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vr技术论文范文1
计算机理论基于虚拟现实技术的多维信息空间探析
虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术,它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境,能使用户具有身临其境的沉浸感,具有与环境完善的交互作用能力。并有助于启发构思。为了建立起和谐的人机环境,需要采用以人为本的理念,来构造虚拟环境的多维信息空间,确立在此空间中处理问题和提高认识的信息处理原则,人的感知系统、认知系统、人类以往的经验与知识以及虚拟现实系统就成为VE多维信息空间的主要组成部分。
1 多维信息空间
人类是依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识,在多维化的信息空间中认识问题。而通常在计算机中信息的处理只是在数字化的单维信息空间中处理问题,这就造成了人类认识问题的认识空间与所用的处理问题的方法空间不一致的矛盾,产生了人们难以理解计算机的处理结果。更难以把已有的感知经验或认知经验与处理结果发生直接联系。因此。需要突破计算机处理单维信息的限制,而把它扩展成具有处理多维信息的能力。
2 基本构成
近年来,人们由于使用了计算机,大大加速了认识世界和改造世界的进程。但同时也开始对现有的、用计算机来表示和模拟物理世界的方法表示疑义。例如:当需要对一个较复杂的物理情景进行实时的模拟,并且还希望得到大量直观的模拟结果时,我们立即发现其计算量将大增,即使使用最先进的超级计算机,也只能缩小被模拟的物理情景的规模或减低对直观性的要求。客观的需求迫使我们思考一些问题:“是否应当改变我们表示和模拟物理世界的方法?”“这种一切依靠单维的数字化的信息处理方法是合理的吗?”“怎样在人对物理世界已有的感知和认知的体验和经验上进行信息处理和加深认识?”事实上,由于人类是依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识的,是在多维化的信息空间中认识问题的,而现行的信息处理工具(尤其是数字计算机)只具有在数字化的单维信息空间中处理问题的能力,这就产生了人类认识问题的认识空间与所用工具的处理问题的方法空间不一致的矛盾,也就产生了人类较难直接理解信息处理工具的处理结果,更难以把自己已有的感知体验或认知经验与处理工具的处理结果发生直接联系。因此,人们迫切地希望突破现有数字计算机只能处理单维的、数字化信息的限制,而把它扩展成具有处理多维信息的能力。换言之,在未来的信息社会中,人类希望自己在一个适人化的多维信息空间中去处理问题和提高认识。我们把能在这种多维信息空间中进行信息处理的工具或环境称为vr系统。人的感知系统、认知系统、人类以往的经验与知识以及灵境系统都是构成多维信息空间的组成部分,
为了说明多维信息空间的构成,不妨把它与传统的单维信息空间作一比较。在数字化的单维信息空间内,信息处理工具(或环境)是计算机,人与计算机是通过键盘、二维鼠标和显示屏幕等发生联系的,人类以往的经验是以数字化形式存储在数据库内的。在适人化的多维信息空间内,信息处理工具(或环境)是VR系统,人与VR系统是通过各种先进的传感器和人机接口系统发生联系的,人类以往的经验与体验(全部的感性知识和理性知识)都是理解问题、寻求解答和提出新概念的基础。
人是通过传感器把自己的经验和体验传送给以计算机为核心的VR系统的,而VR系统通过作用器把处理结果输出给人:人基于过去已有的对该物理情景的经验、人在该物理环境中的现时体验以及VR系统的现时输出,在VR系统的帮助下,经过综合集成获得了对该客观世界的认识和提高,VR系统对处理这类问题的能力也得到同步的增长。
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计算机理论通信网络结构在煤炭企业信息化建设中的应用
1 概述
3 发展前景
客观而论,目前VR技术所取得的成就,绝大部分还仅仅限于扩展了计算机的接口能力,仅仅是刚刚开始涉及到人的感知系统和肌内系统与计算机的交互作用问题,还根本未涉及人在实践中得到的感觉信息是怎样在人的大脑中存储和加工处理成为人对客观世界的“认识”的过程。只有当真正开始涉及并开始找到对这些问题的技术实现途径时,人和信息处理系统间的隔阂才有可能被彻底地克服了。只有到那时,信息处理系统就再也不只是一个只能处理数字化的计算装置或信息处理装置了。它将是一种具有对多维信息处理功能的机器,将是人进行思维和创造的助手,它将是人对他们已有的概念进行深化和获取新概念的有力工具。要特别强调的是:即使到那时,人仍将是这个适人化的多维信息空间的主体。
