关键词： 虚拟现实   起重装备培训   逆向工程   LOD模型   Unity  

摘要： 起重机作为广泛应用的特种装备,运行危险性大,极易发生安全事故。随着智能化起重机的不断升级,起重机操作难度也在加大,为降低由操作不当引起的安全事故,国家高度重视起重机的安全培训工作。目前培训操作多为传统的示教式培训,培训成本高、效果差。虚拟现实作为一种可以模拟真实场景、提供高度交互、带来沉浸式体验的新一代技术,可以让用户在虚拟条件下直观的感受到现场的氛围、探究实验的合理性和降低实验成本,因此被广泛应用到各行各业中。基于此,本文基于虚拟现实技术,搭建了智能化起重机虚拟现实仿真系统,并综合常规作业功能,为用户提供起重机车间漫游、操作培训、事故还原、培训考核等功能,然后利用HTC Vive让用户在沉浸式仿真环境中研究起重机相关操作规范,大幅提升工人培训效果。首先,通过现场调研卫华、东起起重机厂的相关培训流程及行业痛点,结合查阅相关起重机操作规范等材料,以河南某智能桥式起重机车间为原型,通过行业需求分析,对本次虚拟现实仿真系统进行系统框架和功能设计,并制定合理的开发路线。其次,在模型的建立及优化上,为还原起重机真实使用场景,采用逆向工程技术对起重机及起重机厂房进行建模。对于研究中起重机车间点云数据降噪问题,结合统计去噪和半径去噪算法,提出了一种基于迭代滤波模型的KD近邻距离去噪方法,能够有效剔除75%左右的噪声点云数据。针对此次三维虚拟场景模型数量大、交互模型复用性差和模型加载速度慢等问题,采用细节层次模型(levels of detail,LOD)技术构建起重装备几何模型,并对桥机结构组织进行重构,从而优化系统的真实感和实时性。然后,依据模型空间变换及几何变换,将建立好的模型导入到Unity平台,对场景进行综合性的优化。利用UGUI开发系统的人机交互界面,制作用户主菜单、登录和注册等界面,结合C#面向对象语言实现了起重装备的三维场景漫游、认知操作、路径可视化和考核培训等功能。基于My SQL数据库,实时存储用户培训数据以及起重机重要参数数据。使用HTC Vive虚拟现实头戴式显示器作为虚拟现实仿真的硬件交互设备,利用VRTK等脚本实现沉浸式的虚拟现实体验。最后,利用Unity平台将系统发布到Windows系统中,并结合现有起重机平台对本次开发的虚拟现实仿真系统进行验证,结果显示该起重机虚拟现实培训系统可以在降低培训成本的同时大幅度提升培训感官,实验效果良好。本次起重机虚拟现实仿真系统的开发,不仅适用于智能化起重机的相关培训,也是智能化起重机数字孪生车间平台的基础,具有较好的发展前景。

关键词： VR技术   环境艺术   设计优势   应用问题  

摘要： 随着教育改革的进步，先进技术已逐渐应用于现代高等教育，环境艺术设计作为一个整体课程，也已开始应用VR技术。VR技术在环境艺术设计中的应用不仅可以帮助设计师更好地感知世界特征，还可以在交互式环境中激发设计师灵感，产生新的创造力，并可以扩展设计工具。目前在环境艺术设计领域里看来，VR技术运用处于初期阶段，在科技发展的今天依然需要不断探索，相信在技术持续飞速发展的时代，将给环境艺术设计带来更好的发展。

关键词： 虚拟现实   机械制图   辅助教学   Unity  

摘要： 随着计算机技术和电子信息技术的发展,虚拟现实逐渐从概念转变为了新兴的技术。生产力和科技的进步促使各行各业与虚拟现实技术的结合加快,虚拟现实技术已经在教育领域崭露头角。面对世界百年未有之大变局,我国虽然已经迈入了制造强国行列,却也需要居安思危。机械制图作为机械制造业的基础课程,其重要性不言而喻。作为一门培养空间逻辑能力和三维设计能力的课程,在教学中应当使用三维模型配合学习;传统多媒体教学手段不易展示模型形状,而实物模型教学又受到数量和场地的限制,不能满足学生的学习需求。论文针对机械制图教学的教学资源问题,基于虚拟现实技术的沉浸性、构想性和交互性设计了解决方案,并结合三维建模技术、人机交互技术、图形处理技术、碰撞检测技术等理论,最终实现了基于虚拟现实技术的机械制图辅助教学系统。论文主要成果如下:(1)完成辅助教学系统的总体设计。根据教学内容分析系统要实现的功能,并确定辅助教学系统的开发环境,然后设计系统总体结构和开发框架,最终完成辅助教学系统的总体设计。(2)研究了人机交互技术、图形处理技术、碰撞检测技术等在辅助教学系统开发过程中应用的关键技术,为开发辅助教学系统的关键功能奠定理论基础。(3)实现了运行在一体式VR设备上的辅助教学系统。系统具有投影模块、立体展示模块、剖切模块、虚拟装配模块四个内容模块。论文研究并实现的辅助教学系统能够在课堂中使用,能够解决机械制图教学中实体模型资源不足的问题。

