关键词： 虚拟现实技术   肺功能康复   脊髓损伤  

摘要： 研究目的:本研究通过观察基于虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术的肺康复训练对颈胸段脊髓损伤(Spinal Cord Injury,SCI)患者肺功能改善情况,并与传统的肺康复训练对比,明确康复治疗效果,为SCI患者的个体化训练和个人肺部康复计划的制定提供新构想。研究方法:1.选取在南昌大学第一附属医院康复医学科收治的颈胸段SCI住院患者,时间为2022年6月至2023年1月,共计40例,采用随机数字表法进行分组,分为对照组(n=20例)与观察组(n=20例)。2.在常规药物治疗、常规物理疗法、呼吸肌训练及膈神经电刺激的基础上,对照组患者接受常规肺康复训练,观察组患者接受基于VR技术的肺康复训练;两组患者训练时间均持续4周。记录所有患者的性别、年龄、病程、体质指数(Body Mass Index,BMI)、ASIA分级及损伤部位,记录比较对照组和观察组在训练前和训练后的最大吸气压(Maximum Inspiratory Pressure,MIP)、吸气流速峰值(Peak Inspiratory Flow,PIF)用来评估患者吸气肌功能;用力肺活量(Forced Vital Capacity,FVC)、第一秒用力呼气量(Forced Expiratory Volume in1 Second,FEV)、FEV与FVC比值(FEV/FVC)指标、呼气流速峰值(Peak Expiratory Flow,PEF)来评估患者的肺功能。结果:1.2组患者一般资料比较本研究共选取颈胸段SCI患者40例,试验过程顺利,无中途提前要求退出者,训练前所收集对照组及观察组患者在一般资料,包括年龄、性别、病程、BMI、ASIA分级及损伤部位进行汇总分析发现,对照组及观察组患者在一般资料情况差异无统计学意义(P>0.05)。2.两组患者训练前、后肺功能比较训练前,两组患者FVC、FEVFEV/FVC及PEF组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。训练4周后,观察组和对照组FVC(分别为2.27±0.43L、2.75±0.54L)、FEV(分别为1.83±0.36L、2.37±0.47L)、FEV/FVC(分别为80.87±6.60%、86.40±6.07%)及PEF(分别为3.91±1.13L/s、5.09±0.88L/s)均较训练前明显提高,并且观察组优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。3.训练前、后两组患者吸气肌功能比较训练前,两组患者MIP、PIF组间进行比较,差异无统计学意义(P>0.05)。训练4周后,观察组和对照组MIP(分别为90.38±9.86cm HO、100.70±10.92cm HO)、PIF(分别为4.42±0.81L/s、5.27±1.07L/s)均较训练前明显提高(P<0.05),并且观察组优于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:在本次研究中我们运用基于VR技术的肺康复训练对颈胸段SCI患者进行有氧运动训练,经过4周的康复训练后,观察组在MIP、PIF、FVC、FEV、FEV/FVC、及PEF比对照组明显提高。在常规康复训练基础上联合进行基于VR技术的肺康复训练可以有效提高颈胸段SCI患者的肺功能。基于VR的肺康复训练具有沉浸性强,趣味性高,患者依从性高等特点,其疗效要优于传统的肺康复训练,值得进行临床推广使用。

摘要： 文物是人类历史文化遗产的重要组成部分，具有极高的艺术、历史、文化和社会价值。然而，随着时间的推移和各种自然、人为因素的影响，许多文物受到了不同程度的破坏。因此，如何有效地保护和传承这些文物，已成为当前亟待解决的问题。随着科技的不断发展，文物数字化保护与虚拟现实技术逐渐被应用于文物的保护和展示传播中。这些技术的应用，不仅可以增强公众与文物之间的互动性，提高文物展示传播的效果，还可以为文物的保护和传承提供新的思路和方法。

