虚拟经济的自由性

虚拟经济的自由性（共6篇）

虚拟经济的自由性 篇1

一、虚拟经济的定义

在学术界, 虚拟经济的定义尚未形成统一的概念, 比较完整的介绍虚拟经济概念的是李全多博士, 在他的论文中他将虚拟经济概念分析概括为三类①:

第一类是从马克思的虚拟资本理论着手界定虚拟经济。在国外, 以法国的弗朗索瓦·沙奈为代表的一些学者认为, 虚拟经济是在现代市场经济中, 具有虚拟资本特点的信用货币通过银行不断创造新的货币及商业银行参与证券市场的经营活动以扩张虚拟资本, 使其日益膨胀, 发展而成的。在国内, 具有代表性有以下几种:一是刘俊民对虚拟经济所下的定义。他认为:广义的虚拟经济是除物质生产活动及与其有关的一切劳务以外的所有经济活动, 包括体育、文艺、银行、保险、其他金融机构的活动、房地产 (除去建筑业创造的产值) 、教育、广告业等;狭义的虚拟经济仅指所有的金融活动和房地产业。二是由成思危提出的定义:虚拟经济是指与虚拟资本以金融系统为主要依托的循环运动有关的经济活动, 简单地说就是以钱生钱的活动。三是李晓西所下的定义:虚拟经济是指相对独立于实体经济之外的虚拟资本的持有和交易活动。

第二类是从凯恩斯的关于信用货币理论出发来研究虚拟经济。以马歇尔为代表的新古典经济学家认为货币是中性的、覆盖在实体经济上的一层面纱。而凯恩斯则认为具有价值符号功能的货币、股票等对实体经济中的消费、投资、就业均会产生重要的影响。美国的彼得·德鲁克在此基础上提出现代市场经济由符号经济和实体经济组成。符号经济主要是指在实体经济基础上, 以货币虚拟化、信用化为主要内容, 以有价证券为代表的价格符号运动形式, 且符号经济已取代实体经济成为世界经济的核心。在国内, 张晓晶在其博士论文《符号经济论》中专门探讨符号经济的问题。他认为, 符号经济是指以纸币、股票、债券为代表的价值符号脱离实体经济独立运动形成的经济形式。虽然其没有明确提出“虚拟经济”, 但是符号经济的实质也就是虚拟经济。

第三类是从生产力和技术的角度来研究虚拟经济。随着互联网的兴起, 企业生产的商品可以通过网络进行交易, 且由于其加快了信息传递的速度, 降低了经济中的交易成本, 为虚拟经济发展提供了技术支撑。这种虚拟经济实质是“网络经济”。

而林雅军在《虚拟经济的衍化及对我国金融市场发展的启示》中就虚拟经济的定义指出:从物质技术手段来看, 一是以以信息技术为工具所进行的经济活动, 即Virtual Economy;二是以计算机模拟可视化的经济活动, 即Visual Economy。从马克思关于虚拟资本引伸出来的, 据价值与剩余价值创造与否的角度分析、归纳出虚拟经济有虚拟资本观、权益经济观、独立价值观、信用膨胀观、符号经济观、广义狭义观六种。这与李多全归纳的基本一致。

综合上述对虚拟经济概念的分类研究, 本文中虚拟经济可以被定义为, 在市场经济环境中现代信用制度的平台下, 虚拟经济主体利用虚拟资本——以金融系统 (包括金融工具、金融机构和金融市场) 为主要依托的, 独立完成虚拟资本循环运动而形成经济交易活动。从定义中及近年来的实际情况中可以看出, 虚拟经济是高流动性, 强波动性, 高风险性, 更根本的是虚拟经济是自由的。

二、虚拟经济的自由性

在市场经济环境下虚拟经济是独立自由运作的, 其对时间、空间的要求达到经济活动的最低状态;虚拟经济主体 (这里指虚拟经济中的虚拟资本持有者和参与交易者) 主观动机和预期是自由多变, 而决定他们的宏观经济环境、行业前景、政治及周边环境等许多非经济因素及诸多的虚拟经济主体的个体因素和技术条件加剧了虚拟经济的投机和风险。所以, 虚拟经济最为本质的特征是它的自由性。

尽管虚拟经济的自由性抽象, 但是却是可以被认识的。众所周知, 自由是市场经济是重要的特征, 自由是经济主体所追求的目的, 亦是经济包括虚拟经济发展的手段。具体的, 虚拟经济的自由, 即虚拟经济主体在现有历史的条件下自由地利用信用关系完成虚拟资本循环和经济交易活动以追逐价值, 主要体现在两个方面:一是从虚拟经济的主体地位和作用来看, 那些尤其拥有资本和财产的人, 凭借个体意志进入虚拟经济生活领域, 从而获得了相对独立自由的地位, 成为这一领域的实际主体。作为虚拟经济的主体, 他们可以自由地决定自己的经济行为方向, 自主选择投资经营方式, 在经济生活中充分运用本身的知识和能力, 实现其经济或其他社会价值追求, 这是独立的虚拟经济主体的人格形成标志。二是从经济活动存在和发展的特定社会环境来说, 虚拟经济的自由必须肯定经济生活规则的统一性, 在此约束下, 虚拟经济主体与各个经济主体 (这里是指虚拟经济主体和实体经济主体之间, 及虚拟经济主体之间) 在统一平等的规则约束下进行自由竞争, 以追求其经济利益或社会价值最大化。这种自由竞争在于各种经济主体自由行为的相互关联和相互限定。一方面, 统一的规则把在市场中所有经济主体的自由经济行为联系为一个相互竞争的整体, 形成各种经济主体之间巨大的相互推动;另一方面, 相互竞争本身又意味着各种经济主体的自由行为之间的相互限定和相互碰撞, 因而, 使得对这种自由进行有效调节成为必然。其结果或是各经济主体间相互促进, 共同发展;或是进行自由博弈, 优胜劣汰。

三、虚拟经济的自由是有限度的

从社会经济发展的历史来看, 作为现代经济实践应运而生的虚拟经济, 在经济形态上是一种历史变化的过程。伴随着虚拟经济从闲置货币的资本化、生息资本的社会化、有价证券的市场、金融市场的国际化和国际金融的集成化的历史演进, 其自由度不断深化。在这一历史进程中, 虚拟经济主体的地位, 亦从依附于实体经济到独立自由的过程, 从仅仅是服务于实际经济循环到自由决定和选择投资经营的方向和方式, 在市场经济中自由的与其他主体竞争, 完成虚拟经济的循环, 其间对实体经济的发展、社会财富的积累和社会的整体提升做出了巨大的贡献。然而, 美国次贷危机的爆发无疑给人们敲响了警钟。在自由博弈的现阶段, 虚拟经济的“任性”自由已经导致了其与实体经济的严重失衡, 进而影响着社会整体的健康发展。在经济生活中这种自由导致两个方面的严重差别, 一是竞争过程中各个经济主体的实力差别;二是其财富分配差别。用和谐发展理论讲, 虚拟经济中的自由由于不能够自动实现各个分立的经济利益的和谐共存, 特别是不能够自动实现个体经济利益与社会整体经济利益的和谐一致, 因而虚拟经济中的自由的过程体现出自由存在着一个基本限度。

