)訓(xùn)練，達(dá)到熟練掌握駕駛技術(shù)的目的。二、虛擬擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)的應(yīng)應(yīng)用——行業(yè)應(yīng)用用實(shí)例了解行業(yè)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)現(xiàn)狀及優(yōu)優(yōu)秀案例例，推薦經(jīng)常常關(guān)注如如下網(wǎng)站站可以到高高老師博博客，直直接訪問問這些網(wǎng)網(wǎng)站：http：虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)主體網(wǎng)網(wǎng)站三、虛擬擬現(xiàn)實(shí)的的基本特特征多感知性性（Multi-sensory）：用戶戶除了視視覺感知知外，還還可以有有聽覺、、力覺、、觸覺、、運(yùn)動(dòng)的的感知，，甚至包包括味覺覺、嗅覺覺等人類類所具有有的其他他感知功功能。浸沒感（（Immersion）：讓用用戶有一一種臨場(chǎng)場(chǎng)的感覺覺，真實(shí)實(shí)的感覺覺，如同同現(xiàn)實(shí)世世界中一一樣。交互性（（Interactivity）：用戶戶可以對(duì)對(duì)虛擬環(huán)環(huán)境中的的物體進(jìn)進(jìn)行操作作并可以以得到及及時(shí)的反反饋，比比如抓東東西的過過程，又又比如剛剛剛開始始流行的的體感游游戲。構(gòu)想性（（imagination）：讓用用戶有廣廣闊的可可想象空空間，拓拓展人類類認(rèn)知范范圍，不不僅可以以再現(xiàn)真真實(shí)存在在的環(huán)境境，也可可以隨意意構(gòu)想出出不存在在的環(huán)境境。多感知性（Multi-sensory）用戶除了視覺感知外，還可以有聽覺、力覺、觸覺、運(yùn)動(dòng)的感知，甚至包括味覺、嗅覺等人類所具有的其他感知功能。浸沒感（Immersion）讓用戶有一種臨場(chǎng)的感覺，真實(shí)的感覺，如同現(xiàn)實(shí)世界中一樣。交互性（Interactivity）用戶可以對(duì)虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行操作并可以得到及時(shí)的反饋，比如抓東西的過程，又比如剛剛開始流行的體感游戲。構(gòu)想性（imagination）讓用戶有廣闊的可想象空間，拓展人類認(rèn)知范圍，不僅可以再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想出不存在的環(huán)境。四、虛擬擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)的構(gòu)構(gòu)成【虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)環(huán)境】【高性能的的計(jì)算機(jī)機(jī)】以頭盔、、顯示器器為核心心的【視覺系統(tǒng)統(tǒng)】以語音識(shí)識(shí)別、聲聲音合成成與定位位為核心心的【聽覺系統(tǒng)統(tǒng)】以方位跟跟蹤器、、數(shù)據(jù)手手套、數(shù)數(shù)據(jù)衣服服為主體體的身體體方位和和姿勢(shì)【跟蹤設(shè)備備】味覺、嗅嗅覺、觸觸覺與力力覺【反饋系統(tǒng)統(tǒng)】虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)設(shè)備三維空間間跟蹤定定位器三維空間間交互球球數(shù)據(jù)手套套頭盔顯示示器立體顯示示器多通道立立體投影影系統(tǒng)華北水利利水電大大學(xué)虛擬擬現(xiàn)實(shí)三三通道立立體投影影系統(tǒng)國(guó)家農(nóng)業(yè)業(yè)信息中中心雙通通道立體體系統(tǒng)三通道立立體環(huán)幕幕投影系系統(tǒng)關(guān)鍵鍵設(shè)備介介紹必備硬件件設(shè)備：：1.工程投影影機(jī)2.專業(yè)金屬屬投影屏屏幕3.高端三維維圖形處處理集群群4.三通道高高清媒體體播放機(jī)機(jī)5.六通道立體體數(shù)字圖圖像融合合機(jī)聲道立體體音響7.偏振立體體眼鏡和和立體鏡鏡片8.千兆交換換機(jī)、矩矩陣切換換器9.