关键词： 虚拟现实   科普展示   交互设计   儿童科普  

摘要： 随着现代教育事业的进步，儿童科普教育在全国受到了越来越多的关注。基于现代虚拟现实技术，将现代科技与儿童需求融合的方法，挖掘出虚拟现实技术在科普空间的优势，即第一人称视角参与的活动空间、可以多感官全面接触展示道具、并且可运用交互叙事手法融入空间。最终研究提出儿童科普展示设计方法是创造多媒体自然交互场景，形成可多变场景设计。以此提供多样化展教方式，以此更好地为形成适合儿童成长教育的知识科普空间。

关键词： 非物质文化遗产保护   数字化   虚拟现实技术   岳州窑陶瓷  

摘要： 在信息技术发展的大背景下，非物质文化遗产数字化保护不仅是其发展的客观需求，也是数字技术发展的必然结果。虚拟现实技术作为一种注重交互和多种形式信息交流的技术，在非物质文化遗产保护中具有广阔的应用前景。为了使数字技术与非物质文化遗产有机结合，需要明确非物质文化遗产的数字化传承路径，然后以阶段化的形式实现对非物质文化遗产的数字化保护。以岳州窑陶瓷为例，探讨基于虚拟现实技术的岳州窑陶瓷数字化传承与创新。

关键词： 虚拟现实   学习支架   小学语文写作  

摘要： 信息时代下,快速发展的科学技术为教育领域的发展注入了新的血液。如何让科学技术为教学服务,成为当前教育研究者越来越关注的话题。语文是一门基础学科,写作是语文课堂的重要组成部分,写作教学中重要的一环是提供写作情境。但在写作教学中,教师难以让学生有真实的体验和情感表达,无法真正激励学生的写作兴趣和动机,导致写作自信心不足,难以在写作时进行创造性表达。虚拟现实(Virtual Reality,以下简称VR)可以创设多感官的学习情境。虽然多感官的情境交互为学生提供了身临其境的体验,但是这也导致了单位时间内的认知负荷超载。学习支架能够分解任务难度,帮助学生穿越最近发展区,有效降低认知负荷。本研究围绕着“如何开发基于学习支架的VR系统”和“基于学习支架的VR系统如何提高小学生语文写作能力?”提出四个研究问题:第一,如何开发基于学习支架的VR系统?第二,如何在基于学习支架的VR系统中提高学生的语文写作能力?第三,学生使用基于学习支架的VR系统进行写作学习,对其创造性思考倾向、自我效能感、学习动机有何影响?第四,学生使用基于学习支架的VR系统,是否可以降低小学生语文写作学习认知负荷?本研究开发了基于学习支架的VR系统,以期帮助学生在VR情境中建构知识,提高学习动机和自信心,最终进行创造性写作。根据前期所设计的基于学习支架的VR系统,选取适合的开发平台进行实例开发,并采用了文献研究法、准实验研究法和调查研究法。准实验研究法具体为:选取同一位教师授课的三个班级进行准实验研究,实验组使用基于学习支架的VR系统;控制组1使用无学习支架的VR系统;控制组2由教师使用传统的PPT进行授课。实验数据结果显示,学习支架嵌入到VR系统后,可以有效降低学生的认知负荷。而且相比于两个控制组的学生,使用学习支架的VR系统的学生在学习成绩、学习动机、自我效能感和创造性思考倾向均有显著提升。通过访谈了解到大多数使用基于学习支架的VR系统的学生对该系统的评价良好,认为VR系统有趣又有益。这说明通过学习支架可以引导学生与系统的交互并学习的发生。但基于学习支架的VR系统中的学习资源不够丰富,实验周期较短等不足,希望在后续的研究中能丰富学习资源,设计进阶版的VR系统满足学生的学习需求,延长实验周期并将其应用到更多的学科中,以取得更好的研究成果。