虚拟经济的最大成就是高效地调动了社会成员的观念智慧和实践力量, 创造了前所未有的巨大社会物质财富, 把个体的自由推进到一个极端。然而, 虚拟经济也最大限度地创造出了无限变化、永无止境的贪婪需求和欲望, 空前地把人们的主要力量聚集在对虚拟财富的极端创造和追求上, 因此也造成了自由与正义、自由与公平、自由与责任的尖锐对立, 使人类为此付出了巨大的社会代价。正如著名的经济学家成思危认为:“虚拟经济的自由限度应该在不损害实体经济的条件下的自由。如果只维持虚拟经济的自由, 那么实体经济的发展将会面临巨大的历史困境。”因此, 虚拟经济的自由不是无限的, 是有条件的, 虚拟经济需要用“责任”来约束“自由”。

参考文献

[1]刘敬鲁.经济哲学[M].中国人民大学出版社, 2008.

[2]麦金农.经济发展中的货币与资本[M].上海三联书店, 1998.

[3]王国刚.虚拟经济并非虚假经济[M].中国社科院金融研究中心, 2001-01-05.

虚拟经济的自由性 篇2

发展的自由与自由的发展--论市场经济背景下人的发展特性

市场经济时代作为人的发展的一个历史阶段,人的自由意志得到空前伸张.但是人的自由性在市场经济时期仍然是有历史局限性的,这表现为从人身依赖关系转化为人对物的依赖关系,这种关系体现为人的自由形式表现为物的形式,人的自由本性受到物性的制约与羁绊.今天我们在共产党领导下的发展应在马克思主义历史发展规律的基础上,建立起在新的社会关系指引下的有自己特色的人的.发展理念.

作 者：蒋学杰 作者单位：长春师范学院,管理学院,吉林,长春,130032刊 名：沈阳师范大学学报(社会科学版)英文刊名：JOURNAL OF SHENYANG NORMAL UNIVERSITY(SOCIAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：28(1)分类号：A81关键词：物化 社会关系 人的发展 自由劳动

下颌运动虚拟再现的六自由度测量 篇3

1 原理

建立2 个坐标系:观察坐标系(上颌)XYZ和物体坐标系(下颌)xyz。设坐标系xyz中的点Po(0,0,0)、Px(1,0,0)、Py(0,1,0)、Pz(0,0,1)在XYZ坐标系中的相应坐标是(x0、y0、z0)、(xx、yx、zx)、(xy、yy、zy)、(xz、yz、zz),由数学知识得2 坐标系间的变换矩阵为:

undefined

可见只要获得Po,Px,Py,Pz在XYZ坐标系中的相应坐标,便可获得变换矩阵M,从而获得刚性物体上任一点在XYZ坐标系中的相应坐标。在刚体的运动过程中,不断测得点Po,Px,Py,Pz在XYZ坐标系中的相应坐标,通过变换矩阵M,即可获得刚体相对XYZ坐标系位置与姿态的变化。

2 方法及实验

在下颌建立坐标系xyz,2 个准直激光源固定在下颌上,设在xyz坐标系中2 条光束所代表的直线方程分别为L1:y=0,z=-kx 和L2:y=0,z=kx,2 光束(图1)通过Z=0和Z=D 2 个栅网结构的屏时,被散射而形成4 个漫射点光源p1～p4。用CCD视频摄像机对屏拍摄,识别图像上光斑的中心,再转化为XYZ坐标,建立直线方程,可求得2 光束交点,即xyz坐标系原点在XYZ坐标系中的表达。由于一般情况下2 直线不能准确相交,应以他们的公共垂足中点为近似解。再根据直线L1与L2在XYZ坐标系中的方向数,可求得坐标轴x、y、z在XYZ坐标系中的方向数,从而获得了下颌运动的六自由度数据。根据(1)求出的变换矩阵可用来对下牙列三维数据集进行坐标变换,以三维图形方式再现下颌的运动。

对本文提出的方法进行实验。图像分辨率800×600 像素,屏尺寸300 mm×200 mm,材料为160目印刷用丝网,2 屏间隔40 mm。首先对系统进行标定。将双层屏幕固定在一个可前后移动的滑轨上,滑轨底座和摄像机固定在同一个底版上,摄像机光轴与屏表面垂直(图 2)。把一幅标准网格图案贴在屏的表面,网格间距10 mm。此时摄像机侧屏为观察坐标系的XOY平面。摄像机摄取屏的图像,然后将移动滑轨向远离摄像机方向移动40 mm,再摄取图像,得到的2 幅网格图像(图 3)。

根据网格图像可建立像素坐标与空间三维坐标之间的转换关系。当摄 像 机的几何 畸 变很小时,这一转换是线性的,否则要对几何畸变进行修正,修正可以采用多项式插值或神经网络方法。将网格图案从屏上撤下,移动屏幕到初始位置,即可进行实际测量。所用激光束直径1 mm,光功率1 mW,用立方棱镜分成夹角为90°的2 个光束。图 4是激光器在4 个不同位置所拍实际图像,激光器放在一个可平行于X轴移动的滑轨上,每次移动1 mm。最下方展示的是用重心法提取光斑中心位置的情形。采用重心法计算光斑位置可达到亚像素级分辨率。

测量每副需二十多分钟,完全可满足临床需求,表 1是4 次测量的情况,表中最后一列是反算出的2 条光线公共垂足的长度。

3 激光发射装置的安装

如图 5所示。图中A为过渡体,其后端面与下切牙外侧密接,可根据石膏模型的形状和大小来调节制备;B为激光发射装置,其由立方棱镜D和小型激光准直光源C组成。坐标系的建立如图所示,2 激光束所代表的直线在XOY平面内,斜率分别为1和-1,立方棱镜的中心在XOY面内的坐标是已知的。A与B固定在一起,在使用时采用临时粘接方法,将A(连同B)粘接在下切牙的外侧,便可进行下颌运动过程的记录。采集图象过程中应保持头部不动,仅下颌做垂直和侧向运动。再结合患者上、下牙列提前制取的石膏模型的三维扫描数据,便可重构出咬合运动过程的三维图形(图 6)。

