隨著科技的進步和計算機技術的不斷發(fā)展,虛擬現(xiàn)實的時代已經來臨。由于虛擬現(xiàn)實獨特的沉浸性、想象性和交互性特點使得在各個領域特別在教育領域有廣闊的發(fā)展前景。作為基于虛擬現(xiàn)實技術開發(fā)出的虛擬實驗室更是成為推動教育模式改進的有效工具,受到了國內外的廣泛關注。對于一些成本高昂、數量少、開放性和共享性低的大型儀器來說,虛擬實驗室在其實驗教學與培訓等方面的應用顯得尤為重要。本文通過對虛擬現(xiàn)實技術、虛擬實驗室以及表面分析虛擬實驗室的應用現(xiàn)狀進行討論,并對交互軟件進行比對,得出一條符合目前需求的,以掃描電鏡、原子力顯微鏡以及X射線光電子能譜為代表的表面分析虛擬實驗室的開發(fā)路線。利用3Ds Max軟件對所用儀器、樣品、用品、場景進行三維精細建模,Flash和Photoshop對虛擬工作站進行繪制和編輯,Virtools軟件結合VSL編程語言和BB模塊搭建完成三維物體和二維工作站交互操作的全部內容,對多種能提高仿真度、交互體驗和專業(yè)性的關鍵技術進行了重點研究,然后將構建完成的虛擬實驗室搭建在網絡平臺上進行管理和維護。開發(fā)出的表面分析虛擬實驗室采用高仿真度的三維場景、融合二維幀技術的虛擬工作站、具有新型的三維碰撞檢測與拾取算法、獨特的非線性交互操作以及實驗結果和操作過程記錄網絡化管理功能。其中掃描電鏡虛擬實驗室實現(xiàn)了多樣品的構建并可根據需要進行增加,結合網絡數據庫進行樣品選擇和動態(tài)導入,在虛擬工作站中設計了條件自主選擇、視野連續(xù)可調、視野場景實時保存等特色功能,實現(xiàn)微觀圖像精細處理的新突破。由于原子力顯微鏡特殊的探針結構,在虛擬實驗室的構建中增加了對探針的更換、調節(jié)步驟,使實驗內容更加完整,更符合教學方案。另外從細節(jié)入手對虛擬實驗室進行改進和完善,如物體說明、工作站菜單選擇優(yōu)化等,學生在操作時不僅更加流暢與便捷,對于開發(fā)人員來說思路更加清晰、工作量也相對減少。在X射線光電子能譜儀中,針對全元素掃描譜圖和多元素選擇等關鍵技術進行了具體研究,成功構建了可以從元素周期表中選擇元素,并且具備全譜和興趣元素多譜出圖的虛擬實驗室。表面分析系列儀器虛擬實驗室的成功構建,彌補了以往掃描電鏡虛擬實驗室和原子力顯微鏡虛擬實驗室的在圖像處理、樣品個數等方面的不足,更是開創(chuàng)了多元素譜圖的XPS在虛擬實驗室領域的先河。本系列虛擬實驗室仿真度高、網絡化運行、功能完善、交互體驗良好,對各類院校的實驗教學及人員培訓具有促進作用,另外其構建模式和特色功能的研究也將為其他開發(fā)人員提供了良好的借鑒作用。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TH70
【部分圖文】：

D認識卡Fig.1.24Dawarenesscards

（4） 分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)（Distributed VR）又稱共享式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。訊將多個不同地域的用戶連接起來，使其處在一個虛擬環(huán)境中，共同對這個圖 1.3 AR 圖書Fig.1.3 AR books

城電子工程技術有限公司研發(fā)出的三維電子沙盤系統(tǒng)[19]，在 GIS（地理三維仿真和軍事模擬等技術融合，是一款三維交互式訓練的平臺。具圖 1.4 CV-22“魚鷹”傾轉旋翼機訓練模擬器Fig.1.4 CV-22 "Osprey" tilt-rotor aircraft training Simulator
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本文編號：2869469