VR技术所涉及的领域十分广泛,它包括信息技术、生理学、心理学和哲学等多种学科。目前宣传媒介对这一领域大肆渲染,把它的功能描绘得天花乱坠,甚至到了不可思议的程度。我们必须清醒地认识到,虽然这个领域的技术潜力是很大的、应用前景也是很广阔的,但目前尚处在它的婴儿时代,还存在着很多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。
参考文献
[2]郭四稳多维信息空间的动画设计与实现[J]计算机工程与设计,2007,(09)
vr技术论文范文2
关键词：VR；电影艺术；沉浸式；观影
虚拟现实技术（VR）是一种以计算机技术为核心，借助传感头盔、数据手套等设备，让用户在虚拟生成的三维动态环境中发生实体行为的仿真性技术。这种技术的诞生突破了原来以视觉、听觉为主的感知系统，用户可以产生触觉、味觉等感觉通道。它所涉及的核心技术，主要包括人工智能、计算机传感技术、人机接口技术、计算机图形学、实时计算机模拟技术等。自20世纪90年代此项技术成型以来，已广泛的应用于医学、考古、工业、军事、建筑、教育、农业等方面，是各国家高新技术研究水平的体现。
21世纪以来，随着影视艺术不断在制作技术层面的提升，虚拟现实技术在电影产业的应用日益宽泛。就目前影业的发展趋势来看，西方电影的发展已至瓶颈，模式的成型与好剧本的稀缺导致了好莱坞等电影集团难以找到出口。20世纪80年代佳片涌出的时代已经久远，因此虚拟技术的应用被认为是西方电影产业又一个时期转变核心因素。很多人也认为，虚拟现实技术的应用给电影带来了新的观影体验，新的电影时代即将到来。
1 虚拟现实技术在电影艺术中的应用
虚拟现实技术在电影艺术中的技术应用方式是利用多台摄影机，包括虚拟摄影机在拥有360°全景画面和漫游不同场景的新媒介下来讲述故事。近年，随着VR技术的成熟与影视人的呼吁，多部VR短片成功制作，如《Henry》《Lost》《二重奏》等。《Lost》短片拥有很强烈的游戏感，通过一些明显的视觉元素将观众指引到故事的动作中心，而且观影的方式也十分新奇，不仅可以站着看，还可以坐着、趴着看，当你固定了你的视角以后，随着你凝视的视角，影片动作的进行仿佛真的迷失了一般。《二重奏》是由迪斯尼推出的一部标准的360°全景电影，影片讲述的是一对青梅竹马的伙伴一起成长、经历、陪伴的故事，影片中有一只小狗，而小狗是两人交汇在一起的关键元素。观众可以在观影过程中选择男孩、女孩不同的成长视角，最后通过小狗的牵引完成故事的结局。而故事的导演格兰・基恩说：“通过拥抱新的技术，我发现自己又重新燃起了对动画的热爱”。确实，虚拟现实技术在电影短片的制作应用已经成型。
在电影长片中，虚拟现实技术也作为影片的重要元素出现在多部影片当中，如《黑客帝国》《阿凡达》《钢铁侠》《夏日大作战》等。《阿凡达》中很多场景突出了“连接”技术，而这项技术就是虚拟现实技术。而在最新的《钢铁侠3》中，制作方花费大量资金对虚拟现实技术进行应用，影片有一个桥段是托尼和佩珀在托尼的实验室观看能量云，观众在影院观影时可以通过佩戴专业设备跟随主角视角进入到能量云里，欣赏这新世界的美妙。由此看来，虚拟现实技术在长片电影中的应用可以是其他游乐项目及主客观视角的展现，带来独特的交互式观影效果。
2 虚拟现实技术在电影艺术中的缺陷
虚拟现实的出现也带来了新的问题，你要怎样来观看故事？导演需要怎样来讲故事？那又要如何将表达的故事展现出来？这是VR技术必须要解决的核心难题。虽然很多公司都渴望利用VR新技术，但很多公司从捕捉素材开始，要如何在现有的三维的显示世界里表现360°的世界就是一个致命的难点，更何况要让此项技术来讲述一个精彩的故事，并把人们的情感联系带入其中，更是难上加难。
想要制作一部精良的VR电影不仅仅需要艺术才华，首先需要解决的是技术问题。虽然这种全新故事带来了前所未有的沉浸式观影体验，但是长时间的观影容易让观众感到恶心反胃。有观者经过体验VR电影后表示：“刚开始确实对这种新的电影技术带来的全新视觉欢心不已，但随着故事的进行，全景的视角让人感到晕眩，开阔的视角容易导致对剧情的忽视”。VR影片的观影研究也表明20分钟左右的VR电影是极限，而必须借助装备与数字化环境中的对象也是导致VR电影难以普及的重要原因，除去极度热衷新兴技术的人群愿意购买、携带传感设备外，甚少有人愿意购买这样技术产品。而影院也表示，单场或少量影场可以专门配置VR设备，但是由于添置设备带来的资金投入务必会导致票价的提升。根据国内现在的电影环境普及与配置VR装备还需要时间，除非传感头盔能普及如同人类愿意便携的日常用品一般，那么VR电影将故步自封。并且创造VR内容是一个耗时、复杂又昂贵的过程，不管是拍摄现实世界还是创建虚拟世界，都需要严格的扫描和编辑能力，而且专业的设备的耗材也带来了极大的资金增项。