关键词： 移动边缘计算   资源管理技术   移动视频业务   虚拟现实技术   凸优化  

摘要： 随着通信技术的进步,以4K/8K高清视频、虚拟现实(Virtual Reality,VR)和增强现实(Augmented Reality,AR)等应用为代表的移动视频业务蓬勃发展,移动视频流量急剧增加,给移动网络带来了沉重的负担。移动视频业务具有时延敏感、计算密集以及数据量巨大的特征,对移动网络的计算、缓存和通信能力提出了更高的要求。传统中心式网络架构因其回程链路拥堵、响应时延长等弊端,难以满足上述移动视频业务低时延、高计算以及大带宽的需求。移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)作为一种新型范例被引入到移动视频业务的性能优化中,旨在通过将计算能力与缓存单元下沉至靠近移动用户的边缘节点来缓解网络压力,降低视频内容响应时延,提高用户体验质量(Quality of Experience,QoE)。在MEC网络中,科学管理和合理分配网络资源,是满足各类移动视频应用服务需求的有效手段。由于MEC网络中各类资源之间存在复杂的依赖和耦合关系,单独优化某一资源的管理方案并不能使网络性能得到明显提升。因此,非常有必要对计算、缓存和通信等多维资源联合优化的资源管理技术进行深入研究。针对MEC网络中移动视频业务存在的时延长、网络开销大以及用户QoE要求高等问题,本文结合不同移动视频业务的特点,分别研究了面向视频点播业务、可移动VR游戏业务以及交互式全景VR视频业务的多维资源联合管理方案。针对视频点播业务的时延优化问题,提出一种时延感知的自适应视频流转码方案。首先,将MEC技术和自适应码率(Adaptive Bitrate,ABR)视频流技术引入到视频点播业务中,通过在网络边缘提供内容缓存和视频转码服务,减轻回程链路压力,提升网络性能。其次,在考虑当前网络环境和用户设备性能的基础上,提出一种用户接入、带宽分配以及缓存放置等多策略联合优化的视频转码方案,并以最小化用户端到端时延为目标,将该方案建模为一个非凸的组合优化问题。再次,为了降低求解复杂度,将原始问题划分为两个子问题,分别利用方向交替乘子算法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)和模拟退火算法(Simulated Annealing,SA)进行求解。最后,仿真结果表明,所提方案可以降低用户端到端时延,避免视频卡顿、加载缓慢等问题,从而为用户提供流畅的视频观看体验。针对可移动VR游戏的网络开销优化问题,提出一种渲染感知的VR服务模块动态放置方案。首先,将MEC技术引入到可移动VR业务中,并建立MEC网络中面向可移动VR游戏的网络开销模型,该模型中包含渲染成本、通信成本以及VR服务模块放置和迁移成本。其次,在考虑边缘节点资源有限性和用户移动性的基础上,将VR服务模块动态放置方案建模为一个高阶非凸的最优化问题,通过联合优化各时隙内的渲染、存储和用户接入策略,以及相邻时隙间的服务模块迁移方案,最小化长期网络开销。再次,为了解决上述问题,提出了一种基于最大流-最小割理论与凸优化的两阶段迭代算法来求解目标函数。最后,仿真结果证明,所提方案可以在满足用户端到端时延约束的基础上,最小化总体网络开销。针对交互式全景VR业务的用户QoE优化问题,提出一种基于视点(Field of View,FoV)预测的瓦片复用方案。首先,将MEC技术和瓦片技术引入到交互式全景VR业务中,通过在网络边缘提供计算和缓存服务,以及降低所需传输的视频数据量,有效降低了用户的运动到呈相(Motion to Photon,MTP)时延。其次,为降低计算冗余和提高资源利用率,将瓦片复用方案建模为一个混合整数非线性规划问题,通过联合优化缓存、渲染和用户接入策略,最大化MTP时延约束下的总体用户QoE。再次,为解决这一问题,利用带有门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)架构的神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)模型,动态地预测用户在下一时隙的FoV,并在预测结果的基础上,利用基于强化学习的近端策略优化算法(Proximal Policy Optimization,PPO),最大化总体用户QoE。最后,仿真结果表明,该方案在提高总体用户QoE和降低MTP时延方面优于其他方案。