4 结论

本文所设计的方法可实现上、下颌六自由度位移测量,计算公式简单,实时性强,连续测量无误差积累。实验中所用屏的材料为印刷用丝网,微观上具有栅格结构,由于衍射作用,使拍摄到的光斑光强分布不是理想的高斯分布,对测 量有一定影响。通过合理 选 择 屏的材料,精确测定激光束间的夹角,合理确定光束直径及功率等因素,可获得较高的测量精度,完全可满足口腔修复、正畸以学的测量要求。该方法也可用于其它应用领域。

摘要：目的:设计一种记录下颌骨六自由度位移的方法,以真实再现下颌的运动过程。方法:使用2个重叠的网格屏和2束成一定夹角的激光束,用一个CCD视频摄像机采集测量图像,通过简单的计算得到下颌骨的位置与姿态的变化过程。结果:结合上、下牙列的三维扫描数据,可以三维图形的形式再现咬合运动。所用的计算公式简单,实时性强,连续测量无误差积累,测量精度可用于口腔医学研究。结论:该方法可用于下颌运动过程的记录。

关键词：运动跟踪,虚拟咬合架,激光,坐标变换

参考文献

[1]　Bisler A,Bockholt U,Kordass B,et al.The virtual articulator[J].Int J Comput Dent,2002,5(2/3):101-106.

[2]　Kuroda T,Motohashi N,Tominaga R,et al.Three dimension-al dental cast analyzing system using laser scanning[J].Am J Orthod Dentofacial Orthop,1996,110(4):365-369.

[3]　吕培军,李忠科,王勇,等.非接触式牙颌模型三维激光测量分析系统的研制[J].中华口腔医学杂志,1999,11(6):351-353.

中国东盟自由贸易区的经济分析 篇4

10级国贸四班 39 贝定镒

【摘要】20 世纪 90 年代以来，随着世界范围内区域经济一体化趋势的快速发展及亚洲经济形势的变化，区域经济一体化愈益受到各国的关注。自从马来西亚首相马哈蒂尔于 1990 年倡议建立“东亚经济核心论坛”（其成员包括东盟国家和中日韩），东亚逐步向一体化迈进。中国与东盟 2002 年 11 月 4 日在金边签署的《中国与东盟全面经合作框架协议》（以下简称《框架协议》），启动了中国与东盟建立自由贸易区的进程，它是东亚经济合作的历史性突破。中国与东盟签署的《框架协议》，确定了中国——东盟自由贸易区的目标、范围、措施、时间表，它为立中国—东盟自由贸易区设计了基本架构。虽然中国—东盟自由贸易区的发展进程将面临来自区域内外的一系列挑战，但在中国与东盟之间共同利益远远大于分歧，合作机遇远远大于挑战。中国——东盟自由贸易区的建立必将对中国、东盟、亚太乃至世界经济、政治的发展产生深远影响。本文研究方法主要采用比较分析法、实证分析法、规范分析法、均衡分析法。其中比较分析法主要包括两方面，一方面是对中国——东盟自由贸易区和东盟自由贸易区、APEC 方式、美洲自由贸易区、欧盟的比较，另一方面是根据收集的不同国家、不同市场、不同产品等的数据的比较。实证分析法主要是基于所收集的有关资料对相关理论和结论进行分析论证，比如中国——东盟自由贸易区的理论模型就是采用实证分析法。规范分析法主要是依据有关经济一体化理论，结合《框架协议》，分析中国——东盟自由贸易区成立之后的经济影响。均衡分析法贯穿全文，如经济一体化理论与实践中的理论解释以及中国——东盟自由贸易区的实证研究，还有中国——东盟自由贸易区成立后的影响等。本文运用大量的经贸历史数据，注重数据的新颖性，力求收集最新数据以展示中国与东盟发展的最新状况，从而更加详细的分析其成立后的影响。

区域主义强调区域一体化(RegionalIniegratinnArrangements:RIAs)的基础上优先实现小范围内的贸易自由化。Lipscy根据区域内生产要素的自由流动程度和成员之间相互让渡权利的多少从形式上把区域贸易合作划分为六个阶段:特惠关税区:是通过协定或其他形式对全部或部分商品实施特别的关税优惠。自由贸易区:指在自由贸易协定的国家与地区组成的贸易区内部成员之间取消关税与数量限制使区域内各成员国的商品可完全自由流动，但每个成员仍保持各自对非成员国家与地区的贸易壁垒。关税同盟:在自由贸易区的基础上，各成员之间建立对非成员国家与地区的共同关税税率。

共同市场:在关税同盟的基础上，各成员之间生产要素也可自由流动。经济联盟:在共同市场的基础上要求各成员制定和执行某些共同经济政策和社会政策，逐步废除政策方面的差异。

完全的经济一体化:是区域贸易自由化发展的最高阶段，区域内各国在经济、金融、财政等经济政策上完全统一化，在各成员国内完全消除商品、资金、劳动力和服务等自由流通的人为障碍区域经济一体化理论最有代表性的理论就是关税同盟理论。关税同盟理论分析了关税同盟的静态效应和动态效应。静态效应包括贸易创造效应和贸易转移效应；动态效应包括规模经济效益、竞争效应及其他效应。

由于关税同盟理论主要是从欧盟这个发达国家组成的一体化组织得出结论并发展起来的，因此以后的发展中国家的经济学家陆续提出适合发展中国家的一化理论。这方面的理论以印度经济学家阿兰·默罕穆德和阿根廷经济学家劳尔·普雷维什为代表。印度经济学家阿兰·默罕穆德从发展中国家利益出发，根据市场原理，提出“建立在供应决定相互依赖关系基础上的一体化”理论。另外，拉美地区

是发展中国家区域化、次区域国际经济一体化比较发达的地区，随着拉美地区工业化相地区合作的发展，其在实践中形成—套具有拉美特色的发展思想和理论，理论代表者是阿根廷经济学家劳尔·普雷维什。他是从一系列实现工业化和现代化的发展经济思想中，提出实现地区经济一体化主张的。然后在传统理论的基础上建立中国——东盟自由贸易区的理论模型。中国和东盟建立自由贸易区，目的是用区域经济合作的制度安排和制度创新来促进贸易和经济增长，这将成为发展中国家之间进行区域经济合作的全新尝试。由于东盟自由贸易区建立已有基础，而且它们的市场规模相近，因此把东盟视为一个整体和中国组成自由贸易区，另外还有被排斥在外的世界其他国家，整个世界就分为三个部分，从而建立了三国理论模型。分析了中国——东盟自由贸易区的贸易创造效应、贸易转移效应、规模效应及动态效应。