VR电影的产生是一种全新的影视艺术形式，它是电影与游戏的混合体，并且影片的生产制作从场景、拍摄开始，到演员的表演和剪辑方式都需要重新设计。VR科技公司尽最大的努力吸引电影制作者进入到VR电影的开发中来，而现实是由于现有的虚拟现实技术硬件的短板。就现有的影片反馈来看，视觉效果的提升举步维艰，多数影片利用的是配合视觉特效工具与CG技术来达到VR的程度，很多电影制作专业人士则期待VR技术进步以后再投入到新电影产业当中。
3 对于虚拟现实技术的发展与展望
就现有的VR技术手段，在长片电影中的应用还只局限于某个情景或元素的展现，完整的VR长片的制作并不现实。电影属于创作艺术，观者完整的观影需要有节奏、剧情与未知的结局，这都需要创作者主观的牵引，如果影片完全由观众自主掌控，各种新的问题将随之而来。
电影艺术的发展历程是二维影像――三维立体――四维立体――全景沉浸式观影。全景沉浸式的观影方式必然如同任何科学技术的发展规律一样，由于自身的短板缺陷，注定其只是一个过渡性模式。2015年，美国的Magic Leap公司表示“直接利用Magic Leap技术”实现拜托虚拟现实，必须借助设备而达到增强现实的功能，并且不使用任何的合成技术。这种技术是利用特殊的透镜――光子广场芯片，把数字内容投射在观者的透镜上，彻底解决传感设备带来的有限视角与延时问题，如果研发成功，将如同人平时佩戴的眼镜一般轻便。笔者认为，这项技术将是VR技术的出口，而这项技术的突破也将改变全景沉浸式观影的方式。
电影对VR技术的应用确能抓住观影者的眼球，因为热点能带动关注。目前就VR技术在游戏产业的应用来看，游戏迷们对于此项技术对游戏带来的新玩法表现出了十分的热诚，同时也带来了价值数十亿美元的经济效应。由此看来，每一个喜欢观影的人都是潜在的受众群体，如果VR在电影产业取得成功，将带来极大的经济效应。
参考文献：
[1] 赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学，2008（08）.
[2] 陈浩磊.虚拟现实技术的最新发展与展望[J].中国科技论文在线，2011（01）.
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论文摘要:本文从虚拟现实技术帮助学生获取缄默知识、改变学生的学习手段与学生创新思维的培养三个方面，探讨虚拟现实技术（VR）对学生学习的影响。
一、 虚拟现实帮助学生获取缄默知识
(一)缄默知识
缄默知识是英国学者波兰尼于 1958年首次提出的一个新概念。他指出：“人类有两种知识，通常所说 的知识是用书面文字或地图、数学公式来表述的，这只是知识的一种形式，还有一种知识是不能系统表述的，如我们有关于自己行为的某种知识。如果我们将前一种知识称为显性知识的话，那么我们就可以将后一种知识称为缄默知识。”缄默知识往往不容易被人们所注意，但并不能说明缄默知识在人类实践活动没有价值或微不足道。恰恰相反，缄默知识是非常重要的一种知识类型，事实上它们在支配着人的认识活动的整个过程，是人们获得显性知识的“向导”。首先，只有通过缄默知识或缄默认识到途径，人们才能发现一个有新意的真正的科学问题，因为这些科学问题还是问题，还不明了，处于隐蔽模糊的状态，当然不可能有明确的逻辑证明，只能依靠经验直觉(其中包含缄默知识)而达到；其次，科学家要做出科学的发现，就必须将那些一般意义上的科学技巧如观察、记录、描述、资料分 析等个性化 、实践化，转变 为他自己独特的知识，这个个性化、实践化的过程实 际上是把一般意义的科学技巧(显性知识)与个人的缄默知识相结合的过程；再次，在任何科学理论的论证过程中，在各个阶段都会有意想不到的情形发生，这是继续进行研究还是终止，在很大程度上也是一个不能加以清晰表达的建模过程；最后，一个可与陈述是否被人们接受，也依靠人们的缄默知识来帮助，人们在心目中都有一套说不清道不明的认同这种说法拒绝另一种说法的标准，这些标准是缄默知识的一部分。由此可以看出，缄默知识在人的认识活动中是至关重要的。
(二)虚拟现实技术帮助学生获取缄默知识
虚拟现实技术所具有的沉浸性和交互性使得学习活动具有实践的性质，虚拟实践以信息的符号化转换为物质载体，这就摆脱了原始状态下虚拟思维的对象的虚无与神秘，同时也解决了原型条件实践下对象创设的诸多局限于无奈。在虚拟现实的环境下，学习者可以通过对大陆现实素材进行可控的叠加、分解、重组、试探和验证，来寻找和发现事物各种新的可能性，并展示其接近现实的真实图景。遨游于虚拟世界中，学习者学习到的知识将是带有情境性的包含缄默知识在内的完整、丰满的知识，而不只是抽去汁肉的骨架式的显性知识。
二 “右脑革命”——虚拟现实技术改变学生的学习手段
