现实技术

现实技术（共12篇）

现实技术 篇1

1 引言

由Terrance E.Boult提出的远程现实(Remote Reality,RR)具有重要的应用前景,它由全景摄像机、视频采集/传输系统、遥控车、头盔显示器等组成[1,2,3]。远程现实系统通过全景成像和头盔显示器提供一个沉浸式的远程环境,让用户具有身临其境的感觉,并且用户利用头盔中的姿态跟踪器可以在全景摄像机的半球形视野中自然地环顾。因此远程现实提供了直观的视频界面,具有不需要对环境“建立模型”的重要优点,但是与传统的虚拟现实相比,远程现实中的人机交互较少、信息单一。文献[4-5]把远程现实用于无人直升机遥控当中,用覆盖的文字和图标信息对图像界面进行“增强”,提高了情景意识、增加了多种辅助信息。

本文设计了基于移动机器人的远程现实系统,辅助机器人遥操作,以进行危险环境中的监控、探测等任务。然而,远程移动机器人的遥操作系统面临的主要问题是落后的人机交互技术。主要表现在以下几个方面:

1)全景图像中心的摄像头投影遮挡了机器人,对视觉效果产生很大影响;在展开图像中只能看到机器人的前端部分,并有很大变形,使得操作人员无法观察到机器人的整体位置。

2)只有单一的视频图像界面,操作人员难以准确获得移动机器人的各种状态信息,如机器人的方向、运动速度等。

3)基地控制站和远程机器人之间的通讯大时延的影响,操作信号和视觉信号容易失去因果联系,从而造成误操作。

近年来兴起的增强现实(Augmented Reality,AR)技术则可以很好地解决上述问题,而其中的关键之一是对虚拟物体进行准确注册。文献[6]提出了一种基于视觉的增强现实三维注册算法,但该算法仅适用于普通摄像机。本文根据三维注册的原理,推导了双曲面全景成像中的注册算法。将增强现实技术应用到远程现实系统中,把两者有机结合起来组成增强远程现实(Augmented Remote Reality,ARR),应用于展开的图像界面当中,从而改善了人机控制界面的视觉感官效果、增加了辅助信息、提高了人机交互能力。

2 系统总体结构

实验中的移动机器人如图1所示,车载控制系统基于PC104而设计,结合全景摄像机组成远程现实系统,其总体结构如图2所示。基地操作端系统分为:人机交互、图形生成、视频融合、图像显示、无线通讯等功能模块;远程机器人端分为:全景视频信息采集、测距与电机控制、无线通讯等功能模块。全景摄像机固定在机器人的顶部,对周围360°范围的场景进行采集。遥控计算机和PC104之间通过无线局域网(802.11b/g)进行通信。

在操作端,操作者通过键盘、鼠标等人机交互设备发出命令,这些控制命令一方面通过通讯环节送往远端的机器人系统,另一方面直接控制交互界面中的虚拟机器人系统,通过预测仿真系统可以看到实时的操作结果。通过无线通讯,现场的视频图像信息、机器人的运动状态信息都可以反馈到操作端。操作者可以根据需要选择传送全局视频图像还是局部的视频图像。视频图像有两个用处,一是给操作者提供监控信息,二是用来和虚拟仿真模型进行融合。

3 全景成像中增强现实的注册算法

全景成像技术利用光学的反射原理来扩大视觉系统的视野,只用一台摄像机就可观察到机器人周围360°内的全景环境[7]。文献[6]提出了一种基于计算机视觉的增强现实三维注册算法,但该算法是基于普通摄像机的,并不适用于全景摄像机。

3.1 增强现实的三维注册原理

为了说明三维注册算法的原理,这里采用4个坐标系统来进行描述,如图3所示,xwywzw是绝对空间坐标系(真实空间坐标系);xmymzm表示虚拟空间坐标系,此坐标系用来对所添加的虚拟物体进行几何描述;xyz表示观察空间坐标系(摄像机坐标系);uv是一个二维坐标系,表示投影图像平面坐标系,此坐标系的oz轴与观察者视线方向重合。