本文选择了中国—东盟自由贸易区的规则作为研究对象，主要涉及中国—东盟自由贸易区的模式、原产地规则、保障措施和争端解决机制等内容，这些规则关系到我国产品在国际市场上的竞争能力和区内成员的经济增长潜力。全文在系统分析北美自由贸易区等区域组织的经验基础上，得出如下结论：

第一，建立自由贸易区应遵照由易到难的方式，从双边谈判开始，然后逐步扩展到和多个国家组成的地区整体进行谈判。同时，签订自由贸易协定时，应遵循先建立主体框架，再逐步充实合作内容的方式。

第二，中国与东盟自由贸易区需要设置一套高效组织机构，以协调员

国的法规和政策，这些机构应该自由贸易区的建立过程中得到逐步建立和完善。第三，中国—东盟自由贸易区尽可能采取税目改变标准作为实质性改变标准，这样，可以为区内贸易提供更大的便利。

第四，中国—东盟自由贸易区应该在一般磋商制度、实施跨协议的“交

叉报复”的明确界定、争端解决机构的设立等方面作具体改进。

中国—东盟自由贸易区是中国参与建设的第一个自由贸易区，由于我国参与区域经济一体化经验不足，对其法律制度和规则还比较陌生，我国学界至今对区域经济一体化法律制度研究不多，研究这一问题，对我来说无疑是一个巨大的挑战。由于研究时间较短加之本人能力有限，对这一问题的研究可能不够深入和全面，还有待学者们继续进行这一领域的探索。

东盟这个区域一体化组织要想进一步向前发展，要想在将来经济全球化中占有一席之地，必须：

一、进一步加强内部合作；

二、走与区域外国家合作的道路。因为东盟合作存在的问题中有一些是自身不能解决的，只有通过与区域外国家进行合作才能使东盟更具生命力，比如，东盟与中国合作，建立中国—东盟自由贸易区（“10+1”模式）；积极发挥东盟的作用，倡导东亚自由贸易区的建立（“10+3”模式）。本章主要分析如何加强内部合作和开展“10+3”合作，下一章再详细研究与区域外国家合作的另一条重要道路：中国—东盟自由

贸易区。

一、加强内部团结，恢复昔日凝聚力

凝聚力是一个组织不断向前发展的根本保证。东盟的扩大以及

东南亚金融危机的影响使东盟成员国的团结有所削弱，凝聚力下降，影响了东盟的合作发展。所以东盟各成员必须消除分歧，努力协调各 国之间的关系，紧密团结在“东盟”旗帜下，这样才能恢复惜日凝聚

力，推动东盟合作的发展。

二、努力促进经济复苏，保持政局稳定东盟 10 国已成为一个密不可分的整体，任何一个国家的经济发展状况和政治的稳定程度都会不同程度地影响到区域内其他国家，也会影响到东盟合作关系的发展。比如，东南金融危机首先在泰国爆发，然后影响到其他国家；马来西亚的安瓦尔事件不仅影响到马来西亚的稳定，而且在本地区引起不同反响，进而影响到马来西亚同其它成员国的稳定关系。金融危机使得东盟各国的经济出现衰退，从而导致了政局的不稳定。所以东盟各成员国必须采取一切办法努力促进经济复苏，只有经济复苏了，政局才会稳定，政局稳定了就会促进合作地不断发展。

三、努力缩小成员国之间的发展差异。协助新成员国解决实际问题，缩小新老成员国之间的发展差异，是今后东盟经济合作发展的一项重大的任务。东盟成员国之间在经济发展上存在巨大的差异，而且这种差异今后还将继续存在，这将是影响未来东盟经济合作发展的重要因素。东盟正是考虑到新老成员国之间发展水平的差异，在东盟自由贸易区和东盟投资区的建设上采取了不同的时间表，允许新老成员根据本国实际情况，确定实施计划的日期。东盟还通过东盟秘书处实施培训计划，对新成员国进行人力资源开发、社会发展计划、投资项目评估、金融监管等方面的培训，以帮助新成员加速本国经济发展进程，从而缩小各成员国之间的差距。不过这项工作是长期和艰巨的，也是东盟未来合作发展必须努力解决的。

四、应将金融领域的合作作为今后东盟经济合作的一个重点金融危机的影响，使东盟各国已经认识到开展金融合作的必要性，并采取了一些实际行动。一是建立了东盟金融预警机制。1998年 10 月，东盟各国财长举行会议时就对区域内金融危机预警机制签订了协议，要求东盟各国向东盟秘书处提供包括贸易、国际收支、财政收支、利率、汇率以及资金流向等经济数据，每年由有关专家共同分析研究这些资料，预测地区经济的发展形势，防范再次出现金融动荡。二是共同培训银行和金融机构的管理人员。东盟国家希望通过成员国之间的培训合作，提高区域内金融管理的整体水平。三是扩大货币领域的合作。1998 年 10月，在马尼拉举行的东盟经济部长会议同意使用区内货币进行贸易结算，并计划制定出一套使用区内货币进行贸易的方法，推动早日建成区内共同货币。所以加强金融领域的合作已日趋重要，东盟应将其作为今后经济合作的一个重点，这样，才能使东盟合作发展具有新的生命力。

五、大力推进产业结构调整，发展高新技术产业前面也分析了东盟产业结构中存在的问题。从整体上看，东盟的产业结构距离发达国家尚有一段距离，其主要是围绕出口加工贸易而发展起来的，具有劳动密集度高、技术创新能力低的特点，因而竞争能力差。东盟国家要想提高其产品的国际竞争力，需通过加强合作，推动产业结构向高新技术方向发展，提高产品的档次，选择有优势、有国际竞争力的出口产业，以适应全球化新技术革命新形势的变化。东盟部分国家如新加坡、马来西亚已经开始了产业结构的调整，积极发展高新技术产业，目前已基本完成信息基础设施的建设，这将使他们在信息技术为代表的新经济发展的浪潮中处于

较主动的地位。所以，东盟国家今后应加强在信息技术的研究开发、信息产业的建设与发展方面的区域合作，从整体上提高东盟的技术水平，使之成为带动经济增长的主要动力，并成为东盟今后合作发展的又一重点。通过前面对东盟合作的详细分析，可以得出如下几点结论：第一，在经济全球化的今天，任何一国都不能关起门来发展经济，只有把本国经济融入到全球经济中来，才符合历史潮流，才能更好地生存和发展。第二，经验表明，参加区域一体化组织的成员能够获得比一国时更大的利益。正如彼得 罗布森所说：“全世界许多国家的经验表明，成为一个经济共同体的成员并非取得经济成功的必要条件，虽说这并 不排除这样的可能性，即那些未参与一体化而取得成功的国家，如果 成为一个合适集团的成员，可能会更加成功”。第三，从东盟合作到

