vr医学论文

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　　关于虚拟现实的科技论文1500字篇二
　　医学虚拟现实技术研究

　　【摘要】医学虚拟现实技术(MedicalVirtual Reality Technology)，作为一门新兴学科目前正在逐步形成之中，它是集医学，生物力学，机械学，材料学，计算机图形学，计算机视觉，数学分析，机械力学机器人等多学科为一体的新型交叉研究领域。而医学虚拟现实技术是一种悄然进入医疗教育领域的全新技术策略，它势将为未来医疗技术的发展提供了更为广泛的前景。

　　【关键词】数据过滤;数据转换;虚拟视觉环境显示;立体影像

　　Abstract：Medical Virtual Reality Technology(Medical Virtual RealityTechnology)，as an emerging discipline is now being gradually developed.It isa new multi-disciplinary field of cross-over study with aspects in medicine，biomechanics，mechanics，materials science，computer graphics，computer vision，robotics，and mathematical analysis.The medical virtual reality technology isprogressively becoming an essential part the medical field.It is an importantfield that will lead to the discovery of new medical technology.

　　Keywords：data filtering;data conversion;VIVED;stereo image

　　1.虚拟视觉环境显示(Virtual Visual Environment Display-VIVED)

　　由美国宇航局约翰逊宇航中心(JSC)等部门，使用虚拟现实技术为人们提供了一个别出心裁的医学教育策略。它集成了所有囊括人类颅骨和心脏的虚拟现实技术，为人们提供了与其他多媒体(音频、视频等)的交互能力[1]。

　　2.虚拟手术(Virtual Surgery)

　　作为医学虚拟现实技术领域正在发展起来的一个研究方向，其目的是利用各种医学影像数据，采用虚拟现实技术，在计算机中建立一个摸拟环境，医生借助虚拟环境中信息进行手术计划制定，手术演练，手术教学，手术技能训练，术中引导手术，术后康复等工作，虚拟手术充分体现虚拟现实作为计算机图形学在医学治疗过程的作用。

　　3.硬件

　　一台由Silicon Graphics公司生产的Reality Engine计算机，被用来打开计算轴向体层摄影术(CAT/CT)和磁共振成像切片，放入三维容积图像和可产生身体"飞行"观察效果的电影中。在具有16M内存的Macintosh IICX计算机上观看最终的3D图像。之所以先择Mac是因为它的性价比和音像都优于同类PC，另外它在北美各学校系统被广泛使用，可以说它是桌面多媒体的领跑者，并且有各种各样的软件和硬件支持它。而VR电影可以存储在硬盘上，或转移到CD上，并通过红蓝眼镜观看。它也可以使用虚拟现实头戴式显示器(HMD)或双目全方位显示器(臂架系统)查看。最终图像可以存储在CD-ROM或激光视盘上。

　　4.软件

　　4.1 文件转换和数据准备

　　加尔维斯顿提供的厚度为1.5mm的人类头骨CAT/CT切片和心脏的MRI的切片被用于创建3D图像。在对头骨的CT扫描过程中要经过一个泡沫带，因此会有一些无用数据被生成。颅骨扫描的结果是生成一个数据集，其中有超过120片通过颅骨，60片通过下颌骨(下巴)，而心脏的MRI扫描可导出200片的数据集。将医学分会创建的数据文件，送至IGOAL公司(集成显卡，操作和分析实验室)。在那里进行扫描和筛选，去除无关数据，且尽可能不丢失任何重要信息。IGOAL公司开发出一种名为“Ctimager”的工具，用于阈值计算，从而把切片中不需要的噪声和无关数据去掉。

　　4.2 数据过滤和体数据转换为多边形数据

　　使用被IGOAL称为“dispfly”的开发工具，在稍后可将转换大量的数据直接由计算机显示出来。此工具用于多个过滤算法准备CT和磁共振成像数据转换为多边形的窗体。解剖模型是基于移动的多维数据集算法生成的。滤波处理通常包括阈值化的数据，以消除大部分噪声的。一个低通滤波器被用于最小化，将产生一个不规则的表面凹凸不平，当输入到算法中的高频噪声。这个过程产生相对平滑的表面，其近似扫描样品，并减少产生的噪声的多边形数量。一个独特的过滤器对心脏数据仅平滑扫描之间的数据创建，是不需要其他的过滤[2]。由于心脏和颅骨有大量的数据集切片，几种模式被建立，其中每一个代表一个少量切片。一个网格算法，“meshit”，后来发展到提高显示性能。这种算法转换成高效条状的三角形的原始集合。平均超过100三角形组成每个三角形条带。。

　　4.3 产生立体图像

　　建成模型后，立体声序列被渲染。IGOAL公司开发了一种名为OOM(面向对象操纵器)工具，用来把经过渲染的每一帧存储到磁盘上，这些图像用红色和蓝色的色彩分离为代表的立体图像。一旦这些序列被记录到磁盘上，数据的格式就被转换成Macintosh.pict格式，全彩色图像序列的按非立体观看转移到Mac上。

　　4.4 立体影像及多媒体

　　对Mac图像进行编辑，以产生所希望的效果，如数字化的尸体覆盖或插入文本描述什么正在被观看。使用Apple的QuickTime扩展，图像被转换为QuickTime电影动画在Mac上。

　　5.结论

　　CT扫描头骨的医疗图像，由Macintosh计算机通过处理头盔显示器或臂式系统的信息，最终生成高质量VR图像。目前科学家正试图用磁共振的成像数据生成了一个心脏VR模型。