由于所需要添加的虚拟物体在真实空间坐标系中的方位是由系统要完成的功能所决定的,即虚拟空间坐标系xmymzm与真实空间坐标系xwywzw的关系是已知的,所以虚拟空间坐标系xmymzm中三维虚拟物体的几何描述(xm,ym,zm)可以变换为真实空间坐标系xwywzw中的几何描述(xw,yw,zw):

上式中A是两个坐标系之间已知的变换知阵。

如果能够求出真实空间坐标系xwywzw与观察空间坐标系xyz之间的变换矩阵B,就可以将虚拟物体坐标系中三维虚拟物体的几何描述(xm,ym,zm)变换为观察空间坐标系中的几何描述(x,y,z):

此时,再将观察空间坐标系中的虚拟物体投影到图像平面坐标系uv中,就完成了增强现实系统的三维注册。

3.2 双曲面全景成像中三维虚拟物体的注册

完成了虚拟空间坐标系xmymzm到观察空间坐标系xyz的转换后,下一步就是将虚拟物体投影到像平面坐标系中。如图4所示,由于双曲面为旋转对称结构,只须在二维空间以虚拟相机投影中心F′为原点建立直角坐标系,双曲面反射镜的面形公式为[8]

在极坐标系中:

双曲面面形公式为

虚拟物体上的一点O在观察空间坐标系(xyzF′)中的坐标为(xO,yO,zO),虚拟物体的投影注册就是要先计算出O点在像平面坐标系中的坐标Q(tQ,zQ),即求Q(xQ,yQ)。

空间物点O的直角坐标为(tO,zO),入射光线OP与竖直方向的夹角为θ=arctan(tO/zO),由式(5)得到该光线与双曲面的交点P坐标ρ。代入式(4)得到P点的直角坐标(tP,zP),又摄像头投影中心F的坐标为(0,2c),设反射光线与竖直方向夹角为β,其正切为

将式(5)代入并整理得到

在实际像平面内,光线的落点为Q,其横坐标为

在三维空间,入射光线和反射光线具有相等的方位角。将入射、反射光线投影到成像平面内(见图5),物点O的投影点O′坐标为(xO,yO),像点Q坐标为(xQ,yQ):

所以已知物点O的观察空间坐标系中的坐标(xO,yO,zO),由式(7)~(11)可以确定像点Q的坐标(xQ,yQ)。这样,就完成了对虚拟物体的注册。

3.3 三维注册的实验结果

图6是远程现实中的一个全景图像,可以看出,中心的摄像头遮挡了机器人,对视觉效果产生很大影响。因此,采用3DS MAX和Open GL技术构造一个虚拟的移动机器人(如图7所示),然后在机器人上取几个标志点,根据标志点在摄像机观察空间中的位置,利用上一节推导的三维注册算法对虚拟移动机人在全景图像中进行注册,其结果如图8所示。

从图8可以看出真实的视频和虚拟的三维机器人的融合效果比较令人满意,两者之间能正确对位。经AR注册后明显改善了视觉效果,基本消除了中间的摄像头投影;通过将现场返回的视频图像和预测的虚拟模型进行动态的融合,还可以克服时延的影响,提高操作的精度和效率。

4 基于增强远程现实的人机界面

图8所示的环形图不太符合人的观察习惯,所以直接以图8为人机交互界面并不合适,需要把全方位图像按360º展开,恢复成一个矩形柱面全景图像。展开目的有两个:一是提供更加直观的人机交互界面,二是为了后续图像处理中一些算法能够正确、方便的应用。本文使用一种快速的近似展开算法[9],如图9所示,设圆形图的圆心O坐标为(x0,y0),展开的矩形图左下角原点坐标O1(0,0),矩形图中任意一点P(x,y)所对应的点在圆形图中的坐标为(x1,y1),展开后的右图的宽度等于左图中虚线所示的圆的周长。下面我们需要求的是(x,y)和(x1,y1)的对应关系。根据几何关系可以得到如下公式:

利用式(12)~(15)对图6进行展开,其结果如图10所示。然后再结合增强现实技术,组成增强远程现实(Augmented Remote Reality,ARR),应用于展开的图像界面当中,并利用图像拼接技术提供机器人周围的虚拟背景。此外,在界面中还叠加了一些文字和图标信息,如机器人的东南西北方向、运动速度、行走里程等基本的导航与控制信息,其中的矩形框为对前方运动目标的锁定位置。采用增强远程现实获得的屏幕场景效果图如图11所示,与图10相比,明显改善了人机控制界面的视觉感官效果、提高了人机交互能力、增加了信息量。

5 结论

采用移动机器人作为远程现实技术的新载体,将增强现实技术与远程现实系统相结合,开发研制了基于移动机器人的增强远程现实系统。本文根据三维注册的原理,推导了双曲面全景成像中基于视觉的三维注册算法,其实验效果表明,在全景视觉中实现增强现实系统是完全可行的。为了提供更加直观的人机交互界面,我们把增强远程现实应用于全景视觉的展开图像中,从而改善了人机控制界面的视觉感官效果、提高了人机交互能力、增加了信息量。增强现实技术在远程现实上的开发和应用不仅拓宽了增强现实技术的应用领域和范围,而且为远程现实的功能扩展提供了崭新方向。两者结合组成的增强远程现实系统能够在机器人摇操作、智能监控、危险环境中的监视与探测、以及无人车和无人机导航等军事领域中得到广泛的应用。

摘要：设计了基于移动机器人的远程现实系统,辅助机器人遥操作。为提高人机交互能力,把增强现实技术应用到远程现实当中,根据增强现实中三维注册的原理,推导了双曲面全景成像中基于视觉的注册算法,实现了三维虚拟机器人在全景图像中的注册定位。为了提供更加直观的人机交互界面,采用一种快速算法把圆形全景图进行近似的柱面展开,并将“增强远程现实”应用于展开的图像界面中。实验结果表明,增强远程现实改善了场景的视觉感官效果、增加了辅助信息、提高了人机交互能力。

关键词：移动机器人,增强现实,远程现实,全景图像,三维注册

参考文献

[1]Boult T,Qian C,Yin W,et al.Applications of omnidirectional imaging:Multi-body tracking and remote reality[C]//Proceedings Fourth IEEE Workshop on Applications of Computer Vision.Los Alamitos,CA,USA:IEEE Computer Society,1998:242-243.

[2]Boult T E.Remote Reality Demonstration[C]//Proceedings of IEEE Conference on Compute Vision and Pattern Recognition.Santa Barbara,CA,USA:IEEE,1998:966-966.

[3]Boult T E.Remote Reality via Omnidirectional Imaging[J].DARPA Image Understanding Workshop,1998,12:1049-1052.

[4]Masanao Koeda,Yoshio Matsumoto,Tsukasa Ogasawara.Annotation-based Assistance System for Unmanned Helicopter with Wearable Augmented Reality Environment[C]//Third IEEE and ACM International Symposium on Mixed and Augmented Reality.Los Alamitos,CA,USA:IEEE Computer Society,2004:288-289.

[5]Masanao Koeda,Yoshio Matsumoto,Tsukasa Ogasawara.Annotation-based Rescue Assistance System for Teleoperated Unmanned Helicopter with Wearable Augmented Reality Environment[C]//2005IEEE International Workshop on Safety,Security and Rescue Robots.Piscataway,USA:IEEE Computer Society,2005:120-124.

[6]施琦,王涌天,陈靖.一种基于视觉的增强现实三维注册算法[J].中国图象图形学报,2002,7(7):679-683.SHI Qi,WANG Yong-tian,CHENG Jing.Vision-Based Algorithm for Augmented Reality Registration[J].Journal of Image and Graphics,2002,7(7):679-683.

[7]曾吉勇,苏显渝.折反射全景成像系统[J].激光杂志,2004,25(6):62-64.ZENG Ji-yong,SU Xian-yu.Catadioptric Omnidirectional Imaging System[J].Laser Journal,2004,25(6):62-64.

[8]曾吉勇,苏显渝.双曲面折反射全景成像系统[J].光学学报,2003,23(9):1138-1142.ZENG Ji-yong,SU Xian-yu.Hyperboloidal Catadioptric Omnidirectional Imaging System[J].Acta Optica Sinica,2003,23(9):1138-1142.