中国—东盟自由贸易区再到东亚合作，可以得出，任何一个区域一体 化组织都不是完全排他性的，发展到一定程度必然向外溢出、扩张，欧盟东扩，北美自由贸易区南下也证明了这一点。这也说明了区域一 体化并不是与全球一体化相对立的，而是全球化的一个阶段。是在全 球化短期内难以实现下的一种次优选择，区域经济一体化发展到一定 程度必然向全球化发展。

同样，通过对中国—东盟自由贸易区的分析可以得出：中国经济 已开始完全融入世界经济圈中，在区域化、集团化的道路上迈出了关 键性的一步。虽然中国—东盟自由贸易区的建立有了坚实的合作基

础，但也还存在不少困难，双方应积极努力，共同推进合作步伐，以 取得“双赢”的结果。

虚拟经济的自由性 篇5

关键词：虚拟膝关节镜手术,力反馈,控制器,实时交互

0 引言

力反馈是人机交互、人与人交互和机器与机器交互过程中, 利用机械设备表现出反作用力, 将计算机的信息传输力反馈设备表现出来, 可以让操作者感知到力觉反馈作用的效果。作为连接虚拟手术系统与操作者信息动态交互的重要接口, 力反馈设备可以通过传感器将操作者操作手术器械的行为信息 (位置、速度等) 实时传输到操作系统中, 然后计算机虚拟场景中的模型作出相应的信息变化, 并将计算的力觉信息通过电机的力矩反馈回操作者手中, 以便操作者实时对手术器械的有效控制。因此, 这种具有动态的手术力觉临场感, 使得操作者变体验到跟真实触感一样的操作效果[1,2]。

目前国外在虚拟力反馈设备的设计投入了大量的研究。其中MIT的sensable公司研发的PHANTOM系列产品, 该设备具有六个子自由度操作空间, 三个自由度的反馈力输出[3]。美国Immersion公司开发了Cyber Force系统可以实现三个自由度力反馈功能[4]。法国公司的Haption设计的HAPTIC系列的力反馈设备, 具有六个自由度运动空间和六个自由度力反馈功能。该设备可应用在开发数字样机、虚拟装配等等领域, 相对于PHANTOM系列产品, 该产品缺点是体积和运动沉余度较大, 灵活性较差[5]。在国内, 对力反馈设备也开展了一些探索。其中北京航空航天大学开发了基于四连杆的力反馈设备[6]。中国科学院自动化研究所开发了一种虚拟手术器械系统, 该力反馈设备的力觉特性表现较为单一[7]。国防科技大学开发了一个虚拟膝关节镜手术系统, 该系统采用了PHANTOM力反馈设备[8]。上海交通大学的谢叻团队开发出一个具有五自由度力反馈功能的虚拟手术系统[9]。广东工业大学的虚拟现实及可视化实验室设计了一个具有四个自由度手术交互设备虚拟膝关节镜手术仿真系统[10], 但该系统并没有力反馈功能, 不能给操作者带来更真实的操作体验。

本文提出一种五自由度力反馈装置的设计方案。根据膝关节手术的操作要求, 分析力反馈手术装置机构运动的特点, 并计算持物钳口位姿及各个关节受到的力矩, 最后选择适当的力反馈控制方式, 从而实现了力反馈交互装置与虚拟膝关节镜手术系统的人机交互过程。

1 虚拟膝关节镜手术系统的组成

虚拟膝关节镜手术系统由硬件模块和软件模块组成。其中, 硬件模块主要包括主机、信号输入设备、力反馈设备三个部分;软件模块包括碰撞检测、形变计算、反馈力计算、切割模拟、图形绘制等相对独立又互相联系的模块。硬件系统与软件系统之间的信息传输的总体框架如图1所示。

在力反馈交互系统中, 用户、力反馈设备与手术场景的信息通信组成一个闭环的系统。在触力觉交互过程中, 操作者通过操作力反馈装置产生的位置信息作为软件系统的输入, 驱动虚拟场景中的手术器械与模型发生交互, 如碰撞、切割等, 所产生的碰撞力信号作为输出, 经过信号处理后发送给控制器, 通过力反馈装置将触力觉信息传递给用户。在视觉交互过程中, 输入模块为编码器获取到装置的运行位置数据, 输出模块为虚拟模型的运动, 形变等信息通过显示器呈现给操作者。

2 力反馈装置的设计与分析

2.1 力反馈装置的机构及传动系统设计

如图2所示, 膝关节镜手术操作过程中, 手术医生在膝关节的内外两侧分别切开小口, 然后置入关节镜和手术器械。当手术器械穿过膝盖的肌肉组织后, 将一创口为原点做圆周运动。在实际操作过程中, 由于受到的创口的限制, 手术器械将不再拥有六空间自由度。

由上面的分析可知, 膝关节镜手术的操作需要满足五个自由度的要求即可。根据手术器械的操作要求, 设计了一个具有五自由度的力反馈装置。其机构原理图如图3所示。反馈力是通过电机堵转时产生的扭矩产生的, 由于装置需满足空间紧凑的要求, 传动系统选择齿轮传动的方案。如图4所示, 该装置分为完全对称的两个部分, 分别用来模拟微创手术的关节镜操作和手术器械的操作。为了灵活调节两个操作杆之间的距离, 它们被安装在一个带导轨的基座上面。

2.2 力反馈装置的执行元件

反馈力驱动件是力反馈设备的核心部件, 驱动件性能的好坏直接影响到手术交互的真实感和体验感。因此力反馈驱动元件需要满足以下性能要求: (1) 足够大的输出力矩; (2) 足够高的输出频率; (3) 足够高的调控精度; (4) 足够大的响应速度; (5) 无反向间隙。该装置采用Maxon公司驱动伺服直流电机 (RE-148867) 产生力矩实现力觉反馈, 左操作模块需3个电机, 右操作模块则需要4个电机。该电机具有体积小、输出力矩大且能进行长时间的堵转实验, 因此能够很好的满足要求。

从图4的力反馈装置右边模块设计可知, 具有5运动自由度, 其中四个自由度方向具有力反馈功能。Motor1用于连接件与持物钳剪刀部分连接, 模拟手术中夹取动作自由度方向产生的阻力。Motor2通过齿轮连接到操作杆的齿条实现沿着操作杆自身插入和抽出方向运动, 实现该自由度方向力反馈功能。Motor3与操作杆的连接方式为:下齿轮与上齿轮的啮合, 上齿轮与操作杆固定, 该电机实现操作杆的前后摇摆方向的力反馈功能。Motor4连接装置的地盘, 实现转盘绕着垂直方向上进行旋转力反馈功能。

2.3 空间运动关系分析

反馈力的计算是以虚拟器械与虚拟场景中的模型接触为依据的, 而虚拟手术器械的运动与力反馈装置中各物理执行机构 (关节镜与持物钳) 的运动存在对应关系, 下面对这种关系进行量化分析。