布莱克斯利在 1980年出版的((右脑与创造》中写道：“计算机革命，从根本上说，它乃是左脑革命的延伸。计算机实际上是扩展了我们 进行抽象逻 辑思维的能力。而对于右脑所进行 的那种类型的思维，不能对计算机抱有不恰当的奢望。”这段话 明确表明计算机技术只是能扩展我们进行抽象逻辑 思维的能力，而对于我们的形象思维的能力却是无能为力。
在虚拟世界里，人们不仅仅可以通过逻辑的方式进行学习，更主要是通过形象化的方式进行学习。虚拟技术被称为第一个推动人们身体活动获取知识的智能技术。虚拟技术提供的学习和认识方式，不仅仅是逻辑和形象的结合，还特别有认知能力和感知能力的结合。
三、学生创新思维的培养
(一)培养学生的发散思维
虚拟现实技术打破了传统的意向传授知识的教学模式，学生可以最大限度地发挥主动性和积极性，够开导学生思维的流畅性、变通性和精细性，为培养学生的发散思维提供了丰富的资 源和便利的空间，将学生的学习、练习及自我测验结合起来，形成一种生动、活泼、积极的教学方式 ，这是任何传统的教学方式、方法所达不到的，具有不可替代的功能和作用。
(二)培养学生的形象思维
形象思维的基础是观察能力、联想能力和想象能力 (包括再 造想象和创造想象)。虚拟现实技术能够构造出最佳的课堂教学环境，能够提供和展示各种现实的学习情境，诱导学生即席思考，激发学生的联想。例如利用计算机模拟物理中的电子云图。核外电子运动的规律与普通物体的运动规律不同，用眼睛看不见，用仪器观察不到、测量不出来，而且核外电子的运动也没有确定的轨道，运算速度极快，既看不到、又不能测定算出它在某一时刻所在的位置，只能用统计的方法描述它。虚拟现实技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟，通过虚拟系统便于工作可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。
参考文献
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论文摘要:本文分析了虚拟现实技术在建筑领域中的应用．井对相关问题进行了研究，最大限度地实现对建筑设计、施工、装修等的现实可行性与指导性。
“虚拟现实”(简称VR)，是一项综合性计算机图形交互技术，它利用计算机生成一种模拟的实物与环境，通过多种传感器设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境的直接交互。目前，VR技术已经在各个领域被广泛应用，如在建筑设计领域、城市建设领域等等。
一、计算机技术的引入
计算机技术用于建筑设计领域已有多年，但最早的建筑设计领域是先模仿传统工具的使用方式，表现为简单地模仿传统的图纸、图板、针管笔等的使用方法。例如计算机辅助设计(CAD)主要是帮助设计者把设计、计算、画图、数据存储和处理等繁重工作交给计算机完成，而设计者把主要精力用于创造性构思。计算机可通过图形设备向设计者展示设计结果。之后发展起来的虚拟现实技术(简称VR)能创造身临其境的感觉，虚拟现实技术是迅速发展的一项综合性计算机图形交互技术。它集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、多传感器、网络并行处理，利用计算机生成的三维空间图像实现的目标合成技术，通过视、听、触觉，以图表及动画方式呈现，改变了传统的计算机辅助设计被动静态的信息传递方式。目前，虚拟现实技术已经在各个领域被广泛应用，如在建筑设计领域、建筑施工领域、建筑装修领域等等。
二虚拟现实技术在建筑领域的应用
1．建筑设计领域
在建筑设计中既要进行空间形象思维，又要考虑到以用户的感受，是一系列的创新过程，包括规划、设计等。建筑物的实际效果受设计者的艺术素养、生活阅历、知识水平、设计水平、设计经验等主观因素的影响和限制，不同的设计者对于同样功能要求的建筑所设计的作品在外观上、环境的协调上可能截然不同。然而，如果应用基于真实感三维图形的虚拟现实技术则可以将设计者心目中的建筑方案以可视、可触、可听的方式展现给专家、用户，使他们能“身临其境”，提出自己宝贵的意见，达到优化设计的目的。同时还能大大减轻设计人员的劳动强度，缩短设计周期，提高设计质量，节省投资。
2．建筑施工领域
虚拟现实技术在建筑施工方面，也大有用武之地，可以进行大量方案的比较和优选。例如进行大型土方工程挖运系统的设计，最优设计是在日挖土量一定的情况下，如何确定挖土机与运土载重汽车的最优匹配，使挖运系统取得最好的整体效益。大型土方工程挖运系统的挖土机与载重汽车的匹配有很多方案，若要把全部方案的效益都计算出来进行比较，几乎是不可能的。对这一类问题采用虚拟现实技术来比较、优选，则很容易实现。再如对于有风险的大型工程项目，投资一旦失败，将会遭到巨大的经济损失。对这一类问题，可以利用虚拟现实仿真技术，进行仿真试验和评估，然后做出决策。同时还可以对不确定因素进行预先模拟。