　　初步结果显示，可以使用这种类型的成像数据开发出高分辨率模型。而为了保持高质量VR成像目标，大量的数据是用帧序列来描述的，由此会产生一些问题。为了缓解这个问题，科学家们正在探讨替代的硬件和软件解决方案。

　　另一个问题是该技术针对HMD的显示系统。为保持一个高品质的虚拟现实体验，液晶显示器对分辨率没有要求。在CRT显示器在多种教育平台上都可以满足分辨率的要求，但是成本过高。外科手术模拟可能成为例程，尤其是在制定综复杂和罕见的手术方案时。

　　6.在VIVED的应用和研究现状

　　当前的研究，强调创建一个高分辨率的人体虚拟现实模拟器用于教育目的的重要性。而应用这项技术必须充分理解其复杂的三维关系，如在下面的领域：解剖学教育，各类机械设备，生化，病理学研究，外科医生，模拟整形外科和利用内窥镜培训外科医生等。

　　7.其他应用程序

　　随着医学虚拟现实技术的发展，新的教育解决方案和策略如雨后春笋般不断出台。如北卡罗莱纳大学教堂山分校利用超声波，MRI和X射线创建的动态影像放射治疗的“预测”模型。达特茅斯医学院创造出人脸和下肢的数学模型，用于研究外科手术的效果评估。绿叶医疗系统在帕洛阿尔托开发出“EVAL”和“手套健谈”系统，作为实现“评估和演示”系统。使用传感器做衬里的数据手套和数据西装获取更大的使用范围，对运动损伤和残疾病人进行行之有效的损伤程度度量。“手套健谈”是帮助病人康复的数据手套的手语装置，让人无需发声(中风或脑性麻痹患者)，仅使用计算机能够理解的手势。而使用头盔显示器使得需要康复的病人可以重新学习，如开关门，行走，点或转身的行为[3]。

　　8.结语

　　将CT扫描的头骨医学图像在Macintosh电脑上使用一个头盔显示器或臂架系统便可生成高质量的VR图像。目前科学家们正在开发根据磁共振成像数据生成心脏的VR模型。初步的研究结果表明，高分辨率模型可以使用这种方法的成像数据技术来实现。要想维持高质量虚拟现实的目标成像，必须适当调整“飞穿”的帧序列的数据量。而其它文明拟定的硬件和软件解决方案也正是为了探索缓解这一问题。再有就是该技术是针对HMD的显示系统技术。因为在各种医学教育平台中，LCD显示屏不涉及维持高质量的虚拟现实问题，而要实现高分辨率CRT显示器的成本又太高。

　　参考文献

　　[1]"NASA TECHNOLOGY TRANSFER Commercial Applications of Aerospace Technology"，National Aeronautics and Space Administration，Technology Applications.

　　[2]Porter，Stephen，"Virtual Reality"，Computer Graphics World，(March，1992)，42-54.

　　[3]Sprague，Laurie A.，Bell，Brad，Sullivan，Tim，and Voss，Mark，"Virtural Reality In Medical Education and Assessment"，Technology 2003，December 1993.

　　通讯作者：娄岩。

　　
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　　vr技术2000字论文篇二
　　【摘 要】VR技术是现今计算机技术领域中一项包含多种学科的一门综合科学技术，该技术已经被应用在现实中许多的领域中。

　　【关键词】VR技术;虚拟现实技术

　　1.虚拟现实技术的概念

　　VR技术就是虚拟现实技术，它是一种能够让现实中的人在计算机所创造的虚拟信息世界中体验与现实世界同样的事和物。它所具有多感知性、沉浸性、交互性和构想性的基本特征。这种虚拟技术集合了计算机图形图像技术、现实仿真技术、多媒体技术等等的多种科学技术。它能够模拟出人的视觉，听觉，触觉等的感官功能。使人在计算机所创造的虚拟世界中通过语言、动作等等的方式进行实时交流，可以说这种技术的发展前景是非常的广阔的。

　　2.虚拟现实技术的特征介绍

　　①多感知性的特征，是指视、力、触、运动、味、嗅等感知系统，从人类理想的虚拟现实技术的发展来说，是希望能够给完全的模拟出现实中所有的感知，但因目前的技术掌握和传感技术的限制，仅仅只能模拟出以上视、力、触、运动、味、嗅等感知系统的。

　　②沉浸性又称浸没感或临场感，存在感等，具体是指人以第一人称存在在虚拟世界中的真实体验。当然，以目前技术还没有达到最理想的程度。

　　③交互性就是指人在虚拟世界中，能够像在现实当中一样，可以通过对一些物体的抓取、使用等动作，感觉到所触碰的物体的重量，形状，色泽等一些人与物体之间的互动信息。

　　④构想性，即在虚拟的世界里面，将所想的物件所做的事情在虚拟世界呈现出来，这样做能达到什么样的效果，那样做又能达到什么样的效果，甚至还可以把在现实世界不可能存在的事和物都可以在虚拟世界中构想出来。

　　3. VR技术的应用范围

　　VR技术由诞生到现今已经历了几个年代，其应用范围也越来越广，如医学方面，可以提供给医生进行模拟手术，这样大大提供了现实中手术的成功几率，还有军事，科技，商业，建筑，娱乐，生活等等。

　　4. VR技术中涉及的相关技术

　　①立体视觉现实技术：人通过视觉所获取到的信息是人本身所有感觉中最多的一种感官，所以虚拟现实技术中立体显示技术占有不可或缺的重要地位。

　　②环境构建技术：在虚拟世界中，构件环境是一个重要的环节，要营造一个区域的环境，首先就要创造环境或建筑模块，然后在这个基础上再进行实时描绘、立体显示，从而形成一个虚拟的区域环境。