关键词： 博物馆旅游   虚拟现实技术   存在感   旅游真实性   技术就绪度   PEI  

摘要： 在文旅融合的背景下,博物馆凭借其自身旅游资源的独特性,一跃成为热门的旅游目的地,吸引着广大游客前来参观。博物馆与旅游的结合是大势所趋,也是必然结果,一方面,旅游为博物馆带来众多游客,带动博物馆的周边经济,促进博物馆健康发展,另一方面,博物馆为游客提供别样的旅游资源,游客通过参观具有年代感的物品和感受博物馆营造的独特氛围,增长见识,唤起记忆,产生认同。在博物馆旅游中,真实性体验是游客满意度和游客行为一项的重要影响因素之一,游客感知到的基于文物藏品的真实和对博物馆氛围、环境的真实等,都是研究的一大主题。如今,技术的发展和时代的进步为博物馆旅游发展注入了新动力,智能机器人、智慧语音讲解、虚拟现实技术等在博物馆中的使用屡见不鲜,博物馆旅游焕发新面貌。虚拟现实技术在博物馆中的使用,增强了游客的沉浸感,有助于激发游客的积极体验,基于桌面式虚拟现实系统的虚拟博物馆是性价比最高的一种虚拟现实技术在博物馆中使用的具体形式,在日常生活中应用最为广泛。出于真实性的需求,游客更倾向于在博物馆中看到“旧”的、“真”的文物,而虚拟现实技术却是一种“新”技术,博物馆利用虚拟现实技术展示的都是数字搭建的“假”的文物和氛围。这种新旧、真假的对立,引发人们思考,促使人们探索博物馆旅游中虚拟现实技术使用对游客真实性的影响机制。目前学术界研究中,针对这种对立关系做出相应理论解释的研究较少,虚拟现实技术对游客真实性的影响机制不够清晰,因此,本文以虚拟博物馆为例,探究博物馆虚拟现实技术使用时,游客存在感的形成机制以及其对游客真实性的影响,并分析虚拟环境中游客存在感形成的边界条件。因此,本文首先对国内外有关博物馆旅游、旅游中的虚拟现实技术、技术就绪度、目的地熟悉度、存在感、博物馆旅游真实性与游客行为意向的文献进行梳理,依据刺激-机体-反应理论(SOR)、存在-情感-意图理论(PEI),以虚拟现实技术特征作为自变量,探究博物馆在使用虚拟现实技术时,游客存在感的形成机制,以技术就绪度和目的地熟悉度作为调节变量,厘清虚拟现实技术对存在感影响的边界条件;引入旅游真实性,分析存在感对旅游真实性的影响,最后以游客访问意向作为结果变量,构建了本文的研究模型。其次,借鉴国内外学者的研究设计量表,进行小样本预调研后修改完善形成正式研究量表。随后开展正式调研,使用SPSS和AMOS软件对调研数据进行描述性统计分析、信效度分析、中介效应、调节效应以及结构方程模型的假设检验,最后依据研究结论提出针对性的管理建议。研究结果表明,博物馆在使用虚拟现实技术时,系统质量、高度享受、控制和参与显著正向影响游客存在感;旅游真实性分为原始真实性、互动真实性和情感真实性三个维度,存在感对旅游真实性的三个维度都有显著正向影响,其中,存在感对原始真实性的影响程度最大,存在感与情感真实性之间的关系中存在链式中介,即原始真实性和互动真实性均对情感真实性有影响,原始真实性又显著影响互动真实性;技术就绪度和目的地熟悉度在虚拟现实技术特征对游客存在感的关系中起调节作用;情感真实性显著影响游客访问意向。最后,根据实证结果,提出提高虚拟系统质量,确保游客视觉真实;采用多种互动形式,增强游客参与体验;营造真实怀旧氛围,强化游客情感真实;用宣传扩大用户面,多种入口针对服务的实践管理建议。

关键词： 高职院校   教学方法   “活教育”理论   虚拟现实技术  

摘要： 以“做中学，做中教”为核心理念的“活教育”理论，对调动高职院校学生的学习积极性能发挥建设性作用。高职院校要根据“活教育”的教学原则与高职学生特点，灵活运用相关教学方法，以提高教育、教学质量。