3．建筑装修领
建筑装修设计是一个复杂的综合过程。在传统的设计过程中，装修设计师根据建筑图纸构造出虚拟的室内模型，并将其设计理念应用于室内模型，最后以多面视图、效果图、家具图、大样图和结构图等手段表达设计效果。然而，这种离散的平面表现模式使得客户和施工方难以全面地了解装修效果。另外，繁琐的工程量和造价估算过程也使得客户难以准确快速地对装修方案进行评估平选。如果在计算机中输入实际房间的模型，设计者身处所需装饰的房间，按照自己的构思去装饰、修改，并且可以变换自己在房间中的位置，去观察装饰的效果，直到满意为止，一切就将变得简单轻松。可以设想，在未来的装饰工程中虚拟现实技术将会代替现有的实际模型而显示出其强大的生命力。利用虚拟现实技术有效地提高了装修设计的效率，并且能够增强设计师和客户之间的沟通，增加客户对设计方案的满意程度。超级秘书网
三、虚拟现实的动态漫游技术
利用VR技术在空间数据库的支持下可以构造三维虚拟环境，人在进入这一环境后可以和计算机实现以视觉为主体的全方位的动态交互。一个建筑模型进行可视化具有多角度观察、放大、漫游、旋转、任意选定路线的飞行或点面结合行驶效果的动态显示及可视点的判别等功能。虚拟现实建筑设计还可以让人在虚拟的建筑环境甚至城市空间里，以不同的角度去窥视或欣赏其外部空间和内部空间的动感形象和平面布局特点。它所产生的融合性，要比模型或效果图更形象、完整和生动。
视景仿真和动态漫游技术，同时也是进行方案审察和评估的重要手段。利用VR技术在设计工程中可实时动态展示设计方案，可实时审视检查规划设计方案，及时发现问题，及时修改方案和细节。
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1基于BIM技术的毕业设计课题方向
目前与BIM技术相关的毕业设计聚焦于基础应用、技术融合和软件研发等三个主要方向，如图1所示。1.1BIM基础应用方向。BIM基础应用多数是基于BIM软件开展相关应用研究，是目前毕业设计的主流课题方向。如采用Revit软件建立三维信息模型，在此基础上进行施工图深化、碰撞监测、进度模拟、工程量统计、造价分析和三维动画展示等工作。早期的研究对象以房屋建筑为主，目前已拓展至桥梁、隧道、地铁等公共基础设施。在BIM应用软件方面，建模软件以Revit最为常用，碰撞检查和动画模拟多数采用Revisworks软件，工程算量和造价分析则常采用广联达和鲁班等国内软件。总体来看，该方向的毕业设计课题以应用为主，课题的完成情况与研究对象的复杂性、研究内容的丰富性、研究成果的实用性密切相关。随着信息技术的快速发展，当代大学生的计算机应用能力、新知识接受能力和创新能力也在不断提高，早期以多高层房屋为对象的“建模+动画+算量”的毕业设计课题已难以满足培养目标的要求。因此，该类课题的研究对象正逐步拓展至超高层建筑、大跨空间建筑、钢木结构建筑、地铁隧道等公共基础设施和市政工程项目；研究内容也延伸至进度控制、成本管理乃至运营维护等多个方面；同时，研究课题也越来越多地来源于实际工程，研究成果的实用性已成为毕业设计成绩评定的重要依据之一。1.2BIM与前沿技术融合方向。随着BIM技术的逐步普及，其应用和研究正在从传统的辅助设计施工向多技术融合的方向发展。如BIM与RFID（RadioFrequencyIdentification，无线射频识别）、BIM与GIS（GeographicInformationSystem，地理信息系统）、BIM与VR（VirtualReality，虚拟现实）、BIM与AR（AugmentedReality，增强现实）、BIM与三维激光扫描、BIM与结构健康监测等前沿技术融合方向。以BIM与RFID技术融合为例，在传统的施工现场，大批量地进行构件验收、安装时，主要通过人工方式填写报告、录入数据，信息延误的现象时有发生，工作人员常常无法判断构件的真实状况，很容易发生错误，导致各类问题频发。利用RFID技术可以实时追踪、监控构件的生产、运输、安装和运维状态，并以无线网络即时传递信息到BIM数据处理平台，可以实现对构件的实时追踪，解决信息错误和丢失等问题，能有效地提高工程项目的管理效率和经济效益。该类毕业设计课题通常要求指导教师有一定的前期研究基础，有时采用校企联合指导方式，由企业导师制定课题的研究内容，毕业设计开展过程中由校内和校外导师共同指导。1.3BIM软件研发方向。BIM的核心思想是信息的集成、交互与共享，模型是载体，软件是工具。在BIM软件平台研发方面，国内外各大软件开发商已经开发了各类适用于建筑不同阶段、提供不同功能的商业BIM软件。