　　③真实感实时描绘技术：要在虚拟世界中实现与现实世界相同的事物，仅靠立体显示技术还是远远不够的，虚拟世界中必须存在真实感和实时感，简单来说就是实现一个物体的重量，质量，色泽，相对位置，遮挡关系等的技术。

　　④虚拟世界声音的实现技术：在虚拟世界中虽然视觉是获取信息的重要途径之一，除了视觉还有很多感官系统可以获取到周围的信息。如听觉，这种技术就是在虚拟世界中实现声音，这样人在虚拟世界里不仅能够看得到也能听得到。

　　5. VR技术中所涉及的硬件设备

　　①输入设备

　　与虚拟现实技术相关的硬件输入设备分成两大类：一是基于自然的交互设备，用于虚拟世界的信息输入;另一种是三维定位跟踪设备，主要用于输入设备在虚拟世界中的位置进行判定，并输送到虚拟世界当中。

　　虚拟世界与人实现自然交互的形式有很多，例如有数据手套，数据衣服，三维控制器，三维扫描仪等。

　　数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件，通过软件编程，可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作，也可以利用它的多模式性，用作一种控制场景漫游的工具。数据手套的出现，为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段，目前的产品已经能够检测手指的弯曲，并利用磁定位传感器来精确地定位出手在三维空间中的位置。这种结合手指弯曲度测试和空间定位测试的数据手套被称为“真实手套”，可以为用户提供一种非常真实自然的三维交互手段。

　　数据衣是为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。数据衣对人体大约50多个不同的关节进行测量，包括膝盖、手臂、躯干和脚。通过光电转换，身体的运动信息被计算机识别。通过BOOM 显示器 和数据手套与虚拟现实交互数据衣。

　　②输出设备

　　人在虚拟世界中要体现沉浸的感觉，就必须实现现实世界中的多种感受，如是视、听、触、力、嗅、味等感官感觉，只不过以目前的虚拟技术只实现了视觉，听觉和触觉罢了。

　　③VR构成设备

　　虚拟现实世界的构成，主要的设备就是计算机本身了，虚拟世界的所有景象都是靠一个个模型造成的，而这些模型则是由计算机制作出来的。一般计算机被划分成四个部分，第一：高配置的个人计算机，专门用于普通的图形配置加速卡，实现于VR技术中的桌面式特征;第二：高性能图形工作站，就是一台高配置的图形处理计算机;第三：高度并行系统计算机;第四：分布式虚拟实现计算机等四个分类。

　　6. VR技术上的难点探讨

　　随着计算机的不断发展，人与计算机的互动性得到了非常好的提现。而这种技术则成为了VR技术建立的主要手段。但是实时现实始终一直阻挡这VR技术前进的一大难点之一，即时在理论上能够分析得到高度逼真、实时漫游的虚拟世界，但至少以目前的状况来说还达不到理论上的要求。这种理论性的技术是需要强大的硬件配置要求支撑的，比如说速度极快的图形工作计算机和三维图形加速卡等等设备，但以目前的设备来看即时最快的图形处理计算机也不能达到十分逼真的同事又是实时互动的虚拟世界。根本的原因就在于，因为引入了人与虚拟世界的互动，需要即时生成新的动态模型时，就不能达到实时的效果了，所以就不得不降低图形模块的清晰度来减少处理的时间，这样直接导致了虚拟世界的逼真在某程度上的减少，这就是所谓的景物复杂度的问题了。

　　图形模块的生成是虚拟世界中的重要瓶颈，虚拟世界的重要特性随着人的位置、方向的不断变更状态下感受虚拟世界的动态特性，简单来说，就是你移动一下位置和方向后所看到的即时生成的图形模块景象。有两种指标可以衡量用户沉浸在虚拟世界中的效果和程度。其一就是之前所说的动态特性;其二就是互动的延迟特性。自然动态图形的形成的帧数是30帧，至少也不能低于10帧，否则整体画面就会出现严重的不连续和调动的感觉。互动延迟是影响用户的另一个重要指标，如人在飞机上飞行时，位置的变换和方向的控制，这时系统应当即时产生相对的图形画面，期间的时间延迟应不大于0.1秒，最多也不能大于1/4秒。否则在长期的工作中，人会容易产生疲劳、烦躁或者恶心的感觉，严重地影响了“真实”的感觉。以上两种指标都以来计算机图形处理的速度。对于动态的模块图形生成而言，每帧的图形生成时间在30～50毫秒之间为较好;而对于互动性的延迟，除互动式输入及其处理时间外，其图形的生成速度也是重要的因素。而以上所叙述的因素都与图形处理的硬件组成有直接的相互关系，除此之外还有赖于应用技术的因素，如虚拟场景的复杂程度和图形模块生成所需的真实感等等。 　　7. VR技术在各国的研究情况

　　①VR技术在美国的研究现状

　　美国是虚拟现实技术研究的发源地，虚拟现实技术的诞生可以追溯到上世纪40年代。最初研究的虚拟现实技术只是用于美国军方对飞行驾驶员和宇航员的模拟训练。然而，随着冷战结束后美国军费大大的削减，虚拟现实技术就逐渐转为民用，目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。