当持物钳水平放置时, Motor3、Motor4以及持物钳方向相互垂直, 因此以手术装置Motor2所联接中心轴中点和持物钳钳口为原点, 分别建立装置的世界坐标系和持物钳钳口的局部坐标系如图5所示。在装置初始化状态中, Motor3和Motor4分别对应坐标系的X和Z轴, 其中X轴的旋转角度可表示为ϕ, Z轴的旋转角度量可表示为β。传感器1对应坐标系轴, Y轴的旋转角度可表示为。而Motor2的变化量则对应持物钳的沿着自身轴线的插入和伸出的直线距离。在持物钳局部坐标系中, 垂直刀杆向上为轴, 持物钳杆的轴上方向为, 而轴则为垂直平面方向。于是根据坐标的空间变换, 可以得到手术装置的自由度变换矩阵如下:

持物钳的末端位置可以通过旋转矩阵得到, 假设器械直线运动后的末端到原点的距离可以用l表示, 则可以用矩阵表示:, 持物钳经过X轴和Z轴坐标变换后, 得到转换矩阵为:

持物钳末端位置经过旋转后可以计算出:

持物钳经过旋转后, 得到局部坐标系中单位向量可用于计算持物钳在局部坐标系分力的大小。其中得到X'轴、Y'轴和Z'单位向量分别为:

2.4 力信号的转换计算

力反馈装置通过电机的堵转作用产生力矩, 从而通过装置传递到用户的手中。那么, 对于计算出来的虚拟力, 如何转换成电信号驱动各执行元件 (电机) , 这是接下来要解决的问题。首先应根据给定的虚拟力, 计算分解到各个电机上面的力矩的大小, 然后根据电机的参数转换为电信号。在图5所示的世界坐标系中, 假设持物钳受到的力为F= (fx, fy, fz) , 那么我们要将F分解到持物钳口的局部坐标系当中, 得到力F沿着个坐标系的分力大小为:

由于Motor4与Motor3、Motor2垂直, 因此只需要通过持物钳口所在的局部坐标分力与钳口到各个电机相应距离的乘积则可求得各电机所需输出的力矩。

Motor2连接的齿轮半径为、Motor3连接的下齿轮齿数为, 上齿轮齿数为。Motor2、Motor3、Motor4受到的力矩分别为:

3 交互控制模块的设计与实现

3.1 力反馈控制流程

在虚拟手术力反馈系统控制环节当中, 上位机是核心, 主要负责位置角位移信息读取、场景交互信息计算以及电机信号的发送。首先, 力反馈装置与电机相连接, 当装置运动时带动电机发现运转。编码器将读取到电机所发生的角位移信息通过控制驱动器发送到上位机控制程序, 程序将计算出力反馈所需要的反馈力的大小转化为相应的电信号, 再通过控制器控制电机产生相应的力矩, 因此操作者能感受到力反馈装置的反馈力。图6所示为力反馈控制结构图。

3.2 多控制器通讯结构

力反馈装置的两个操作杆, 共有九个运动信息需要通过传感器采集, 即需要实现多个自由度信息实时采集, 并能驱动多个电机同时工作, 故需要构建通讯网络对各电机进行协调控制。本文采用的瑞士控制器型号为EPOS2 24/5。如图7所示为控制器的CANOpen网络, 选取其中一个控制器作为接口与上位机连接, 其余的控制器通过CAN总线与其连接起来。给每个控制器分配一个固有的CAN-ID, 当CAN Master发送一个信号TX的时候, 控制器可以通过CAN-ID来识辨由上位机发出的控制信号, 最后将信号RX发送回CAN Master。

3.3 通讯接口设计

装置的位置信息发生改变, 应能实时驱动虚拟场景发生相应的变化。为了实现力反馈装置与虚拟场景之间的数据交换, 需要设计它们之间的通讯接口。虚拟膝关节镜手术需要获取7个传感器的数据信号, 包括关节镜的运动信息和持物钳 (如蓝钳) 的运动信息。利用QT软件工具实现软件模块的界面和通讯接口设计。Qt是一个跨平台C++用户界面应用程序开发框架, 它可用于GUI程序开发。如表1所示, 将7个传感器信息映射到QT框架中所设置的7个成员变量。

4 结语

本文通过分析膝关节镜手术操作的自由度要求, 提出了一种五自由度力反馈交互装置的设计方案, 包括机构、传动系统的设计和执行元件的选型。本文还对虚拟手术器械的运动与力反馈装置中各物理执行机构 (关节镜与持物钳) 的运动关系进行量化分析, 并给出了力信号转换的计算方法。在控制模块的设计与实现方面, 通过构建CANopen通讯网络对各电机进行协调控制, 并采用QT开发工具实现了接口的设计。其原型系统已经得到初步的测试和验证, 测试结果表明装置能够满足虚拟膝关节镜手术的力反馈需求。

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虚拟经济的自由性 篇6

虚拟现实简称VR (Virtual Reality) , 是计算机与用户之间的一种更为理想化的人-机界面形式, 它所具有的临境性、交互性、想象性这3个重要特征使其在国防、厂矿设计与规划、建筑设计、工业设计、培训、医学领域都具有很大的应用潜力[1]。

矿产资源的露天开采因其具有生产能力大、劳动效率和回采率高、安全条件好等地下开采所无法比拟的优点而被人们所认同。但是对露天矿区的设计、生产组织、环节配合、设备操作以及安全管理等问题, 还需要使用现代化的计算机技术手段去进行辅助解决, 以达到客观管理、高效便捷和适应新形势的目的[2,3,4]。随着多媒体技术的发展, 用户对自身在虚拟现实系统中的参与性、交互性和视觉立体感受的要求越来越高。因此, 如何更好、更便捷地将设计规划好的虚拟露天矿区蓝图向用户展示, 对设计人员而言是一个棘手的问题。

交互式自由立体视频技术是多媒体研究领域当中的新兴研究热点[5]。该技术可以用很低的计算机资源消耗和系统代价向广泛的用户群提供灵活的人机交互模式、自由的视角选择和全新的三维视觉感受。将交互式自由立体视频用于虚拟现实场景的三维立体显示, 将解决由于设备、软件等因素带来的制约, 可向设计决策人员进行大范围的场景展示。本文尝试将最新的自由立体视频与虚拟现实技术相结合, 设计并实现一种基于自由立体视频的露天矿开采虚拟现实技术的交互与演示系统。首先采用3DS Max和VRMap软件建立了某露天矿区的整体模型, 得到了该矿区在各个角度的虚拟视觉模型;接着将这些虚拟视觉模型按照适合立体显示的条件进行场景渲染和视频图象生成;最后结合虚拟场景的三维显示特性设计并实现了交互式自由立体视频软件, 将虚拟现实场景通过该软件进行展示。