如，美国Autodesk公司推出的Revit、Navisworks、Civil3D等BIM软件；美国Bentley公司推出的ABD（AECOsimBuildingDesigner）软件；此外还有Tekla公司开发的专用于钢结构设计的Xsteel软件，Graphisoft公司的ArchiCAD软件等。国内也有广联达、鲁班、PKPM、3D3S等公司开发的相关BIM软件。虽然商用BIM软件已较为成熟，但针对不同对象、不同功能、不同企业均存在一定的局限性，尚需定制研发。相比于BIM应用方向，软件研发类课题一方面要求指导教师有前期研究基础，另一方面要求学生有一定的编程基础，更重要的是对软件编程有兴趣。此外，也有部分研发类课题不需要编写代码，只需要设计软件功能和操作界面等，具体编程工作由他人或企业来完成。
2基于BIM技术的毕业设计案例
2.1BIM基础应用方向毕业设计案例。以同济大学本科毕业论文“超高层建筑模架装备模块化仿真设计与建造技术研究”为案例。该论文以上海市真如城市副中心A5地块项目1号办公楼为实际工程背景，借助BIM工具对钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备开展研究，完成的主要工作包括：（1）对钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备系统组成和工艺原理进行归纳总结，对超高层结构核心筒使用钢平台模架装备关键技术进行分析，包括模架的现场安装、标准层施工、桁架层施工和墙体收分层施工等技术；（2）分析钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备的模块化设计方法，初步确定模架标准构件库，根据模架装备标准构件创建Revit参数化族库，对标准构件和非标准构件进行组合，并进行整体钢平台模架装备的虚拟预拼装；（3）根据二维设计图纸建立该超高层建筑的核心筒模型，采用Navisworks进行整体钢平台模架模型和核心筒模型的合模，对钢平台模架施工关键技术进行可视化施工模拟。毕业设计成果提出了一种钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备的模块化方案，借助BIM软件建立了模架标准模块构件族以及核心筒模型，完成了模架模块的组合与拼装，实现了模架装备和核心筒的合模，并对钢平台安装、标准层施工、收分层施工等进行了三维可视化分析。该毕业设计的研究成果已应用于实际工程项目中，对模架装备的模块化和BIM技术的推广具有积极作用。2.2BIM与前沿技术融合方向毕业设计案例。目前，BIM与GIS、VR、RFID、三维激光扫描等技术的融合交叉应用已成为工程界和学术界的研究热点。以三维激光扫描为例，该技术是测绘领域继GPS之后的又一次技术革命，通过高速激光扫描测量方法，大面积、高分辨率地快速获取物体表面各点的坐标、反射率、颜色等信息，基于这些大量、密集的点信息可快速复建出真彩色三维点云模型，为后续的数据分析等工作提供准确依据。该技术具有快速性、非接触性、穿透性、高密度、高精度、实时性强等特点，很好地解决了目前空间信息技术发展实时性与准确性的颈瓶。以同济大学本科毕业论文“基于BIM技术对既有建筑快速建模方法的研究”为案例，该论文针对目前既有建筑建模时面临的竣工图纸无迹可寻、空间几何信息难以采集、建筑物细部特征难以捕捉、测量所需时间及金钱成本过高等问题，采用三维激光扫描技术对上海某演艺场所进行扫描，利用JRC3DReconstruction软件对点云数据进行降噪与配准，再采用ICP算法进行平滑操作，最后对该建筑进行整体建模，生成的三维模型见图3所示。该模型已用于其改造工程的后期设计与研究工作中。2.3BIM软件研发方向毕业设计案例。以同济大学本科毕业论文“基于二维码的钢结构构件追踪管理软件研发”为案例，该论文从研究国内外钢结构BIM建造管理平台入手，分析了构件信息追踪管理平台的研发和应用现状，将BIM技术与二维码技术相结合，设计了基于二维码的钢结构构件追踪管理软件主要功能和界面，基于B/S架构，采用Html、JavaScript和Neo4j等语言初步实现了构件追踪和进度管理等基本功能。构件追踪界面见图4所示，软件对每一根构件生成唯一的二维码，支持单独或批量下载功能。二维码存储构件的编号、安装位置、尺寸、长度和质量等基础信息。用手机扫描二维码即可查看构件的报验和质量检验等详细信息。通过二维码功能，可追踪构件的生产、制作、运输和安装等全过程信息，实现对构件加工和安装中的质量监控信息以及构件安装进度信息的实时掌控，而这些信息直接反映到构件的位置管理、质量管理和安装进度管理中，为这些管理活动的进行提供了帮助和支持，追溯到最上层则实现了加工制作计划的实时调整，而加工制作的调整又决定了现场施工情况。此外，通过二维码信息能够直观快速地发现现场质量问题，解决现场管理人员携带图纸及查询资料不方便等问题，提高了现场工作效率。本软件的开发涉及BIM模型的解析、上传和显示等功能，这些功能的实现需要大量的编程工作，很难由一位本科生在毕业论文周期内完成所有工作，因此，软件的前期开发工作已由指导教师团队完成，本论文主要是实现了基于二维码的钢结构构件追踪管理功能模块的设计和研发工作。