关键词： 虚拟现实技术   单元教学   深度学习   教学设计  

摘要： 当前,教育生态伴随着人类社会高度数据化和高度智能化的发展其信息化历程飞速前进。随着课程标准中核心素养概念的提出,主题单元教学是落实核心素养教育有效教学组织形式,深度学习既是理念也是路径,指引教育教学实践走向个体核心素养的培养,落实立德树人的根本任务。如何将深度学习落实到学科教学的具体过程中来实现更高层次的教学目标?如何运用教育技术的发展成果促进学生深度学习?与教育技术相融合的深度学习主题单元教学该如何进行?本文基于深度学习理念,第一章对初中地理学习现状和虚拟现实技术接受度进行调查分析和教师访谈之后,确定虚拟现实技术融入初中地理主题单元教学的有用性和可行性。第二章构建了基于虚拟现实的主题单元教学模式,理清融合教育技术的深度学习主题单元教学设计流程。第三章在分析虚拟现实技术特征的基础上,挖掘虚拟现实技术应用于地理主题单元教学中的价值,借助Unity3D平台创设虚拟现实情境,为教学实践做准备。第四章在教学设计案例中,进行以“认识我的家乡”为主题的单元内容整合设计教学,并以区域认知、综合思维、人地协调观、地理实践能力、地理审美与情怀这五大地理素养为教学目标,基于Uni ty3D虚拟现实技术提供的教学资源进行地理主题单元教学设计。结果表明,基于Unity3D的虚拟现实技术在初中地理主题单元教学中优势明显,在趣味性、体验感、愉悦度方面,虚拟现实技术的应用效果最为显著。而在综合思维、人地协调观以及地理实践力方面,相较于传统教学而言,主题单元教学设计在教学内容方面,整合的教学内容更容易理解和应用,在基于虚拟现实的教学方式创新方面,也起到了很大的促进作用。至此教育信息化促进教育高质量发展迈出了一步,教育智能化推动着教育手段的逐渐升级,教育成果不断优化并向好发展。

摘要： ISBN 978-7-5643-6369-7书名：计算机仿真技术及应用作者：叶满园李宋主编出版社：西南交通大学出版社出版时间：2018年8月定价：48.00元购书电话：028-87601806计算机仿真技术是指一种应用计算机模拟模型和数值计算方法进行实验及对实验数据分析、预测建模的技术，能够模拟、预测各系统的运动、变化及性能，以便更好地理解和预测各系统的行为特性。计算机仿真技术不需要实际物理场景和环境，只需在计算机上进行虚拟实验就能获取现实决策所需的数据支持。目前，计算机仿真技术在机械设计、航空航天、生物医药等领域均有应用。

关键词： 数字媒体艺术设计   传统艺术设计   虚拟现实技术  

摘要： 数字媒体艺术设计在传统艺术设计的基础上，通过数字技术和媒体平台的应用，创造出了更加多样化和丰富的艺术形式。数字媒体艺术设计是当代艺术设计领域中的一种新兴形式，其借助数字技术和媒体平台，创造出了诸多令人惊叹的艺术作品。本文将探讨数字媒体艺术设计对传统艺术设计的影响，旨在揭示数字媒体艺术设计的独特魅力与艺术力量。