1虚拟露天矿区的实现

露天矿区的虚拟场景建设是一个相当复杂的系统工程, 通过系统分析的方法可以将一个极其复杂、变幻莫测的现场实际系统抽象、提炼成一个简明扼要、反映系统实质的模型。虚拟场景首先需要解决视景建模问题, 利用虚拟环境建模工具或专用的虚拟现实建模语言平台来完成建模。如利用AutoCAD、3DS Max等建模工具建立三维模型, 然后通过OpenGL编程或利用软件VRMap将模型导入视景。本文利用虚拟场景软件VRMap和3DS Max, 针对某露天矿区 (矿区实景如图1所示) 建立了矿区模型, 在建模过程中所采用的层次划分原则与技术路线如图2所示。

对象建模是虚拟现实的核心与基础, 通过建立模型, 在计算机上实现人-机-矿山机器相互关系这一采矿复杂大系统的抽象与描述。经过分析并针对其自身特点将建模对象分为2种类型:一是形状规则、参数固定、可批量制作和重复使用的, 如各类采矿设备;二是形状不规则、变化较大的, 如矿山环境。针对这2种类型的建模对象的各自特点, 应选用不同的建模软件。

(1) 采矿设备

露天采矿设备种类与数量众多, 结构复杂, 主要有电铲、轮斗铲、拉铲、转载机、带式输送机、卡车和排土机等, 设备建模是系统建模的重点。首先进行现场调研, 获取不同种类、不同型号设备的技术规格

和参数, 如拉铲斗容、臂长等等;其次, 了解各设备零部件的连接、相互运动约束关系与自由度。选用3DS Max软件作为建模软件, 以特征建模为主要特点, 实现零部件建模、产品装备等复杂功能。同时该软件与VRMap可进行直接的格式转换, 利于其做场景的最终渲染。

(2) 矿山环境

露天矿区相对与地下矿井有其自身的特点, 台阶、工作面和运输坑道相对规整, 诸如台阶高度、标高和宽度等较为统一。在此利用3DS Max进行虚拟环境建模。首先, 在开采现状图上获得对象特征点的三维坐标, 建立对象物体的几何模型和空间位置;其次, 为了增强虚拟环境的真实感, 应用实际颜色、材质和纹理贴图对地表、黄土、岩石和煤层等进行渲染, 从而建立逼真的矿坑模型。

(3) 环境整合

在相关设备和矿山环境等各部分建模完成之后, 在VRMap软件当中进行整体整合, 将矿坑、设备等模型按照其各自的空间位置定位, 合成场景, 生成露天矿区的虚拟现实环境, 如图3所示。

(4) 漫游路线设计与相机参数设定

漫游方式主要分为3种:① 自动漫游方式, 即按设计者事先设计好的最佳路线和角度, 对虚拟现实场景进行被动式观看;② 查询式漫游方式, 即由用户自行设定一条漫游路径, 然后沿该路径进行漫游;③ 交互式漫游方式, 用户除了可以按自己的意愿选择路径之外, 还可以对三维场景中的物体进行操作。在实际的虚拟场景演示过程中, 如果采用前2种漫游方式, 用户只需要接受场景视觉内容而无需与场景中的实体发生交互。因此, 在演示过程中, 对于这2种漫游方式可以单独把场景的视觉内容提取出来进行演示, 无需通过虚拟现实软件进行漫游。对于第3种交互式的漫游方式, 则可以把视觉内容与实体交互分开处理。视觉内容的演示采用立体的显示方式, 而用户与场景实体之间的交互则通过虚拟现实软件的底层API (application program interface) 函数接口进行调用。为了适合立体显示的需要, 无论采用上面哪种方式进行漫游, 都必须对相机参数的设定有特殊的要求。传统的实景漫游在漫游路线上只放置1台摄像机, 渲染结果是二维的视觉图象, 无法达到立体显示要求。在本文设计的系统的实现过程中, 在所有的漫游路线上均放置了间距为6.5 cm、方向和焦距等参数设置均相同的摄像机对。漫游渲染过程中产生同一漫游路径的2个渲染场景。人的瞳孔距离一般是6.5 cm, 用这个间距的摄像机对拍摄下来的场景才可以进行立体显示。

2基于自由立体视频的露天开采虚拟现实

2.1 可行性分析

自由立体视频技术作为交互式多媒体技术当中的最新研究领域, 引起了MPEG (moving picture expert group) 和JVT (joint video team) 国际视频组织以及广大科研工作者的关注。与虚拟现实技术相比, 自由立体视频的临境性、交互性、想象性是它们之间的共同特征, 但是自由立体视频同时还具有虚拟现实技术所无法比拟的一些优点:

(1) 显示技术:虚拟现实技术对虚拟场景的三维立体显示需要借助头盔式显示器, 其价格昂贵、技术复杂, 不利于一般用户的观看以及演示。自由立体视频只需通过价格非常低廉的偏光眼镜即可观看立体效果。

(2) 显示效果:虚拟现实技术通过渲染场景物体的大小以及相机对焦的拍摄虚实来表现物体与观看者之间的距离与位置, 观看者对物体没有实物感。而自由立体视频技术结合显示技术和人类生理特征, 能使场景从显示屏幕中突出来, 拉近观看者与场景的距离, 使人们能获得如观看立体电影所带来的强烈震撼的立体感受。

(3) 用户的参与性:虚拟现实技术通过头盔式设备和手柄进行人机交互, 设备昂贵, 而且能够参与其中的人数相当有限, 极大地限制了用户的使用范围与积极性。而自由立体视频技术设备价格低廉, 可参与的人数众多, 处于不同角度的人群可以看到其对应不同角度的立体场景。与此同时, 自由立体视频技术在人机交互方面除了可通过手柄交互之外, 观看者还可以通过简单的位置侦测设备 (如摄像头) 自主改变自己的观看角度, 以达到观看场景的角度变化的目的, 其交互性能和范围远远高于传统的虚拟现实显示技术。

(4) 可拓展性:虚拟现实立体场景的观看需要使用特定的设备以及软件, 对用户自身的能力素质和设备处理能力要求非常高。而自由立体视频除了可以进行大范围演示之外, 还可以通过流媒体技术在网络上进行组播与点播, 甚至借用平常的视频播放软件就能使所有接收自由立体视频的观看者自由地沉浸在立体的视觉感受中。

因此, 将自由立体视频技术与虚拟现实技术相结合, 是未来虚拟现实发展的一个趋势。同时, 将自由立体视频技术和虚拟现实技术共同用于露天矿区的设计、开采与管理等各个环节, 将使得露天开采在先期设计、中期开采和后期重建等方面具有很强的可操控性。