3提升基于BIM技术的毕业设计效果建议
3.1增加前沿课题数量。目前，BIM方向的毕业设计仍然以“建模+动画+算量”的软件应用型课题为主导，虽然该类课题的实用性强，但往往工作量大而难度不大，特别是对一些研究型高校的学生，该类课题的毕业设计主要是提高了学生的BIM软件使用能力，对学生的创新性培养不足。随着信息技术的快速发展，建议增加BIM与物联网、大数据、VR、AR等新型技术相结合的毕业设计课题，提高学生的实践能力和创新能力。此外，现有的主流BIM平台均被国外垄断，亟须发现和培养一批专注于软件研发的学科交叉类学生，可以通过增加平台研发类课题，锻炼学生的研发能力，为其将来的工作和继续深造打下基础。3.2加强校企合作。BIM技术无论是软件使用、平台研发，还是与新技术的创新应用，均具有很强的实践性。目前，很多土木建筑类大型企业均配备了BIM技术中心，具有较强的BIM应用、产品和新技术研发能力，而在国内高校中专职从事BIM教学和科研的教师非常欠缺。通过校企合作，可以弥补校内指导教师BIM实践能力的不足，促进产、学、研全面合作，充分发挥学校与企业在BIM人才培养过程中的职能作用，实现优势互补、资源共享，强化实践育人环节，对于提高人才培养质量具有积极的意义[6]。针对于此，同济大学与上海建工、华东建筑设计院等单位已建立了长期的校企合作关系，与BIM技术有关的毕业设计课题多数来自于企业，部分毕业设计成果已直接应用于实际工程，取得了较好的教学效果。3.3重构现有课程体系。近十年来，虽然BIM技术和软件已有长足的进步，正向设计已开始应用，但逆向建模仍是主流，在毕业设计中也最为常见，即学生根据二维CAD图纸创建其建筑、结构及机电等三维BIM模型。从已有的毕业设计效果看，存在两方面的问题，一是许多学生的识图能力较弱，特别是机电图纸的识图能力非常欠缺，需占用大量的毕业设计时间来提高识图能力；二是学生的BIM软件操作能力不足，很多时间被用于软件学习中，实际的毕业设计工作时间被大量挤占。目前，很多高校没有单独设置BIM课程，或者虽然单独设置但将其作为选修课，普及面不广，这就需要我们对现有的课程设置体系进行完善和重构。考虑到BIM技术的应用领域非常广泛，笔者建议将BIM技术的教学融入专业培养体系中，如：将BIM技术引入工程制图、房屋建筑学、钢结构和混凝土结构设计、土木工程施工、工程项目管理等多门课程中，特别在课程设计中，将其作为一项必修内容。通过BIM技术的三维可视化、虚拟仿真、信息共享等功能实现课程体系的有机整合。
BIM技术已被广泛视为改造建筑业这一传统产业的战略手段，正在导致建筑业进行一次史无前例的彻底变革。从高校的实践课程教学来看，BIM技术相关课题已成为建筑学、土木工程、工程管理等专业毕业设计的一个重要方向。本文归纳总结了与BIM技术相关的三大毕业设计课题方向：基础应用、前沿技术融合和软件研发，以同济大学为例展示了各方向的毕业设计案例，最后提出了增加前沿课题数量、加强校企合作、重构现有课程体系等用于提升毕业设计效果的建议，可以为BIM相关专业的毕业设计提供借鉴和参考。
参考文献：
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vr技术论文范文6
关键词：pspice仿真 ERT信号处理电路 参数优化
电阻抗层析成像(Electrical Impedance Tomography，EIT)技术是目前过程检测仪表领域中的新技术。该技术基于电学敏感原理，采用位于边界处的电极阵列对被检测物场的电阻抗分布信息进行检测，适用于液-气混合或液-固混合场的二维/三维截面信息测量，具有信息量大、非侵入性、成本低、安全性好等特点，可以实现对被测物场分布的在线可视化测量与监控，在生产过程和环境监测等诸多领域存在广泛应用前景，是目前关注和研究的热点。
在EIT系统中，由于电阻抗测量问题是影响电阻抗层析成像系统测量精度和重建图像质量的关键和难点之一，所以对微小电阻抗测量电路的研究是极为重要的。并且电阻抗层析成像系统要求实时处理数据，对数据处理的速度也有较高的要求。因此，本文针对EIT系统中电阻抗测量电路及其测量数据处理模块进行研究。利用Pspice仿真软件输出的直观数据，设计出合理的信号测量电路，并在此基础上进行参数优化，归纳得到EIT系统测量电路参数优化的一般准则，以满足成像系统在不同应用领域的同一要求，实现更灵活的、有效的工业过程自动化监控功能。