操控臺(tái)、、UPS和KVM前置立體體聲音箱箱120度柱面金金屬幕系統(tǒng)操作作臺(tái)工作站機(jī)機(jī)柜6臺(tái)投影機(jī)機(jī)，被動(dòng)動(dòng)式立體體投影觀眾席后置立體體聲音箱箱后置立體體聲音箱箱整體布局局3通道組成成一個(gè)120度的環(huán)幕幕畫面，，環(huán)幕弧弧長(zhǎng)9-12米，幕布布高度為為米，整個(gè)個(gè)展示環(huán)環(huán)境為一一個(gè)大畫畫面無縫縫拼接投投影系統(tǒng)統(tǒng)。投影亮度度指標(biāo)：：考慮到偏偏振式立立體投影影方式，，透光率率在50%以上，單單臺(tái)亮度度不低于于6000流明，對(duì)對(duì)比度不不低于1000:1。立體模式式指標(biāo)：：采用偏振被動(dòng)動(dòng)式立體模式式，景深深和立體體程度可可調(diào)。噪音指標(biāo)標(biāo)：整機(jī)工作作時(shí)，觀觀眾位置置的投影影機(jī)噪音音不超過過30分貝。主機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)指標(biāo)：：高性能圖圖形工作作站，可可運(yùn)行海海量數(shù)據(jù)據(jù)的仿真真系統(tǒng)軟軟件，運(yùn)行500萬面的場(chǎng)景，，畫面刷刷新率超超過30FPS。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算算指標(biāo)：：同步運(yùn)算算時(shí)，不不同主機(jī)機(jī)間的同同步延時(shí)時(shí)不超過過0.02秒，畫面面連續(xù)性性好，無抖動(dòng)或或丟幀現(xiàn)現(xiàn)象。配套軟件件虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)播放器器虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)編輯器器立體投影影模塊SDK二次開發(fā)發(fā)工具包包平面設(shè)計(jì)計(jì)軟件三維建模模軟件其他軟件件配套設(shè)備備數(shù)據(jù)手套套位置跟蹤蹤器數(shù)據(jù)頭盔盔眼動(dòng)儀力反饋系系統(tǒng)立體快速速成型機(jī)機(jī)三維掃描描儀裸眼立體體電視其他設(shè)備備洞穴式虛虛擬環(huán)境境VR6系列眼動(dòng)動(dòng)儀ASL可以將微微型眼動(dòng)動(dòng)光學(xué)模模塊集成成到虛擬擬現(xiàn)實(shí)頭頭帶顯示示器（HMD）里面，，集成光光學(xué)模塊塊是虛擬擬現(xiàn)實(shí)頭頭盔最理理想的應(yīng)應(yīng)用產(chǎn)品品，他可可以輕易易的裝進(jìn)進(jìn)任何合合適的設(shè)設(shè)備里。。頭盔顯示示器也叫叫數(shù)據(jù)頭頭盔、頭頭戴式顯顯示器。。顧名思思義，頭頭盔顯示示器是一一種頭戴戴式的圖圖形顯示示與觀察察設(shè)備，，它的原原理是將將小型2維顯示器器所產(chǎn)生生的影像像藉由光光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)放大。頭盔顯示示器（HMD）6自由度位位置跟蹤蹤器位置跟蹤蹤器是用用于空間間跟蹤與與定位的的裝置，，一般與與其他VR設(shè)備結(jié)合合使用，，如：數(shù)數(shù)據(jù)頭盔盔、立體體眼鏡、、數(shù)據(jù)手手套等。。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)實(shí)（AR），也被被稱之為為混合現(xiàn)現(xiàn)實(shí)。它它通過電電腦技術(shù)術(shù)，將虛虛擬的信信息應(yīng)用用到真實(shí)實(shí)世界，，真實(shí)的的環(huán)境和和虛擬的的物體實(shí)實(shí)時(shí)地疊疊加到了了同一個(gè)個(gè)畫面或或空間同同時(shí)存在在。它是一種種3D體感攝影影機(jī)(開發(fā)代號(hào)號(hào)“ProjectNatal”)，同時(shí)，它它導(dǎo)入了了即時(shí)動(dòng)動(dòng)態(tài)捕捉捉、影像像辨識(shí)、、麥克風(fēng)風(fēng)輸入、、語音辨辨識(shí)、社社群互動(dòng)動(dòng)等功能能。