　　上个世纪80年代，美国宇航局及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，美国宇航局Ames实验室致力于一个叫“虚拟行星探索”的实验计划。现在美国宇航局已经建立了航空、卫星维护的模拟训练系统，空间站的模拟训练系统，并且已经建立了可供全国使用的模拟 教育 系统。北卡罗来纳大学的计算机专业就是进行虚拟显示技术研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。施乐公司研究中心在模拟现实技术领域中主要从事利用VRT建立未来办公室的研究，并努力设计一项基于模拟现实技术使得数据存取更容易的窗口系统。波音公司的波音777运输机采用全无纸化设计，利用所开发的虚拟现实系统将虚拟环境叠加于真实环境之上，把虚拟的模板显示在正在加工的工件上，工人根据此模板控制待加工尺寸，从而简化加工过程。

　　图形图像处理技术和传感器技术是以上VR项目的主要技术。就目前看，空间的动态性和时间的实时性是这项技术的最主要焦点。

　　②VR技术在欧洲的研究现状

　　在欧洲，英国在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面。在欧洲来说是领先的。英国Bristol公司发现，VR应用的交点应集中在整体综合技术上，他们在软件和硬件的某些领域处于领先地位。英国ARRL公司关于远地呈现的研究实验，主要包括VR重构问题。他们的产品还包括建筑和科学可视化计算。

　　欧洲其它一些较发达的国家如：荷兰、德国、瑞典等也积极进行了VR的研究与应用。

　　瑞典的DIVE分布式虚拟交互环境，是一个基于Unix的，不同节点上的多个进程可以在同一世界中工作的异质分布式系统。

　　荷兰海牙TNO研究所的物理电子实验室(TNO- PEL)开发的训练和模拟系统，通过改进人机界面来改善现有模拟系统，以使用户完全介入模拟环境。

　　德国在VR的应用方面取得了出乎意料的成果。在改造传统产业方面，一是用于产品设计、降低成本，避免新产品开发的风险;二是产品演示，吸引客户争取定单;三是用于培训，在新生产设备投入使用前用虚拟工厂来提高工人的操作水平。2008年10月27-29日在法国举行的ACM Symposi- um on Virtual Reality Software and Technoogy大会，整体上促进了虚拟现实技术的深入发展。

　　③VR技术在日本的研究现状

　　日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位，它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面作出了很大的成就。

　　在东京技术学院精密和智能实验室研究了一个用于建立三维模型的人性化界面，称为SpmAR NEC公司开发了一种虚拟现实系统，用代用手来处理CAD中的三维形体模型。通过数据手套把对模型的处理与操作者的手联系起来;日本国际工业和商业部产品科学研究院开发了一种采用x、Y记录器的受力反馈装置;东京大学的高级科学研究中心的研究重点主要集中在远程控制方面，他们最近的研究项目是可以使用户控制远程摄像系统和一个模拟人手的随动机械人手臂的主从系统;东京大学广濑研究室重点研究虚拟现实的可视化问题。他们正在开发一种虚拟全息系统，用于克服当前显示和交互作用技术的局限性;日本奈良尖端技术研究生院大学教授千原国宏领导的研究小组于2004年开发出一种嗅觉模拟器，只要把虚拟空间里的水果放到鼻尖上一闻，装置就会在鼻尖处放出水果的香味，这是虚拟现实技术在嗅觉研究领域的一项突破。

　　④国内虚拟现实技术研究现状

　　在我国虚拟现实技术的研究和一些发达国家相比还有很大的一段距离，随着计算机图形学、计算机系统工程等技术的高速发展，虚拟现实技术已经得到了相当的重视，引起我国各界人士的兴趣和关注，研究与应用VR，建立虚拟环境、虚拟场景模型分布式VR系统的开发正朝着深度和广度发展。国家科委国防科工委部已将虚拟现实技术的研究列为重点攻关项目，国内许多研究机构和高校也都在进行虚拟现实的研究和应用并取得了一些不错的研究成果。

　　北京航空航天大学计算机系也是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一，其虚拟实现与可视化新技术研究室集成了分布式虚拟环境，可以提供实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、用于飞行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台等，并在以下方面取得进展：着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理;在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件，并提出有关算法及实现方法。

　　清华大学国家光盘工程研究中心所作的“布达拉宫”，采用了QuickTime技术，实现大全景VR制;浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统;哈尔滨工业大学计算机系已经成功地合成了人的高级行为中的特定人脸图像，解决了表情的合成和唇动合成技术问题，并正在研究人说话时手势和头势的动作、语音和语调的同步等。

　　8.学习小结和心得

　　虚拟现实技术是一个极具潜力的研究项目，是未来的重要技术之一。它不论在理论，软件或者硬件的领域上都依赖着很多技术，当然其中也有较多的技术只实现了理论，硬件方面还是有待完善的。不过可以遇见，在未来虚拟现实技术绝对会被广泛应用。

　　本论文讲述了虚拟现实技术的概念，特征，应用范围，相关的技术，涉及的设备，技术上实现的难点，各国的研究现状等。最重要的就是，我们通过对这门技术项目的学习，了解到计算机更加多方面的知识，亦同时得知了更加多与计算机之间的硬件设备知识，让我们对虚拟现实技术产生了浓厚的兴趣，日后我们会继续留意虚拟现实技术的发展状况，如有机会定必会该项技术奉献绵薄之力。

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全息投影技术原理论文范文

　　投影技术的发展，全息投影技术也在不断的发展，它是真正呈现立体的影像。下面是我为大家整理的全息投影技术论文，欢迎大家阅读。

　　全息投影技术论文篇一：《试谈全息投影技术应用研究》 　
　　【摘 要】目前，全息成像工艺复杂，制作成本高，暂不能普遍应用到生活娱乐中，而消费者对新的视觉体验形式的需求越来越急迫，因此我们以一种可以方便实现，视觉效果与全息成像相近的的技术来满足消费者的需求，这就是全息投影技术。本文从全息投影技术构成、视觉效果、应用例举等方面论述了全息投影技术应用的可行性。

