7.5.1   虚拟现实工具软件

 目前，在国内与国外已开发了很多虚拟现实交互系统软件工具，如WTK（World Tool Kit）、MRT（Minimal Reality Toolkit）、World Visions、Free WRL、VRT（Virtual Reality Toolkit）、DVES（Distributed Virtual Environment System）等，其中WTK 是应用较多的一种。

 WTK（World Tool Kit）是由美国Sense8公司开发的虚拟环境应用工具软件。它是一种简洁的跨平台软件开发系统，可用于科学和商业领域建立高性能的、实时的、综合三维工程。从底层看，WTK 是由几百个C 语言函数组成的软件包。WTK 开发系统由两部分构成：硬件部分和软件部分。硬件部分包含主机、图形加速卡、虚拟现实交互设备。

7.5.2   自然交互技术

 在虚拟现实交互技术中，我们强调自然交互性，即人处在虚拟世界中，与虚拟世界进行交互，甚至意识不到计算机的存在，即在计算机系统提供的虚拟空间中，人可以使用眼睛、耳朵、皮肤、手势和语音等各种感觉方式直接与之发生交互，这就是虚拟环境下的自然交互技术。在最近几年的研究中，为了提高人在虚拟环境中的自然交互程度，研究人员一方面在不断改进现有自然交互硬件的同时，加强了对相应软件的研究；另一方面则是将其他相关领域的技术成果引入到虚拟现实交互系统中，从而扩展全新的人机交互方式。在虚拟现实交互领域中较为常用的交互技术主要有手势识别、面部表情的识别以及眼动跟踪等。

在虚拟现实交互技术中，我们强调自然交互性，即人处在虚拟世界中，与虚拟世界进行交互，甚至意识不到计算机的存在，即在计算机系统提供的虚拟空间中，人可以使用眼睛、耳朵、皮肤、手势和语音等各种感觉方式直接与之发生交互，这就是虚拟环境下的自然交互技术。在最近几年的研究中，为了提高人在虚拟环境中的自然交互程度，研究人员一方面在不断改进现有自然交互硬件的同时，加强了对相应软件的研究；另一方面则是将其他相关领域的技术成果引入到虚拟现实交互系统中，从而扩展全新的人机交互方式。在虚拟现实交互领域中较为常用的交互技术主要有手势识别、面部表情的识别以及眼动跟踪等。

1.手势识别

 手势识别系统根据输入设备的不同，主要分为基于数据手套的识别和基于视觉（图像）的手语识别系统两种。

 确定手的各部位。通常采用摄像机采集手势信息，由摄像机连续拍摄下手部的运动图像后，先采用轮廓的办法识别出手上的每一个手指，进而再用边界特征识别的方法区分每一个较小的、集中的手势。

 手势识别技术的研究不仅能使虚拟现实交互系统交互更自然，同时还能有助于改善和提高聋哑人的生活学习和工作条件，也可以应用于计算机辅助哑语教学、电视节目双语播放、虚拟人的研究、电影制作中的特技处理、动画的制作、医疗研究、游戏娱乐等诸多方面。

2.面部表情识别

 在人与人的交互中，人脸是十分重要的。人可以通过脸部的表情表达自己的各种情绪，传递必要的信息。人脸识别是一个非常热门的技术，具有广泛的应用前景。人脸图像的分割、主要特征（如眼睛、鼻子等）的定位以及识别是这个技术的主要难点。

 一般人脸检测问题可以描述为：给定一幅静止图像或一段动态图像序列，从未知的图像背景中分割、提取并确认可能存在的人脸。人脸检测的基本思想是建立人脸模型，比较所有可能的待检测区域与人脸模型的匹配程度，从而得到可能存在人脸的区域。

3.眼动跟踪

 在虚拟世界中生成视觉的感知主要依赖于对人头部的跟踪，即当用户的头部发生运动时，生成虚拟环境中的场景将会随之改变，从而实现实时的视觉显示。常见的视觉追踪方法有眼电图、虹膜-巩膜边缘、角膜反射、瞳孔-角膜反射、接触镜等几种。视线跟踪技术可以弥补头部跟踪技术的不足之处，同时又可以简化传统交互过程中的步骤，使交互更为直接，因而，目前多被用于军事领域（如飞行员观察记录等），阅读以及帮助残疾人进行交互等领域。

4.触觉、力觉反馈传感技术

 触觉、力觉反馈传感技术是运用先进的技术手段，将虚拟物体的空间运动转变成特殊设备的机械运动，在感觉到物体的表面纹理的同时，也使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。

 触觉感知包括触摸反馈和力量反馈所产生的感知信息。触觉感知是指人与物体对象接触所得到的全部感觉，包括有触摸感、压感、振动感、刺痛感等。由于人的触觉相当敏感，一般精度的装置根本无法满足要求，所以触觉与力反馈的研究相当困难。目前大多数虚拟现实交互系统主要集中并停留在力反馈和运动感知上面。