虛擬現(xiàn)實技術應用

摘 要：什么是VR（Virtual Reality）技術呢？其具體內涵是：綜合利用計算機圖形系統(tǒng)和各種現(xiàn)實及控制等接口設備，在計算機上生成的、可交互的三維環(huán)境中提供沉浸感覺的技術。也就是說，它可以模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能，使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。

關鍵詞：虛擬境界；沉浸；交互

該技術的提出在20世紀80年代，目前市面上出現(xiàn)了VR眼鏡和頭盔，可以讓你屏幕上的視頻達到3D效果，手機里的游戲將立體地呈現(xiàn)在你的眼睛里。但VR技術不僅僅用于此，它還可以在其他領域做出更大的貢獻。首先它最大的價值就是讓眼見為實變成眼見為虛，從某種意義上來說，VR滿足了人們懶惰、膽怯的心理弱點，所以VR技術可以在醫(yī)學領域大大投入使用。這主要是指心理健康治療和醫(yī)學培訓。

VR最大的特點是環(huán)境虛擬，從而使得環(huán)境產生心理作用。普遍的心理治療方法是通過在治療過程中去引導患者回憶或者想象場景，類似我們平常所說的催眠，以此來達到治療的目的。但是這種方式的缺點是醫(yī)生很難把控患者的想象力以及事件還原度，所以治療效果很難評估。VR的好處在于它能夠讓這種環(huán)境場景變得可視化和可控化。因此在心理治療領域，比如說強迫癥、憂郁癥、妄想癥、創(chuàng)傷應急、障礙癥、恐懼癥、自閉癥、恐高癥、公開演講恐懼癥、密集恐懼癥等都可以通過VR技術的環(huán)境再現(xiàn)以達到治療的目的。再比如說，焦慮癥、注意力缺陷以及精神分裂癥也可以通過VR來虛擬特定的人或是特效來改善相關的一些癥狀。在現(xiàn)實中，已經有成功的案例。在美國的德克薩斯州，有一個叫達拉斯的教授創(chuàng)建了一個培訓項目——幫助自閉癥兒童學習社會技能。這個項目利用大腦成像和腦電波監(jiān)測技術，用虛擬現(xiàn)實呈現(xiàn)小孩子常見的學習、社交、工作方面的情形，幫助他們了解社會狀況，使他們的情感表達更具社會認可，能更好地融入社會。通過讓這些參與測試的兒童進行腦部掃描，發(fā)現(xiàn)經過VR培訓后這些自閉癥孩子對社會的理解能力有所提高，從而得出結論，VR技術對于自閉癥孩子是有一定幫助的。

VR跟治療相關的第二個點是跟視覺相關的。VR本身是直接作用于人的視覺，視覺治療方案與VR技術很容易匹配。VR在治療眼部的疾病，比如兒童的斜視、近視以及立體視力的缺陷上有很好的效果。另外，燒傷后的疼痛管理。對于需要打麻醉來止痛的患者而言，醫(yī)生希望通過虛擬現(xiàn)實的技術來分散患者的注意力，幫助他們處理疼痛。美國的華盛頓大學就推出了一款虛擬現(xiàn)實的游戲，叫做snow awards。這個游戲虛擬了南極洲的冰雪環(huán)境，患者可以與企鵝進行互動，也可以聽音樂，通過環(huán)境來抑制疼痛感，阻礙大腦中的通路，以此減輕治療過程中的疼痛。而美國軍方對爆炸燒傷的士兵也做過測試，用分散注意力的方式來止痛效果甚至好于嗎啡。再比如說，幻肢癥對于截肢患者來說是一個常見的醫(yī)療問題，很多人因為沒有手臂，會感覺自己一直緊握拳頭無法放松。以前都是用鏡像的治療方法來解決幻肢的問題，也就是讓患者看見自己健康的鏡像，這樣有可能使大腦與真實的幻肢運動同步，從而去緩解疼痛。去年，《神經科學》發(fā)表的研究報告顯示，游戲中，患者使用虛擬肢體來完成一些任務就能夠幫助他們獲得一定的控制力和學習能力，從而達到減輕幻肢疼痛的目的。

最后可能的治療領域是生理治療。如運動損傷或腦部中風后的康復訓練，康復的過程是枯燥無聊且不容易被監(jiān)督和評估的，而虛擬現(xiàn)實可以讓康復變得更有趣，也能更好的讓醫(yī)生去評估康復的結果。例如：微軟的體感游戲Kinect。

VR技術在土木工程領域中也應有著卓越的作用。在土木工程中交流中，最主要難度在于對平面圖、剖面圖、立面圖等平面圖形成一些規(guī)定的符號表示三維的立體建筑，用比較抽象的圖形和精煉的語言來描述復雜的場景，以傳遞大量的信息。但這一種信息處理與傳遞方式受到接受者所從事的職業(yè)、知識結構及理解能力的影響，會使得交流變得困難。VR技術的發(fā)展可以克服這一困難提供有效的手段。用虛擬現(xiàn)實既能表示真實的世界，也可以表示虛擬的世界。表示真實世界時，可以突破物理空間和時間的約束，做到“超越現(xiàn)實”，以達突破的想象；在表示虛擬世界時，又能使其中的虛擬物體表示出三維逼真感，以達到身臨其境的感受，最后形成一種“人能沉浸其中、超越其上、交互作用的三維信息空間”。其次，在虛擬施工過程和施工結構計算中也很有幫助。在實際工程施工中，前者難點關鍵在施工現(xiàn)場的結構構件及機械設備間的空間關系的表達；后者在于施工結構在施工狀態(tài)和荷載下變形大于就位以后或結構成型以后?；谔摂M現(xiàn)實的復雜結構施工方案設計指利用虛擬現(xiàn)實技術，在虛擬環(huán)境中可以建立周圍場景、結構構件及機械設備等的三維CAD模型，形成基于計算機的具有一定功能的方針系統(tǒng)，讓系統(tǒng)中的模型具有動態(tài)性能，并對系統(tǒng)的模型進行虛擬裝配，根據(jù)裝配結果，對實際的施工方案進行修改。因為施工過程中涉及的因素很多，所考慮的不夠，則會使施工進度、成本等受到影響，甚至導致安全事故的發(fā)生。而利用VR技術對方案進行更可視化的設計以及選料等，可以保證施工方案最優(yōu)化。

要使得VR技術可以在醫(yī)療與土木工程領域方面成熟，首先主要在硬件方面突破，包括VR眼鏡、輸入輸出等。而且在健康領域的運用，還得依賴醫(yī)療專家的臨床驗證；在土木工程領域，也應開發(fā)有價值的虛擬現(xiàn)實工程系統(tǒng)。

參考文獻

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