伴隨Kinect名稱的正正式發(fā)布布，Kinect還推出了了多款配配套游戲戲，包括括Lucasarts出品的《星球大戰(zhàn)戰(zhàn)》、MTV推出的跳跳舞游戲戲、寵物物游戲、、運(yùn)動(dòng)游游戲《KinectSports》、冒險(xiǎn)游游戲《KinectAdventure》、賽車游游戲《Joyride》等唐·馬特里克克還說：：“先前前，有種種障礙把把電動(dòng)游游戲玩家家和所有有人都分分隔了開開，”““現(xiàn)在，，有了Natal，大家都都能加入入游戲，，使用發(fā)發(fā)明史上上最棒的的遙控器器——你。五、虛擬擬現(xiàn)實(shí)軟軟件Quset3DVRP目前國(guó)內(nèi)內(nèi)比較流流行的虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)軟件WebMax：最大特點(diǎn)點(diǎn)在于它它的壓縮縮比，號(hào)號(hào)稱可以以達(dá)到150：1，因此成成品的文文件量較較小，網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布布上有天天生的優(yōu)優(yōu)勢(shì)，畫畫面方面面也比較較細(xì)膩，，互動(dòng)方方面需要要配合一一些代碼碼編寫能能力，擴(kuò)擴(kuò)展性也也較強(qiáng)，，而且對(duì)對(duì)客戶端端機(jī)器的的配置要要求很低低，憑借借軟件永永久免費(fèi)費(fèi)的理念念，WebMax在國(guó)內(nèi)有有著大批批的粉絲絲。VRPIE：人性化程程度好，，軟件成成熟度高高，上手手快，一一些簡(jiǎn)單單的互動(dòng)動(dòng)不需要要編程即即可完成成，軟件件也提供供編程接接口。Converse3D：最晚出現(xiàn)現(xiàn)，一起起步就提提升到了了Dx9的API圖形接口口上，免免費(fèi)版僅僅有模型型面數(shù)的的限制，，連惱人人的官方方logo都消失失了，，率先先提出出了““一個(gè)個(gè)場(chǎng)景景，一一個(gè)社社區(qū)””的概概念,領(lǐng)先業(yè)業(yè)界開開發(fā)出出了Web3D在線多多人互互動(dòng)交交流功功能。。六、虛虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)項(xiàng)項(xiàng)目開開發(fā)流流程1、制作作低模模2、展UV并繪制制貼圖圖3、燈光光渲染染烘焙焙貼圖圖4、vr軟件中中交互互設(shè)置置創(chuàng)建燈燈光系系統(tǒng)，，設(shè)置置全局局照明明，為為場(chǎng)景景設(shè)定定照明明效果果；測(cè)試渲渲染并并不斷斷調(diào)整整燈光光參數(shù)數(shù)，達(dá)達(dá)到滿滿意的的渲染染效果果；烘焙貼貼圖，，PS中對(duì)烘烘焙出出的貼貼圖做做進(jìn)一一步的的修改改調(diào)整整；將烘焙焙好貼貼圖的的模型型導(dǎo)入入VR軟件進(jìn)進(jìn)行下下一階階段的的制作作。模型導(dǎo)導(dǎo)入VRP并進(jìn)行行檢查查和調(diào)調(diào)整；；VRP中進(jìn)行行材質(zhì)質(zhì)與貼貼圖的的后期期編輯輯，主要對(duì)對(duì)鏤空空貼圖圖、水面、、玻璃璃和金金屬等等材質(zhì)質(zhì)屬性性進(jìn)行行設(shè)置置；VRP中制作作天空空、陽陽光系系統(tǒng)及及其其其他視視覺特特效；；創(chuàng)建角角色動(dòng)動(dòng)畫；；制作景景區(qū)場(chǎng)場(chǎng)景交交互；；創(chuàng)建行行走相相機(jī)并并制作作攝相相機(jī)路路徑動(dòng)動(dòng)畫；；VRP中制作作系統(tǒng)統(tǒng)的運(yùn)運(yùn)行界界面，，包括背背景界界面元元素、、交互互按鈕鈕和背背景音音樂的的制作作；加入視視頻、、和flash等媒體體，并并與模模型、、按鈕鈕進(jìn)行行交互互的鏈鏈接；；前期系系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)與與準(zhǔn)備備工作作展UV，主要要用到到UnwrapUVW修改器器；Photoshop軟件中中合成成模型型的固固有色色貼圖圖；3dsmax中賦予予材質(zhì)質(zhì)和貼貼圖并并調(diào)整整貼圖圖位置置。古建筑筑房屋屋閣樓樓低模模；地形、、地面面、池池塘等等；樹木和和植被被和雕雕塑等等面片片模型型；人物、、動(dòng)物物等角角色的的低模模的制制作。。