关键词： 校园绿地   景观复杂性   环境感知   大学生身心健康   虚拟现实技术  

摘要： 大学生作为一个特殊的社会群体,正处于由青少年向成年人发展的关键时期。在此期间,随着高校实施的学分制、教育成本的不断攀升、家庭负担的不断加重、孩童的早熟、职场的激烈竞争,许多高校的学生正在承受着各种外部、内在、家庭、社会、职场、职责、职场等各种复杂的压力,这些压力对大学生的心理、生理和行为等方面都会产生深刻的影响。绿色景观能够促进人体释放压力、恢复注意力。恢复性景观的使用已经从最初的医院户外空间扩展到有大量人员的非医疗区域,包括工作场所、侧街、城市开放空间和校园。作为学生等高压力群体的重要恢复载体,如何建设校园绿地是目前关于如何创造健康校园环境的研究重点。国内外现有关于景观与恢复性的研究大多集中在城市公园、绿道以及社区绿地,校园绿地景观复杂性对人群恢复性潜能的影响程度有待深入研究。将景观恢复性概念应用于大学生的身心的康养和恢复,是未来校园相关建设的趋势所在。目前基于抽象描述和心理学的环境感知方法存在一定的弊端,而随着认知神经学、可穿戴传感器技术和生物信号数据分析技术的发展,通过可穿戴传感器来测量实时环境情绪感受评价成为可能。本研究在用量表来体现人对于环境感知的基础上,依靠实验方法通过心电传感器、脑电传感器等生理测量技术来体现实时环境情绪感知。本研究通过生物多样性、人群数量和景观元素数量三个指标来体现校园绿地景观复杂性。构建由生物多样性、人群数量和景观元素数量建立的27类不同复杂性虚拟现实景观绿地,现场测试大学生(n=68,年龄M=22.48,SD=2.15)在虚拟空间样本中观察前后,情绪信号(S-AI量表)、生理信号(心率和血压)以及脑电信号(EEG)的恢复效果,探究不同程度复杂性的校园绿地景观与大学生身心健康的关系。并且通过对案例的分析,提出优化意见,以求达到恢复性最大化,以期对将来校园绿地景观设计的实际应用有所参考和借鉴。研究发现:(1)校园绿地景观的复杂性与生理信号(心率、收缩压、舒张压)、情绪信号(平静、紧张、烦乱、放松、心满意足)和脑电信号(无聊、注意力、视觉注意力、认知压力、投入、兴奋、兴趣、放松、压力)都存在显著关联。生物多样性越高、景观元素数量越多对人的疗愈效果就越好,同时生物多样性的提高和景观要素的增多也会导致认知压力的增长;人群数量越少对人的疗愈效果就越好,但有少量人群时比无人时的恢复效果显著。(2)生理信号的恢复与情绪信号显著相关。即情绪恢复越好,生理信号恢复上升趋势越明显。这表明心理恢复与生理唤醒具有一致性。(3)利用VR设备观看不同复杂性绿地的虚拟模型,能够有效提升情绪状态水平并有利于各项指标的唤醒与恢复,即便个别模型的部分恢复指标未达到显著水平,但都有了一定的恢复趋势。不过,VR环境随着时间流逝逐渐降低对脑电的影响。(4)本研究结果对景观复杂性在校园绿地中的应用提出以下建议:建立高恢复性的校园绿地需要增加环境内的生物多样性,注意植物层次以及色彩的合理搭配;尽可能多的建立趣味景观小品和完善的基础公共设施;同时在校园环境建立初期,应做好路径规划,注意人群疏散,尽可能的避免高峰时期人群拥堵的情况;校园规划应注意分区设计,教学楼等学习空间和休闲、生活空间应注意设计时的不同,若生物多样性和景观元素数量过高,则影响学习效率,过分吸引学生注意力,所以学习空间的绿地设计应简洁大方,避免出现趣味性景观。通过将所有校园绿地复杂性对大学生身心健康的影响的研究结论根据不同需求科学运用到实际设计中,有助于营造对大学生身心健康最有积极作用的健康校园景观。

关键词： 虚拟现实技术   临床医学   知识图谱   CiteSpace  

摘要： 目的 分析虚拟现实技术在临床医学领域的研究发展脉络，明晰研究现状，归纳研究热点，探求未来研究趋势，为我国虚拟现实技术的临床医学应用与研究提供参考。方法 使用Citespace 5.8.R3软件对中国知网数据库与PubMed数据库进行文献计量分析。结果 纳入中国知网102篇文献，纳入PubMed 4647篇文献。全球虚拟现实技术在临床医学领域的研究文献数呈逐年稳步上升趋势；中国知网与PubMed最高共现频率的关键词分别为“教育”和“Significant Difference”；中国知网数据库主要关键词聚类为“医学教育”“教学改革”，PubMed数据库主要关键词聚类为“增强现实”“外科培训”；近年出现的突现词汇分别为中国知网的“教育”，和PubMed的“covid-19”。全球发文量以美国1653篇最多，意大利457篇居第2，中国342篇居第3。结论 虚拟现实技术之于临床医学的研究热度持续增加，在教育领域的研究最多，近10年的研究方法主要以实验法为主，行业一线应用仍在初级阶段，实验数据相对匮乏，研究热点由散点式讨论过渡到聚焦于covid-19感染。