　　【关键词】全息投影;展示;应用;全息投影照片

　　科幻影片中常常出现全息技术，人或物体以及图形文字以三维的形式在空气中显示，就像电影《星球大战》中的全息通讯、《钢铁侠》中的全息电脑、《普罗米修斯》中全息沙盘等等。科幻电影中的技术多数是虚构的，而往往这些虚构的、幻想的技术却表达社会的需求，指引着科研的方向，全息也是一样。

　　目前，全息成像工艺相当复杂，制作成本高，还不能普遍地应用到在社会生活和娱乐中，因此全息投影有了其生长和发展的空间。全息投影技术不同于平面银幕投影仅仅在二维表面通过透视、阴影等效果实现立体感，它是真正呈现立体的影像，理论上可以360°观看影像。[1]这种全息投影技术可以呈现出图像浮现在空中的效果，但是所投射出的影像需要依靠透明的介质作为载体，并且对空间的光环境要求相对较高。虽然这样，但这种全息投影技术的优点在于实现成本底、制作方便、趣味性高、视觉效果逼近全息等等，在无介质全息技术应用到我们的生活中之前，全息投影技术有较高的应用空间。看似简单的产品只要能够满足人们的需求，那就会有较高的应用价值。

　　一、全息投影主要构成

　　全息投影显示设备是多块透明的 显示器 ，通过多块透明显示器的围合，形成的一个锥体，椎体的每一面对应显示影像内容的每一个面，形成了全息投影的两个视觉特点，一是可以全方位的显示立体影像，二是可以使虚拟影像与周围的现实环境融合到一起，形成虚拟与现实的互动。形成“全息”的视觉效果。

　　全息投影其简单的构成和实现方式是其能够普及应用的优势之一。全息投影的技术构成分两部分，一是硬件，二是软件。硬件部分包括成像、显示、控制、电源等设备，软件部分为内置控制软件和分屏影像。成像设备、显示设备、分屏影像为其核心构成。

　　成像设备，即可以生成影像的设备，如显示器、显示屏、投影仪、幻灯机等等，理论上来说可以自发光显示图像的设备都可以用作全息投影，但成像设备的优劣会直接影响全息投影影像的视觉效果。成像设备起到将数字影像内容第一次成像的作用，为显示设备提供充足的光线。

　　显示设备，即前文中提到的“透明显示器”，这里的“透明显示器”其实是一种高反光的透明膜或者透明板，甚至是玻璃。我们不必在意它是由什么原料制成，我们只要求它具备两个特性，一是良好的通透性，二是尽量的高反光。这两点是全息投影能够实现虚拟与现实融合的核心。显示设备可以反射成像设备所投射出的画面和光线，并且由于其透明的特性，将虚拟影像与实体环境空间形成视觉上的融合，给人新的视觉感受。

　　分屏影像，全息投影所用的影像是在我们常见的平面影像的基础上进行了再设计，通过多个将物体的多视角画面先分别拍摄再组合拼接到一起，同时播放和控制，这样的影像配合全息投影特殊的多面锥体显示器就能呈现出一个多视角可视的影像，影像给观众一种体量感，并且能够清晰分辨其在空间中的位置。

　　二、全息投影应用举例

　　目前全息投影技术和批量生产条件相对成熟，但其应用范围还相对较窄，国内主要将全息投影技术应用到小型展柜、小型舞台中。

　　全息投影在展柜的商业运用中，多是用于展示企业标识、小型电子产品、珠宝首饰的360°展台和270°展台，内容多数是比较简单的旋转动画，当然也有用于展示游戏角色的，角色有比较简单的动作。在舞台的商业运用中，为满足舞台的观赏角度，以180°的单片全息幕居多。应用方式有虚拟表演、虚拟与真人互动、真人表演全息特效等。2011年3月，日本世嘉公司举办了一场名为“初音未来日感谢祭(Miku's Day)”的全息投影演唱会引起了社会的强烈反响和热烈追捧。

　　经过对全息投影的研究、试验以及调查，本人认为全息投影在如今这个社会经济条件下可以得到更大的应用空间，甚至达到普及的程度，下面笔者试举出一些领域和行业，探讨如果将全息投影应用到这些行业中去，全息投影所带来的作用及其意义。

　　1.房地产展示

　　房地产行业可以涉及到的有全息沙盘、全息样板间、三维全息平面图、三维全息结构图等。

　　目前我国房地产行业所使用的沙盘主要为电子沙盘，对于样板房，房地产行业的普遍是以三维效果图、样板间模型和实地参观考察来向客户展示样板房。而几乎所有的楼盘宣传资料上都配有房屋平面图以及一些效果图。综合来看，房地产行业高速发展，但其展示手段相对传统，将全息投影应用到其中将极大提升展示效果。

　　如沙盘，传统沙盘和电子沙盘都是以实体模型为主要展示方式，模型固定不可变，不能向客户展示细节。从环保和节能方面看，沙盘模型都是根据每个楼盘订制的，不可重复利用，一旦楼盘售馨就沦为废品，这是对资源的浪费和对环境的污染。再如样板间，有的开发商基于实际情况的考虑，将样板间直接建设在建筑工地中，客户需要看样板间就需要进入建筑工地，而普通客户对于建筑工地的安全常识和意识并不专业，相对增加了危险度。而样板间模型则和沙盘有同样的问题。

