虚拟现实适人性显示优化关键技术研究

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虚拟现实技术是计算机仿真技术的最前沿应用之一。它通过对用户的视觉、听觉、触觉等感官的模拟,赋予用户在虚拟世界中身临其境的逼真感受,为军事、娱乐、医疗等诸多传统领域提供了新的发展方向。而随着虚拟现实的普及,虚拟显示带来的不适感日渐突出。首先,头戴式显示器作为虚拟现实中最为典型的显示设备将不可避免地对用户的视觉造成影响,带来视觉疲劳。其次,随着虚拟世界的沉浸感不断提升,视觉触发晕动症的负面影响也越来越显著。由显示造成的不适性将成为限制虚拟现实技术普及和应用的重要障碍。为此,本文从多个角度对于虚拟现实适人性显示优化技术进行研究,包括对优化方向、优化思路和具体优化手段的实验探究,主要工作和创新点如下:(1)针对虚拟现实适人性显示优化方向,本文研究和总结了在体验虚拟现实内容时,最有可能从视觉显示影响用户体验舒适度的因素;提出了适人性显示优化的重心在于虚拟现实带来的视觉疲劳和视觉触发晕动症,并着力研究其产生机理、相关的测评手段,提出了在当前技术背景下可能的优化方式。(2)针对虚拟现实带来的视疲劳,本文针对成人和儿童各自设计了一套虚拟现实视疲劳评测系统,并介绍了系统的软件和硬件架构,组合并改良了现有的视疲劳测试手段。根据实验结果,提出了在虚拟现实的使用和开发方面规避视觉疲劳的建议。(3)针对由姿态限制、画面延迟和图像模糊振动所产生的视觉触发晕动症,本文研究了基于静态重叠标志物削弱此类晕动症的方法,并设计了具体的标志物和标志物的安放方式,设计并搭建了虚拟现实评测系统,通过对比实验证明了该方法能够明显起到削弱晕动症的作用,并且削弱的效果受到标志形状纹理的影响。(4)针对基于不可预估的虚拟运动所产生的视觉触发晕动症,本文设计了基于生物学干预手段抑制此类晕动症的方法,设计了生理刺激和心理刺激的具体方式,并搭建了实验系统证明其可能性。最终,通过对比实验发现了此类方法具有减轻晕动症的趋势。
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