2.2 自由立体视频的关键技术

通过VRMap渲染得到的三维虚拟场景的平面图象, 本质上是二维图象, 而且在观看的过程中用户是被动观看、没有可参与性。虽然虚拟场景的搭建具有三维的参数, 但是通过摄像机拍摄下来的图片不能使观看者的肉眼产生立体的感觉。正如前文所讨论的, 可以使用头盔式显示技术来使人产生立体感, 但是这种设备的造价昂贵, 且不利于同时被多用户使用, 同时头盔式显示设备往往较重, 配戴起来不够方便舒适。正是由于传统虚拟现实显示技术在这些方面存在不足, 就使得需要探索新的显示方式和技术, 通过广播电视的立体视频的显示技术来使二维的平面图象在视觉上具有三维的感觉。立体视频的显示技术利用光学作用使平面视频图象中不同的图象部分分别进入人的2只眼睛, 再根据人眼的生理融合作用, 使得对平面图象有立体感。

图4为采用偏光技术的立体投影系统框架图。

计算机系统将通过间距为6.5 cm的双摄像机拍摄到的左、右视点视频图象分别输送到不同的投影设备上, 投影光束通过架设在各自投影仪前面的垂直与水平偏光镜片, 使得显示在金属投影幕上的2幅图象其光波震动方向分别为垂直和水平方向。金属投影幕反射回来的光线通过人眼前面的2个偏光镜片, 使得左眼和右眼分别只能接收对应光波震动方向图片信号。因此, 左、右眼所得到的图象是不同的, 分别对应着左、右摄像机所拍摄的图象内容。左、右眼睛在得到这些不同的视觉信号之后, 通过生理融合作用, 最终在大脑产生了对平面图象的立体感觉。

自由立体视频系统如图5所示。该系统通过多摄像机对场景进行拍摄, 取得多角度的视频数据, 用户通过鼠标、手柄、位置侦测设备以及偏光镜片就可以对场景进行交互式的立体观看, 还可以在二维显示与三维显示之间进行灵活的切换。

2.3 交互式自由立体视频软件系统

本文根据露天矿区设计的具体情况, 结合虚拟现实三维立体显示对交互式、沉浸感的要求, 将交互式自由立体视频软件系统的设计分为视频播放控制、视频视角控制和视频视觉控制3个主要模块, 如图6所示, 在Visual C++6.0开发平台上设计并开发了自由立体视频软件系统。

图7为该系统的具体运行界面。软件系统的显示窗口由顶端的微缩导航窗口、中间的当前视点主显示窗口、用户位置监控窗口和操作面板构成。

(1) 操作面板:

由3个部分构成:第一部分用于提供普通的视频播放软件操作功能, 如快进、快退、暂停、启动等;第二部分提供手动的视点切换功能, 允许用户利用按钮或者滑动条来进行视点切换, 让用户自主选择其喜爱或者感兴趣的观看视角, 用户可以通过显示界面上方的导航界面, 知道自己目前所处于的具体视角位置, 进而通过手动操作的方式进行视点切换;第三部分用于文件和视觉效果操作, 有进行二维显示和三维显示之间切换的功能选项。

(2) 用户位置监控窗口:

该窗口采集监控摄像头返回的用户位置信息。结合人脸识别技术, 利用摄像头检测观看者在监控范围内的具体位置。当观看者左右移动时, 表示观看视角发生变化, 通过现实空间坐标与虚拟空间坐标的转换关系, 将观看者的位置转换为虚拟场景中的视角坐标, 进而通过虚拟空间坐标关系把适合该坐标的场景反馈给观看者;当观看者前后移动时, 用户位置监控窗口中的人脸面积会发生变化, 通过计算该面积, 可得到观看者在前后坐标轴上移动的距离, 接着通过现实空间坐标和虚拟空间坐标的转换关系, 换算出观看者的移动距离, 并向观看者发送适合该距离观看的虚拟场景。因此, 当观看者左右移动、前后移动时, 监控窗口都能准确地捕获并做出判断, 进而将这些信息反馈到软件系统进行视点及场景的合理调整。

(3) 主显示窗:

该窗口显示用户所选择的当前视点内容和图象。当用户选择二维显示时, 该窗口只显示摄像机对当中左边摄像机所拍摄的内容;而当用户选择三维显示时, 主显示窗将同时显示摄像机对的2个摄像机拍摄的内容。

(4) 微缩导航窗口:

显示界面上方为微缩导航窗口。通过微缩导航窗口, 用户可以方便地知道当前视点左右两边还有多少视点可以进行切换, 以及这些视点所能看到的内容是什么。通常情况下, 因为对未知场景的好奇, 观看者的观看行为和心理会让其反复不停地切换视点, 从而增加计算机系统的开销。当用户知道其目前所观看的视点附近所能看到的内容之后, 就会减少无谓的视点切换次数。这样既方便了用户, 同时也降低了系统资源的消耗。对主显示窗口所显示的当前视点, 在导航窗口中予以亮化显示;对非当前视点图象予以暗化显示。这样, 用户就可以方便地知道自己当前所观看的视点以及周边视点情况。

3结语

交互式自由立体视频技术是多媒体研究领域当中的新兴研究热点。结合采矿学、计算机技术等, 借助3DS和VRMap等计算机软件, 本文尝试将最新的自由立体视频与虚拟现实技术相结合, 设计并实现了一种基于自由立体视频的露天矿开采虚拟现实技术的交互与演示系统, 该系统具有理论上的可行性和现实的可操作性, 具有交互性好、用户参与性高等特点。交互式自由立体视频技术的研究开发使人们更加深刻地了解实际矿业工作的环境, 进行风险预测, 对提高煤矿安全生产、系统优化设计等具有非常实用的价值。所以, 基于自由立体视频的虚拟现实技术必将广泛应用于生态重建、矿井安全、工作面生产工艺以及矿山环境的风险评价等生产领域。

摘要：文章结合最新的交互式自由立体视频技术与露天开采虚拟现实技术, 设计并实现了一种基于自由立体视频的露天矿开采虚拟现实技术的交互与演示系统。文章利用3DS Max和VRMap软件建立了某露天矿区的虚拟视觉模型, 并将这些虚拟视觉模型按照适合立体显示的条件进行场景渲染和视频图象生成, 最后结合虚拟场景的三维显示特性设计了交互式自由立体视频软件, 通过该软件展示了虚拟现实场景。该系统克服了传统虚拟现实演示的局限性, 用较低的成本支持更多的用户进行参与和交互, 同时也具有较强的环境拓展性。

关键词：露天矿,虚拟现实,自由立体视频,人机交互

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