　　全息投影沙盘的模块化硬件可以实现重复使用，而且展示内容以数字影像方式存在，展示内容灵活可变，展示内容量巨大，还可以很好的完成客户与楼盘间的互动。全息投影沙盘可将传统的沙盘展示、建筑动画、样板间展示、房屋结构展示等融合到一起，只用一套全息投影沙盘即可满足整个楼盘的从外至内、从大环境到局部细节的展示。全息投影沙盘唯一的消耗就是电能，不但起到了很好的展示效果，也顺应环保节能的时代趋势。

　　2.全息投影照片

　　社会经济高速发展的今天，摄影摄像技术的简化和人们日益增长的审美需求加快了摄影摄像的普及，我们可以轻易的在身边找到摄影摄像设备，我们的生活被无数的影像所包围，有趣的是我们对于胶卷相机和纸制照片的需求越来越少，我们将数字形式的照片放在电脑、电子相框、手机等设备上来欣赏，这可以看出消费者对于新技术的认可和追捧。

　　在电子相框、MP4等设备的基础上，全息投影照片将传统的二维平面图像转变为动态的、有体感的、可全方位视角观看的图像，消费者可将自己、亲友甚至偶像的全息投影照片放置在全息投影相框中，操作方式同将电子照片放电子相框一样方便简单，但相对于电子照片，全息投影照片的视觉效果和感官体验是全新的、震撼的。

　　将全息投影应用到摄影中让消费者得到一种全新的视觉体验，给予消费者更高一级的美的享受。全息投影照片可以像站在巨人的肩膀上一样，在高度普及的平面摄影的基础上向社会进行推广，让更多的人得到全息投影带来的视觉享受与体验乐趣。

　　其实，全息投影的应用还有很多方式，如全息投影博物馆、全息投影伴舞、全息投影视频电话、全息投影智能引导员等，全息投影不光可以单独使用，也可以同 其它 多媒体设备一同配合使用，其应用的目的在于在真正的全息影像技术普及之前以一种方便的、低廉的、新颖的技术，使人们体验到一种有别于平面媒体的视觉享受。

　　【参考文献】

　　[1]许秀文，薄建业，杨铭，等.浅析3D、全息、虚拟现实技术[J].中国 教育 信息化高教职教，2011(7).
　　全息投影技术论文篇二：《试谈分析全息投影技术在演艺活动中的应用》
　　摘 要：科技的发展推动影视媒体、新媒体的产生和发展，虚拟艺术体验也应运而生。技术的进步，媒体艺术中的虚拟体验也呈现出多元化趋势，人们可以体验到身临其境的真实感。尤其是在演艺活动中开始逐渐应用全息投影技术，制造逼真立体的艺术情境，使观看者的视觉、听觉产生震撼感受。该文针对全息投影技术进行分析， 总结 出全息投影技术在演艺活动中的优势和发展前景。

　　关键词：虚拟世界;艺术体验;全息投影;三维立体;演艺活动

　　虚拟艺术体验广泛应用于影视艺术和多媒体艺术中，人们通过沉浸感和存在感强化了体验的真实感。科技的发展推动影视媒体、新媒体的产生和发展，虚拟艺术体验也应运而生。技术的进步，媒体艺术中的虚拟体验也呈现出多元化趋势，演艺活动中开始逐渐应用全息投影技术，许多演唱会晚会等大型演艺活动都运用了全息投影技术，营造虚拟幻象与表演者之间互动的效果，亦真亦假，惟妙惟肖，使表演产生震撼的效果。

　　1 全息投影技术的应用

　　全息投影技术创造的是一种以艺术美学标准营造虚拟世界的 方法 。全息投影技术实质是一种虚拟成像技术，主要是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。目前一般通过两种方式实现虚拟成像，一种方式是直接用投影机背投在全息投影膜上，产生虚拟场景或者虚拟影像;另一种方式通过投影机、LED 屏折射光源至45度成像在幻影成像膜，产生全息投影，全息投影技术不仅可以产生立体的空中幻象，还可以营造连续动态的影像。全息投影构建的虚拟世界可以是基于现实的艺术场景，也可以是超现实的、任凭想象的场景，这种营造过程就是艺术场景实现的过程，技术人员通过计算机图形技术和动作捕捉和表情捕捉系统，最终展现出一个或逼真或梦幻或新奇的艺术世界，这种虚拟艺术体验给人们带来新奇有趣，逼真震撼的视听感受。

　　在媒体艺术中，全息投影产生的虚拟影像给观众带来的感官刺激最直接，这种艺术感官体验可以源自对现实世界的模拟再现，也可以是超现实的，艺术创造者想象中的各种新奇场景的创造，要实现这些场景或者影像的艺术体验是离不开技术支持的。艺术家可以通过全息投影技术构建或者营造各类艺术情境和场景，引导观众进入虚拟情境中，使人产生身临其境的逼真感觉，仿佛真的置身于营造的虚拟世界中。尤其是在演艺活动中，艺术家或者设计者，通过全息投影技术的营造，引导观众进入虚拟情境中，体验前所未有的虚拟艺术体验和感官刺激。

　　2 影像互动式虚拟体验在演艺活动中的运用

　　20世纪中期，互动式虚拟体验最早运用于美国军事模拟训练，尤其是空军飞行训练。美国军方为了降低飞行训练中的损失以及人员伤亡，发明了虚拟飞行驾驶系统。模拟出真实的飞行训练过程，进行飞行员训练。随着技术的发展，模拟训练已经延伸到了其他军事训练领域中，可以模拟出复杂的战斗情境，提高实战水平，同时也减少真实训练或者演习中的损失和伤亡。这种互动式虚拟技术的真实体验使得现实世界和虚拟世界之间的建立起了一座互相作用的桥梁。