[9]Grassi Jr,Okamoto Jr.Development of an omnidirectional vision system[J].Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering,2006,28(1):58-68.

现实技术 篇2

专业：自动化

学号：20091336069

姓名：李璐

摘要

随着科技的进步，虚拟现实技术（VR技术）越来越体现出它的应用价值，在气象、军事、医疗等各个领域都出现了虚拟现实技术应用场合。本文分成四个部分，按顺序分别介绍了虚拟现实技术在大气粉尘扩散中的应用、虚拟现实技术在电视背景以及散打运动中的应用以及自己本学期学习虚拟现实技术的心得体会。

关键词： 虚拟现实技术

天气预报

军事应用

医学 心得体会

⒈ 虚拟现实技术在大气粉尘扩散中的应用。

虚拟现实技术可以建立三维场景，立体直观的现实出粉尘扩散的三维动态场景。为了建立粉尘动态扩散模型，本文以相关数学模型为基础，采用OpenGL开发了可精确地调整流场参数和观察视角的粉尘扩散三维动态场景，以及重力风速影响和射流作用下粉尘扩散的三维场景，该方法为更好的掌握粉尘扩散规律，提供处理预防措施。

1.1.粉尘扩散模型

点源粉尘在大气中的扩散模型是建立虚拟场景的核心，其扩散过程受到气流状态、粉尘理化性质、粒子的气溶胶特性等影响。由于因素较多，情况复杂，模型常以某种假设为前提，在各方向同性物质中，符合费克定律，即穿过单位面积的扩散物质的迁移速度与该面的浓度递减成正比【2】：

FDCCx

（1）

2C2C2CD

（2）

222tyzx

1.2粉尘扩散在虚拟场景中的实现

针对粉尘在大气中的扩散过程，以数学模型为基础，采用桌面VR系统，构建了粉尘颗粒在气流中扩散的三维场景，用户通过键盘、鼠标、显示器等标准输入输出设备与系统进行交互。下图分别给出了粉尘点源在无风不考虑重力影响与有风考虑重力影响下的图像。

由于建立的场景以科学计算和粒子系统为主，场景采用OpenGL开发，编程语言采用VC，建立的虚拟场景为三维场景，采用OpenGL视角变换技术，可以通过键盘和鼠标拖动方式来对场景进行三维旋转、移动和缩放等操作，让人们从不同的视角来观察粉尘颗粒在气流中的扩散过程，除此之外，建立的场景以模型为基础，可以通过改变参数来对虚拟场景进行变化。

除此应用之外，虚拟现实技术在气象中的其他领域也有广泛的应用。比如说在天气预报当中，通过虚拟三维场景模拟出大气气流以及气压场的变化，从而可以很好的预测分析出大气气象要素的变化情况，为天气预报提供精确可靠的信息。在气象科普知识当中，通过VR技术建立气象小游戏，让群众可以通过三维场景构建的气象小游戏来了解到大气科普知识。

2.虚拟现实技术在其他领域的一些应用。

2.1．VR技术在电视节目背景中的应用

计算机、多媒体技术的飞速发展，带动了虚拟现实技术的不断改进，在近年来的各个领域影响和改变着人们原先固有的思维。传统的电视节目背景需要根据节目的不同需求来进行布置，实背景搭建和拆卸需要投入大量的人力、物力，不仅增加了节目组的成本，还会因为其使用寿命和使用风格的限制导致现实中节目背景的使用周期比较短、需要更替的频率比较频繁，造成大量不必要的浪费，而通过虚拟现实技术建立的三维虚拟场景可以解决这些问题。

实现场景虚拟化可以按照如下的步骤来进行：

  还原实际场景中的蓝箱，设定虚拟摄像机。

建立蓝箱的目的是为了建立一个虚拟场景和现实之间的一个在真实的大小尺寸和距离上可以进行对照的参照物，为场景设计提供尺寸和位置上的依据，接下来就可以围绕虚拟蓝箱进行模型的搭建了。