关键词： 抽水蓄能   电站试验   甩负荷   虚拟现实技术   可视化仿真   动态链接库  

摘要： 抽水蓄能电站试验对于电站的安全运行具有重要作用。电站试验应避免因操作不当而引发的安全事故,并且面对突发事故能及时采取应急措施,因此需要对电站工作人员进行试验培训。传统培训存在时间受限、交互性差、培训成本高等不足,基于虚拟现实技术构建抽水蓄能电站试验仿真系统为上述问题提供了全新的解决方案。论文选取电站试验中较为重要的机组开停机试验和机组甩负荷试验作为研究对象,基于碰撞检测、实时渲染、虚拟现实人机交互等技术完成了抽水蓄能电站试验仿真系统开发。具体内容有:(1)通过对引水管道、水泵水轮机等模型分析,建立了某电站机组甩负荷过渡过程数学模型,针对甩负荷过程中不同导叶关闭规律进行时域仿真,结果表明,该电站采用导叶延时关闭规律时调保控制效果最好,并确定了最优导叶延时关闭规律,验证模型的正确性后将仿真程序封装为动态链接库文件,在机组甩负荷试验仿真功能开发过程中实现其调用,使系统具备机理仿真能力。(2)利用3dsMax创建了抽水蓄能电站设备三维模型,使用Unity3D搭建了系统虚拟场景。采取MVC设计模式进行系统交互功能的设计,利用Unity3D中的UGUI设计了系统用户界面,通过编写脚本实现抽水蓄能电站试验仿真系统场景漫游、机组认知、机组开停机试验仿真、机组甩负荷试验仿真等功能。抽水蓄能电站试验仿真系统具有交互性强、还原度高等特点,能实现电站试验的可视化仿真。系统使用不受试验条件和试验场所的限制,电站工作人员可重复进行电站试验仿真操作,进行试验的仿真预演,节省了高昂的培训成本,提高了培训效率,可以成为传统试验培训的重要补充,为智慧水电建设提供参考。

关键词： 虚拟现实技术   居家健身   沉浸式体验   场景设计  

摘要： 2021年,国务院办公厅颁布的《全民健身计划(2021—2025年)》中提出为了推动全民健康更高层次发展,支持全民健身中融入虚拟现实技术。居家健身作为全民健身的一种形式,具有时间自由、灵活性高等优点,已逐渐成为了一股新风尚。在虚拟现实技术的嵌入下,居家健身打破了空间的限制,更好地满足人民群众的健身需求。基于虚拟现实技术的沉浸式居家健身是设计者通过先进的技术手段,将居家健身场景与用户的视觉、听觉等多感官进行即时交互,让用户置身于数字化的虚拟健身场景中。在整个健身过程中,用户全身心进入深层次的沉浸式体验,获得极致的健身效果和情感体验。 如何让用户在进行居家健身的过程中,全身心投入其中,获得沉浸式健身体验感,是本课题研究的初衷。本研究从现在居家健身的困境出发,结合对虚拟现实技术和沉浸式体验的研究,找到其中相互作用的关系,从而提出基于虚拟现实技术的沉浸式居家健身场景设计方法,并在实践中对理论加以论证。 论文通过对居家健身目前的发展现状、沉浸式体验相关理论研究、虚拟现实技术相关理论及实际应用进行分析,论证了虚拟现实技术融入沉浸式居家健身中的意义和价值。对于虚拟现实技术、沉浸式体验和居家健身发展困境的研究,找到三者相互影响的因素,并结合用户健身需求分析,提出了虚拟现实技术引入沉浸式居家健身的理论依据。在基于虚拟现实技术的沉浸式居家健身场景设计中,根据虚拟现实技术和沉浸式体验的理论基础,总结了强化视觉真实感、增加多感官体验、营造交互自然感三种设计方法。最后以居家健身项目“健身操”为例,将理论应用于实践当中。主要以虚幻引擎为开发平台,对沉浸式居家健身场景的设计实践过程进行研究,增加用户居家健身的沉浸体验感,提升用户对居家健身的兴趣。