　　随着技术的发展以及媒体艺术的发展，虚拟体验与媒体艺术擦出了绚丽的火花。虚拟感官体验创造的虚拟世界非常接近人类观察体验，在技术的推动下衍生出全新的媒体表现形式和艺术情境，这些新奇的艺术创作方式和艺术表达方式为观众营造了更加丰富多彩的实体体验和感受。虚拟艺术体验作为一种传播方式和手段，彻底颠覆了传统形式的影像体验，擦出了新的传播艺术的火花。

　　例如，2011年在某国际知名服装品牌的新品发布会上，设计者就把全息投影技术搬上了T台秀，模特表演秀中通过全息投影营造出虚拟模特和真人模特交替出现的场景，在灯光和特效技术的配合下，一场惟妙惟肖、亦真亦假的服装表演完美演绎。在T台上人物和艺术场景忽而产生、忽而消失，模特在虚拟和真实交替中完成瞬间换装的效果，给观看者的视觉和听觉产生了意想不到的震撼效果，观看者完全沉浸于这种逼真立体的影像和真人秀中，这场秀给观者带来了前所未有的魔幻效果，在整个艺术传播领域开创了一个全新的场景。

　　在我国国内演艺活动中，全息投影营造的互动式虚拟情境的舞台也给观众留下深刻印象。湖南卫视2011跨年演唱会中，有一首歌曲表演中就很成功地运用了全息投影技术，《再见我的爱人》这首歌是邓丽君早起经典作品之一，被观众熟知，许多观众都十分怀念邓丽君深情的演绎，湖南卫视的技术人员就通过全息投影技术把立体逼真的邓丽君演唱的场景搬上舞台，场景中看起来如同邓丽君与歌手的同台对唱，并且两人之间还有恰当的动作眼神交流。在舞台上实现了歌手与影像的完美互动，呈现在观众面前的就是真实的表演场景，给观看者的视觉、听觉带来极大的满足。同样，我们记忆深刻的还有2012龙年春晚就在LED的基础上加入全息投影的电视美术布景，晚会的多数歌舞都动用了全息技术。例如，萨顶顶在演唱《万物生》时，营造立体花朵飘落的艺术情境，演唱者和现场观看者就仿佛是置身花的世界一样，设计者将艺术情境完美结合歌曲的意境，完美演绎了万物生的艺术情境。但是，在演艺活动中全息投影技术只是作为亮点出现在演出的某个环节，并没有被用于制作整场演出的舞美效果，全息投影技术的使用是希望引起观众高潮达到最佳的表演效果。

　　3 全息投影虚拟互动体验的发展趋势

　　(1)渲染偶像，美化表演意境。虚拟体验从纯粹的感官体验到交互体验再延伸到情感体验，逐渐呈现出体验融合的趋势，虚拟艺术体验的逼真度和沉浸感也进一步提高和加强。艺术工作者可以在演唱会场景设计上营造多个偶像同时演绎的各种酷炫效果，对观看者的视觉、听觉造成震撼冲击，同时也满足观看者对自己偶像的崇拜心理。

　　(2)重塑经典，赋予艺术强大生命力。虚拟技术为艺术体验提供了新的机遇。在当下强大的科技条件支持下，可以为观众再现那些怀念的经典，虚拟世界的感官真实性，互动性，情感化，特性的逐渐体现。例如，“复活”历史上的巨星，令其完成与当代明星同台对唱等的现场表演，或是弥补某位不能到场的巨星给观众造成的遗憾，还可以把某个不可能再现的经典为观众重现，对其造成极大的视觉与心理震撼。

　　(3)打造虚拟偶像，衍生虚拟情感。虚拟艺术体验是调动了视觉、听觉、触觉、嗅觉及肢体行为互动等多种感知体验，也可以是意识心理的思维沉浸，意识和思维沉浸在虚拟世界之中，身体却处于现实之中，身体被虚拟世界中的意识驱动，虚拟和现实之间的界限模糊化，全身心投入到虚拟世界中并享受心醉神迷的沉浸体验，这便是虚拟偶像。越来越多的虚拟偶像会随着人们的不同需求而产生，并且延伸到情感体验的高度。

　　从感官虚拟体验、互动虚拟体验到情感虚拟体验，这些艺术体验和互动都是基于人们对虚拟世界的幻想和憧憬，引发人们感官和情感的存在感和代入感。从唯物的角度来说，虚拟体验和虚拟互动都是基于人们对真实世界中各种客观事物的反映，并且在人们丰富的想象中得到进一步的艺术升华，在演艺活动或者新媒体艺术中完美地展现出来，迸发出无比绚烂的艺术火花，给观看者带来前所未有的美妙体验和感官享受。因此，虚拟艺术体验是一种很好地表达艺术情感的手段。

　　参考文献：

　　[1] 王燕鸣.论新媒体艺术在虚拟世界中的互动体验[J].大众文艺，2010(2).