关键词： 虚拟现实   脊髓损伤   康复训练   Meta分析  

摘要： 背景:脊髓损伤（Spinal cord injury,SCI）是一种常见的神经系统疾病,会对患者造成多种功能障碍,给患者及社会带来巨大负担。目前对脊髓损伤患者的治疗缺乏特异性药物治疗,主要利用康复训练改善患者功能及日常生活能力。但目前的传统康复治疗方式及效果有限。因此,研究者们在积极探索新的康复治疗方式。虚拟现实技术（Virtual reality,VR）作为近年来迅速发展的技术,具有沉浸性、交互性及构想性等特征,能够给患者带来更丰富的训练场景及训练方式,在多种神经性疾病的康复训练中具有显著优势。但其对脊髓损伤患者的康复疗效还存在争议。因此需要meta分析汇总目前的相关研究,探索虚拟现实技术对脊髓损伤患者的康复效果,为虚拟现实应用于脊髓损伤提供一定证据。目的:通过meta分析探究VR对SCI患者不同功能的康复效果及安全性,为未来VR用于SCI患者的康复治疗提供循证学依据。方法:系统检索Pubmed,Embase、Web of Science、Cochrane Library、维普数据库、万方数据库和中国知网等数据库从建库开始到2022年12月31号发表的文章。纳入标准为:（1）纳入人群:脊髓损伤成年人（年龄≥18岁）;（2）干预措施:任何形式的虚拟现实干预措施;（3）结局指标:任何与脊髓损伤患者有关的功能结局指标。（4）研究类型为随机对照研究、病例对照研究或自身前后对照研究等。排除标准为:（1）非中、英文文献;（2）无法获取全文;（3）无法获取数据;（4）重复的文献以数据最完整或发表年限最新为标准纳入。主要结局指标为:运功功能、平衡功能。次要结局指标为:疼痛、日常生活能力、脱落率及不良事件的发生。由两名研究者独立筛选文献,提取数据,采用8项质量评估量表评估文献质量,采用Review Manager 5.4分析数据。利用I2对异质性进行定量分析,若I2<50%,用固定效应模型进行分析;若I2≥50%,用随机效应模型进行分析。当结局指标为二分类变量资料时,合并效应量采用比值比（Odds ratio,OR）、95%可信区间（Credible intervals,CI）,当分析的结局指标为连续型变量资料时,采用加权均数差（Mean difference,MD）或标准化均数差（Standardized mean difference,SMD）及95%CI表示。亚组分析及敏感性分析探索异质性来源及结果的稳定性。采用漏斗图评价各研究间的发表偏移。结果:通过检索及回顾文献共确定2591篇文献,对文献进行筛选后共纳入10篇文章,其中自身前后对照试验5项,随机对照试验5项。共计178例SCI病人。主要结局指标:SCI患者在VR训练前后,患者的脊髓损伤步行指数（MD=-1.29[-2.51,-0.07],P=0.04）、稳定性极限测试（MD=-1.75[-2.52,-0.99],P<0.01）、Berg平衡量表（MD=-4.22[-6.66,-1.78],P<0.01）评分有显著改善。肢体运动功能评分（MD=-1.06[-2.28,0.16],P=0.09）、箱块试验（MD=-5.19[-13.20,2.82],P=0.20）、10米步行能力测试（MD=-0.11[-0.35,0.12],P=0.35）、“起立-行走”计时测试（MD=1.98[-0.72,4.69],P=0.15）评分改善不明显;VR训练与传统康复训练相比较,对SCI患者箱块试验（MD=2.90[-5.80,11.60],P=0.51）的评分改善不明显。次要结局指标:SCI患者在VR训练前后,患者的数字疼痛量表（MD=2.38[1.34,3.41],P<0.01）的评分有显著改善。脊髓独立性评定（MD=-3.16[-6.97,0.65],P=0.10）量表评分没有显著改善;VR训练与传统康复训练相比较,对SCI患者脊髓独立性量表（MD=1.1[-0.17,2.37],P=0.09）评分没有显著改善。病例脱落率为2.73%,其中VR训练组的脱落率为2.47%。没有不良事件发生。分别对将肢体运动功能评分、脊髓独立性评定、脊髓损伤步行指数进行亚组分析,结果表明当患者受伤时间≤3个月（MD=-6.98[-8.09,-5.87],P=0.01）或单次干预时间≥45分钟时（MD=-5.33[-9.14,-1.52],P=0.006）,VR训练前后SCI患者脊髓独立性评定有显著改善。敏感性分析结果提示肢体运动功能评分、脊髓损伤步行指数的结果比较稳定,Berg平衡量表、脊髓独立性评定量表的结果不稳定。对结局指标进行发表偏移检测提示:箱块试验、10米步行能力测试、脊髓损伤步行指数、稳定性极限测试、“起立-行走”计时测试、Berg平衡量表、脊髓损伤独立性测试（随机对照试验）、数字疼痛量表评分等漏斗图基