Системы виртуальной реальности и области их применения

СИСТЕМЫ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

В статье рассматриваются системы виртуальной реальности, их виды, свойства, а также способы применения в современном обществе.

Со страниц журналов и газет, с экранов телевизоров и компьютеров мы все чаще слышим такое выражение, как «виртуальная реальность». Что же скрывается под этим модным словосочетанием?

Виртуальная реальность - это искусственно генерируемый техническими средствами мир, путем замены окружающего мира информацией, созданной компьютером и передаваемой человеку через его органы чувств.

«Производителем» виртуальной реальности считается компьютер. Он вырабатывает ответную реакцию на действия человека, формирует звуковые и зрительные эффекты. Это может быть домашний компьютер или мощная графическая станция. Главным фактором для эффекта погружения является мощность компьютера. Именно низкая эффективность сдерживала формирование виртуальной реальности на протяжении долгих лет.

Идее виртуальной реальности много лет, однако, только лишь в последние годы общество подошло так близко к данной границе. Непосредственно промежуток вплоть до 2000 годов отложился в головах людей как «история развития виртуальной реальности»[3].

Большой вклад в развитие виртуальной реальности внесло NASA. Именно разработчикам NASA в середине 80-х годов удалось создать головной дисплей с использованием телевизионных экранов и перчатку DataGlove, которая могла отслеживать пространственное положение руки и всех пальцев. Это было важным этапом развития технологий виртуальной реальности.

Виртуальная реальность относится к таким достижениям науки и техники, с появлением которых связывают перемены во многих сферах человеческой жизни.

Системами «виртуальной реальности» называются устройства, которые наиболее полно имитируют взаимодействие человека с виртуальной средой. Одной из таких систем является воздействие на человека с помощью изображения. Здесь применяются различные приспособления, такие как шлем или очки виртуальной реальности и виртуальный ретинальный монитор. Современные шлемы виртуальной реальности имеют один или несколько дисплеев, на которые выводятся изображения для каждого глаза отдельно. А устройства ретинального монитора формируют картинку непосредственно на сетчатке глаза, вследствие чего человек видит изображение, «висящее» в воздухе. Конкретным примером данной системы являются очки виртуальной реальности «Oculus», не так давно распространившиеся в нашей стране.

Другая система виртуальной реальности - звук. Многоканальная акустическая система позволяет производить размещение источника звука, что позволяет человеку с помощью слуха ориентироваться в виртуальном мире. Например, 3D - звук, который отличается тем, что звук обретает такую характеристику, как глубина. Имитация тактильных и осязательных ощущений - это так называемые устройства с обратной связью, которые применяются для создания множества разнообразных тренажеров: медицинских, дистанционного управления роботами.

Еще одна система - детекторы перемещения и манипуляторы. Чтобы наиболее точно воссоздать контакт человека с окружением применяют интерфейсы пользователя, которые наиболее реалистично соответствуют моделируемым: компьютерный руль с педалями. А детекторы перемещения позволяют отслеживать изменение местоположения человека и проецировать его изображение на мониторе. Также существует прямое подключение к нервной системе. Данная технология применяется в медицине для замены утраченных чувствительных способностей.

Виртуальная реальность носит не только развлекательный характер - компьютерные игры, которые основаны на взаимодействии игрока с создаваемым им виртуальным миром, но и применяется в образовании. В профессиях, где использование реальных устройств и механизмов связано с повышенным риском либо связано с большими затратами (пилот самолета, машинист поезда) используется виртуальная реальность.

Виртуальная реальность применяется в строительстве и архитектуре. Например, группа из Калифорнийского университета работает над созданием трехмерной модели Лос-Анджелеса. Она дает возможность оценить, как новое здание будет гармонировать с другими [1].

Другой сферой виртуальной реальности является компьютерное зрение. Компьютерное зрение, как научная дисциплина, относится к процессу создания искусственных систем, которые получают необходимые данные из изображений. А представленные изображения с различных камер являются видеоданными.

Теория компьютерного зрения считается основой для формирования технологий виртуальной реальности. Данные технологические процессы целиком погружают человека в синтетическую реальность, поэтому он не способен наблюдать находящийся вокруг него настоящий мир.

Алгоритмы компьютерного зрения дают возможность выделять главные особенности на изображении, осуществлять поиск фигур и объектов в настоящем времени, выполнять 3D реконструкцию по нескольким изображениям.