　　[2] 肖永生，赵明镜.飞行模拟器视景显示系统的研究与设计[J].科技广场，2009.
　　全息投影技术论文篇三：《全息投影的简易制作及探究》
　　摘 要 全息投影是近年来流行的高新技术，能够展示神奇的立体全息影像，给参观者全新的互动感受。全息投影设备价格较高，应用生活中常见的器材，制作一款具有全息效果的实验演示装备，揭示其中的科学原理。

　　关键词 全息投影;实验器材;虚拟成像

　　1 前言

　　2013年9月13日，去世18年的歌手邓丽君“穿越时空210秒”，与男歌手周杰伦同台对唱，别具一格的全息投影技术很快成为新闻媒体报道的 热点 ，引起人们极大的兴趣和关注。全息投影设备价格较高，一般应用于商业展览或影视特效中。对于广大中小学科学教师来说，只要应用生活中常见的实验器材，花费很低的经济成本，同样可以制作简易的全息投影演示实验，带给学生新奇的科学体验与乐趣。

　　2 全息投影原理

　　全息投影技术也称虚拟成像技术，利用光的干涉和衍射原理，记录并再现物体真实的三维图像。

　　第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束;另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，利用干涉条纹间的反差和间隔，将物体光波的全部信息记录下来。记录干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片。

　　第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成像过程。全息图的每一部分都记录物体各点的光信息，能够再现原物的整个图像，通过多次曝光可以在同一张底片上记录多个不同的图像，互不干扰地分别显示出来。

　　全息投影系统将三维立体画面悬浮在实景半空中，画面的对比度和清晰度高，有空间感和透视感，营造了亦幻亦真的神奇氛围。

　　依据实现技术手段与途径的不同，全息投影分为两类。

　　1)透射全息投影：通过向全息投影胶片照射激光，从另一个方向来观察重建的图像。透射全息投影可以使用白色光来照明，广泛应用于信用卡防伪和产品包装等领域，通常在一个塑料胶片形成表面 浮雕 图案，通过背面镀上铝膜，光线透过胶片得以重建图像。

　　2)反射全息投影。使用白色光源，从和观察者相同的方向照射胶片，通过反射重建彩色图像。镜面全息投影利用控制镜面在二维表面上的运动，制造三维图像。

　　3 简易全息投影设备制作

　　应用于商业展览或影视特技的全息投影需要复杂的制作技术与专业设备[1]。为了向青少年普及科学知识，介绍前沿科技新成就，教师利用身边的简易器材，同样可以制作出具有立体效果的全息图像。

　　实验原理 利用4个半透面对光线的折射和全反射，把屏幕上的视频源文件反射。由于视频源文件同时有图像的前、后、左、右4个面，4个面同时投影形成全息效果。原理图如图1所示。

　　制作材料与过程 能够形成单屏投影的设备(包括手机、平板电脑)、各种透明薄板(如亚克力板、塑料板、PVC板、手机贴膜等)。由于四棱椎体是最简单的制作，以下详细介绍全息投影制作过程以及注意事项。

　　1)确定四棱椎体的几何形状与大小。本实验制作的投影设备由透明塑料等材质构成棱锥、覆盖在上方的单屏投影源构成(图2)。光线由投影源发出，在棱锥侧面产生全反射，进入观察者眼睛。如果能够使每个侧面反射的光线恰好构成三维物体的不同侧面，观察者从不同方向观看，就可以看到三维物体的不同侧面[2]。为了保证反射光水平射入眼睛，需要使棱锥的侧面和底面所成的二面角为45°。

　　由于大家使用的各种手机或平板电脑的尺寸差异较大，给出的参考建议是：构成四棱椎体的等腰三角形底边约等于屏幕的宽度。如测量所用的iPad屏幕宽度为12 cm，则等腰三角形的底边就是12 cm，顶角固定为70.5°，腰长为10.4 cm，腰长=底边×0.865。如果要制作六棱锥投影，则等腰三角形各边的几何关系为腰长=底边×1.32。六棱锥的播放效果更佳，环六棱锥360°无死角观察到清晰逼真的投影图像;四棱锥在投影面交接角度处观察到轻微变形。

　　2)剪裁和粘贴投影用金字塔。把透明薄板依据上面的规格裁剪出4个等腰三角形，用透明胶条或不干胶依次粘好各三角形的边，做成一个投影金字塔。因为平板电脑的屏幕要放到金字塔的顶尖，设计一个支架把平板电脑架起来，不能挡住金字塔的四面。也可以用黑色纸盒做成暗箱型的支架，周围背景越黑，立体投影的显示效果越好。将平板电脑或手机屏幕朝下，倒扣在金字塔的塔尖上，确保金字塔尖正对视频4个切分画面的中心。

　　3)播放全息投影视频。利用MikuMikuDance(简称MMD)、会声会影X5与格式转换软件，先用MMD制作出所需图像的正面、背面、左右侧面，再将格式转换成为会声会影视频，便可做出全息视频源。专业高手也可以利用动画制作软件MAYA，设计出人物模型、动作，分出前、后、左、右4个视图，导出播放视频即可。现在网络上有不少3D全息影像素材，使用者可以根据需要下载和播放。

　　4 结语

　　由于器材简陋，该实验显示的并不是真正意义上的全息图像，可以看作“伪全息”，虽然视觉上看起来有全息的效果，但其本质还是2D成像。以图3所示美少女为例，视频中的四分屏分别是少女的正面、背面以及左右侧面，这四面分别对应金字塔形投影仪四面的塑料片。四个画面分别映射在4个塑料片上，从塑料片的4个角度来看，会产生“图像就在投影仪中央，能够360°无死角观看”的错觉。因此，制作全息投影时必须选择表面光滑、没有太多划痕的透明薄片，才能有更好一些的视觉效果。播放视频的清晰度也很重要，最好采用清晰度为720P及以上的视频图像。

　　参考文献

　　[1]于丽，杨宇.一种三维全息投影屏的制作方法[J].激光与光电子学进展，2013(2)：115-118.

　　[2]房若宇.多棱锥三维立体投影装置的制作[J].物理实验，2015(6)：23-25.

　　[3]杨毅.论全息投影技术中虚拟角色制作设计[J].科教文汇，2013(10)：94.

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