虚拟现实技术是在三维空间中与人交互的技术,为了能及时、准确地获取人的动作信息,需要有各类高精度、高可靠的跟踪、定位设备。而这种实时跟踪以及交互装置主要依赖于传感器技术,它是VR系统中实现人机之间沟通的极其重要的通信手段,是实时处理的关键技术。
(1)电磁波跟踪器
这是一种最为常用的跟踪器,它使用一个信号发生器(3个正交线圈组)产生低频电磁场,然后由放置于接收器中的另外三组正交线圈组负责接收,通过获得的感生电流和磁场场强的9个数据来计算被跟踪物体的位置和方向。电磁波跟踪器体积小、价格便宜、用户运动自由,而且敏感性不依赖于跟踪方位,但是其系统延迟较长,跟踪范围小,且准确度容易受环境中大的金属物体或其他磁场的影响。
(2)超声波跟踪器
超声波跟踪器的工作原理是发射器发出高频超声波脉冲(频率20kHz以上)后,由接收器计算收到信号的时间差、相位差或声压差等,进而跟踪物体的距离和方位。超声波跟踪器的性能适中,成本低廉,而且不会受外部磁场和大块金属物质的干扰。但是,它的敏感性却容易受接收器的方位和空气密度的影响。
(3)光学跟踪器
光学跟踪也是一种较为常见的跟踪技术。这种跟踪器可以使用自然光、激光或红外线等作为光源,但为避免干扰用户的观察视线,目前多采用红外线方式。与电磁波和超声波这两种跟踪器相比,光学系统的可工作范围小,但其数据处理速度、响应性都非常好,因而较适用于头部活动范围相当受限、但要求具有较高刷新率和精确率的实时应用。
(4)其他空间跟踪系统
这些系统主要有机械跟踪器、惯性跟踪器、图像提取跟踪器,这里不再多叙。
牛津大学精神病学部通过对牛津健康NHS信托基金会的病人进行研究,发现让病人在VR中面对自己害怕的情景可以帮助病人建立自信,发现自己所害怕的东西其实非常安全。
虚拟手术的概念最早于1989年提出,即利用计算机技术来模拟、指导医学手术所涉及的各种过程,在时间段上包括术前、术中、术后,在实现目的上有手术计划制定、手术排练演。
瑞典一家公司用VR技术做了一个专门用于医生培训的模拟人,第一代模拟人只能做心肺复苏,而如今已经可以预先对模拟病人进行编程、对复杂病情进行模拟,这种新的模拟人可以。