1、與項(xiàng)目目投資資單位位溝通通并進(jìn)進(jìn)行系系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)；；2、收集整整理規(guī)規(guī)劃圖圖、效效果圖圖、現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)照照片；；3、撰寫并并錄制制需要的的解說詞詞；4、制作作相關(guān)關(guān)介紹的的專題題片和其他他媒體體資料料；虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技技術(shù)在在軍事事心理理學(xué)中中的應(yīng)應(yīng)用369000，0.26s一、戰(zhàn)戰(zhàn)后PTSD的康復(fù)復(fù)PTSD的發(fā)病病率：SincethestartoftheOperationIraqiFreedom/OperationEnduringFreedom(OEF/OIF)conflictsinAfghanistanandIraq,approximately1.9milliontroopshavebeendeployed.AsofDecember2010,therehavebeen5,836deathsand41,583ServiceMembers(SMs)woundedinaction.Ofthewoundedinaction(WIA),thetotalincludes1,222majorlimbamputationsand399minoramputationsandasof2010,traumaticbraininjury(TBI)hasbeendiagnosedin178,876patients.Moreover,thestressfulexperiencesthatarecharacteristicoftheOIF/OEFwarfightingenvironmentshaveproducedsignificantnumbersofreturningSMsatriskfordevelopingposttraumaticstressdisorder(PTSD).InthefirstsystematicstudyofOIF/OEFmentalhealthproblems,theresultsindicatedthat‘‘‘‘…Thepercentageofstudysubjectswhoseresponsesmetthescreeningcriteriaformajordepression,generalizedanxiety,orPTSDwassignificantlyhigherafterdutyinIraq(15.6to17.1%)thanafterdutyinAfghanistan(11.2percent)orbeforedeploymenttoIraq(9.3percent)’’’(Hogeetal.,2004).ReportssincethattimeonOIF/OEFPTSDForexample,asof2010,theMilitaryHealthSystemhasrecorded66,934activedutypatientswhohavebeendiagnosedwithPTSD(Fischer,2010)andtheRandAnalysis(Tanielianetal.,2008)estimatedthatata1.5milliondeploymentlevel,morethan300,000activedutyanddischargedVeteranswillsufferfromthesymptomsofPTSDandmajordepression.VirtualRealityExposureTherapyandStandard(inVivo)ExposureTherapyintheTreatmentofFearofFlyingThiscontrolledclinicaltrialtestedvirtualrealityexposure(VRE)therapyforthefearofflying(FOF),andcomparedittostandard(invivo)exposuretherapy(SE)andawaitlist(WL)controlwitha6-and12-monthfollow-up.EightythreeparticipantswithFOFwererandomlyassignedtoVRE,SE,orWL.Seventy-fiveparticipants,25pergroup,completedthestudy.Twenty-threeWLparticipantscompletedrandomlyassignedtreatmentf