Также, компьютерное зрение может быть представлено как дополнение к основному биологическому зрению. В такой науке, как биология - изучают зрительное восприятие человека и различных животных, в результате чего создают модели работы этих систем. А вот компьютерное зрение, наоборот, изучает и описывает системы, которые выполнены аппаратно или программно.

Чаще всего, для практического применения компьютерного зрения устройства изначально запрограммированы. В связи с этим были образованы различные области применения компьютерного зрения. Важную часть в области искусственного интеллекта занимает автоматическое планирование в таких системах, которые могут совершать механические действия. Например, перемещение робота через какую-либо среду. Другая область, которая иногда описывается как принадлежащая к компьютерному зрению - это распознавание образов, например, распознавание штрих-кодов, автомобильных номеров, лиц, изображений, классификация документов.

Следующей прикладной областью компьютерного зрения является промышленность. Например, контроль качества, когда детали или конечный продукт автоматически проверяются на наличие браков. Военное использование считается самой большой сферой применения компьютерного зрения. Примерами считаются выявление врагов и транспортных средств, а также управление ракетами [4].

Современной областью применения являются автономные транспортные средства, включая воздушные, подводные и наземные. Уровень автономности изменяется от беспилотных до транспортных средств. Беспилотные поезда метро уже применяются во многих европейских городах.

Любая из областей применения компьютерного зрения, связана с рядом прикладных задач, таких как распознавание, идентификация, обнаружение, оценка положения, оптическое распознавание знаков, восстановление сцены и изображений.

Еще одной областью является обработка сигналов. Примером может служить приём сигнала на фоне шума, который описывается в виде процедуры фильтрации сигнала с помощью фильтра, при этом основной задачей является максимально ослабить шумы и помехи. Особым свойством этого метода является его нелинейность.

Следующей сферой применения является обработка изображений в медицинской практике. Этот раздел имеет своей отличительной особенностью получение информации из видеоданных для постановки медицинского диагноза пациентам. В основном, видеоданные получают с помощью рентгенографии и ультразвуковых исследований, УЗИ и томографии. Примером информации, которая может быть получена из таких видеоданных, является обнаружение различных видов опухолей. Хирурги могут анализировать и планировать ход операции с помощью трехмерной модели человеческого тела.

Виртуальная реальность применяется для лечения различных фобий и психических расстройств. Так, например, в США летные стимуляторы используют для лечения аэрофобии.

Таким образом, можно заметить, что виртуальная реальность окружает нас повсюду: дома, на работе и в обществе. В основном она несет в себе развлекательный характер, давая людям новые ощущения, которые они не смогут испытать в реальной жизни. Также она помогает бороться с некоторыми серьезными заболеваниями и сделать жизнь людей проще в некоторых моментах. Дальнейшее развитие и распространение виртуальных технологий способно привести к коренным изменениям, как положительным, так и отрицательным. Виртуальная реальность помогает нам познавать мир, культуру и человека. Но люди не должны допустить того, чтобы виртуальная реальность стала иллюзорной заменой реального мира.

Список литературы

Фореман Н., Коралло Л.// Прошлое и будущее 3-D технологий виртуальной реальности. Статья. Журнал Научно-технический вестник ИТМО. Ноябрь-декабрь 2014.

Кузьменко И.П., Гурова Е.А. Информация как естественный ресурс экономического роста // Вестник АПК Ставрополья. 2011. №.2.С.71-74.

Кузьменко И.П., Никитенко Т.В., Тимошенко Л.И. Информационная составляющая механизма процессного управления/Культура и общество: история и современность материалы II Всероссийской (с международным участием) научно-практической конференции, под редакцией: Колосовой О.Ю., Гударенко Р.Ф., Ряснянской Н.А., Красиковой Е.А. 2013. С. 196-199.

Гурова Е. А., Петриевский И. В., Кузьменко И. П. (2012). Информационная составляющая современных методов управления устойчивым развитием предприятия // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 5: Экономика. № 2. С. 236-243.

Кузьменко И.П. Адаптивное управление как инструмент повышения устойчивости хозяйствующих субъектов/И.П. Кузьменко, В.П. Кирпанев//Вестник Адыгейского государственного университета. -Майкоп: АГУ, 2011. -Выпуск 1 (73). -С. 258-263.

УДК 004.00

Количество показов: 1108