一、基于pspice的电阻抗层析成像测量电路优化仿真
EIT系统由四个功能模块组成，分别是信号发生模块、电极选通模块、信号测量模块以及数据采集与通信模块。其中，数据测量模块由前置差分放大、带通滤波器、相敏解调、低通滤波器四个子模块组成。
1.可控增益差分放大
接收电极上测得的信号很小，需要进行适当的放大，同时滤除信号中的噪声，以使后面的测量能得到较好的效果，本文选用芯片AD624完成这一功能，其pspice仿真电路及参数设置如图1所示。
图1 ERT仿真电路
2.带通滤波
前置放大电路由于芯片内部本身电阻不匹配的问题，会导致共模抑制较理想情况有很大下降，这样会使部分共模信号耦合到输出端，经放大之后叠加在解调电路输出，影响系统精度。所以在信号解调之前，用窄带带通滤波器滤除噪声。本文采用集成运放及电容、电阻构成的二阶带通滤波器，其pspice仿真电路及参数设置如图2所示。等效品质因数Q值是带通滤波的一个重要指标，Q值越高，滤波器的陡峭系数越高，滤波性能越好，通过仿真发现电容C2与C3是影响滤波效果的关键参数。
3.相敏解调
前置差分放大电路输出的信号依然是交流信号，无法作为成像数据，因此必须经过相敏解调电路将其转化为直流信号，并经过低通滤波器滤除噪声干扰信号，得到的直流电压信号就可以作为成像数据了。
相敏解调方法可以分为开关解调、乘法解调以及数字解调。开关解调会产生较大的噪声，且激励源的频率相对较低，应用较少；数字解调电路设计复杂，对A/D转换和CPU的要求很高。因此，本文选用乘法解调的方式来解决
问题。
设输入信号Vin与参考信号Vr是频率相同，但相位不同的信号：
Vin=Asin（ωt+φ），Vr=sin（ωt+θ）,乘法器输出电压为Vd=Asin（ωt+φ）sin（ωt+θ）=A[cos（φ-θ）-cos（2ωt+φ-θ）]/2。经低通滤波器滤掉高频成分后信号变为：VdLFP=Acos（φ-θ）/2。
由上式可知，输入信号与参考信号间的相位差决定了输出电压值的大小，相位差越小，则输出越接近理论值。因此可以通过采用相位补偿电路来尽可能减小输入端的相位偏差，优化解调输出。
电路中的乘法器选用AD734。AD734为四象限乘法器，全功率带宽为10MHz，静态精度为0.15%，该芯片无需复杂的参数调节电路，控制灵活。
4. 低通滤波
由于传感器电极的模拟开关在切换的过程中会引入高频的开关噪声，对有用信号造成干扰，影响电路正常工作，因此乘法解调的结果需要送到低通滤波环节，给直流电路滤除干扰，以供A/D采样转换。低通滤波所用时间占整个数据处理环节的大部分，因此，缩短低通滤波器的稳定时间可以提高整个信号处理模块的实时性。就滤波效果而言，当然是阶数越高效果越好，但使用更多的储能元件，会增加滤波器稳定的延迟时间。因此，在力求不影响系统精度的前提下，改善滤波环节的实时性，所以本文选用二阶巴特沃思滤波器。
二、仿真实验及结果
1.差分放大仿真与结果
共模抑制比是差分放大电路的关键指标，在仿真中，差模增益设置为200，将AD624的差模输入端进行短接后，在输入端送入峰值为1V到10V不等的频率为50kHz的信号，测出输出端的电压，根据公式计算发现，随输入共模信号的增加，共模抑制比呈上升趋势，满足电路中要求的60dB到80dB范围的要求。
2.带通滤波仿真与结果
在不断改变电容C2与C3的条件下，研究它们对带通滤波器幅频特性的影响，通过实验发现，当C2取值470pF附近时，波形最尖锐，Q值高，通带范围是35kHz～66kHz，满足系统要求。当C3取值10pF附近时，该窄带带通滤波器的滤波效果最好。
3.相敏解调的仿真结果
实验发现，输入信号与输出信号之间满足二倍频的关系，且输出包含直流成分，证明了该乘法器电路正确可行。如果输入信号与参考信号之间有相位差，假设偏差π/2，此时包含有效信息的直流分量被衰减为零。
前文已经提出，可以通过相位补偿的方法，改善解调输出，下面给出一个可行的方案。图3为相位补偿电路仿
真图。
通过调节电容C1的取值，对于同一输入信号，输出信号的相位及幅值有所改变。
4. 低通滤波的仿真结果
实验表明打破低通滤波器输入端电阻的平衡，可以提高输入电阻，减小输出电阻，缩短滤波器的稳定时间，但需要以增益的减小为牺牲。实验结果详见表1。表1中电阻单位是Ω，时间单位是μs。
本文利用pspice软件优化仿真EIT系统数据测量模块中的核心电路，通过优化仿真参数，分析仿真结果，归纳出了此类电路的参数选定一般建议。
参考文献：
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