2.2.虚拟现实技术在武术散打中的应用

散手作为中华武术的一个分支，以其“远踢、近打、贴身摔”的独特技法名扬世界武坛。近年来，随着各国的挑战赛，使散打运动不断发展，现在结合虚拟现实技术可以很好的训练散打人员的动作技术，为研究和提高运动员的技术、战术训练水平提供了一定的理论依据和方法。

虚拟现实技术在散手运动中的运用研究：  散手运动训练场景的生产：使用Vega生产虚拟现实场景，Vega是美国Multigen-Paradigm公司生产的用于虚拟现实、实时场景仿真、声音仿真以及其他可视化领域的应用软件。该系统制造出虚拟综合训练或者比赛的场景，给运动员真实的比赛的环境，这样可以减少比赛中的由于紧张而引起的失误，同时增强运 动员在比赛中的自信心。

运用动作捕捉技术（Motion capture）建立散手动作数据库：散手运动员穿上数据衣或者在关键部位设置跟踪器，让运动员将散手动作一一演练，由动作捕捉系统

【2】 捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后生产数据库中数据，加上视频资料的采集以及现场拍摄的方式，收集了大量有关散手的视频信息，利用VideoStudio将各种散手的技术动作特征单元提取出来，将所有的数据分类建立多个动作数据库，来调整控制虚拟人的运动。

虚拟现实中虚拟人的建立：利用3Dsmax、maya等三维动画软件制作出三维虚拟人物模型，在计算机表示的空间中生成逼真的三维虚拟人，虚拟人是人在计算机生成空间的几何特征和行为特征的体现。

 散手对练系统的生成。

2.3虚拟现实技术在中西医当中的应用

在中医药院校中，传统的教学方法是以课堂教学为主，再结合挂图、模型、标本、人体等辅助教学工具进行教学，并配以费用较高的动物实验、尸体解剖来加深学生的理解。由于医学领域与人类有着密切的、重要的和特殊 的关系，在这个领域里，人与人之间或人与现实之间的交互方式受一定的条件限制。虚拟现实技术的引入，能从根本上降低教学成本，减少危险性，激发学生的学习兴趣和主观能动性、提高教学质量、弥补教学条件的不足。

2.3.1中医远程脉诊系统

作为传统医学的瑰宝，中医的诊断有其 自身特点，诊断时仅需要望、闻、问、切，在这四诊中切脉往往是中医看病定性时最重要的依据。尽管中医的脉象诊断相对简单，但由于过多依赖医生的经验和感觉，再加上不同的中医对于不同脉象的定性都不尽相同，往往给人以玄妙奠测的印象。虽然历代医家发微解难，但 由于 “脉理精微，其体难辨”，仍难免 “在心易了，指下难明”，长期以来影响着脉学的传授和发展。应用虚拟现实技术的仿真技术的优势，能对客观系统的本质属性进行抽象和重演，因此可以使医生和患者在中医远程脉诊时获得如同身临其境的感受，这使中医远程医疗、虚拟社区医院等成为可能，结合数据挖掘技术，可以进一步生成脉诊专家数据库系统，有效地促进中医脉诊科学化和客观化。中医远程脉诊系统由场景生成子系统、声音生成子系统脉象探测子系统、脉象处理子系统、实时控制子系统、信号传输子系统和专家决策子系统等功能基本子系统组成，构成了基于虚拟现实技术的可调闭环远程脉诊系统。其中，场景生成子系统合成医生和病人的脉诊场景环境；声音生成子系统实现医生和病人的病情问讯功能；脉象探测子系统包括脉诊仿真器和脉诊探测器两部分，医生和病人分别通过脉诊仿真器和脉诊探测器进行脉象感应和探测；实时控制子系统实现医生和病人的切脉过程实时互动；脉象处理子系统实现脉象信号的处理与分类 ；信号传输子系统实现视频数据、音频数据、控制数据、脉象数据和诊断数据的信号传输；专家决策子系统辅助医生和病人进行病情决策和评估。

2.3.2数字化虚拟人体和微观物质的虚拟

数字化虚拟人体是指将人体结构数字化，通过计算机技术和图像处理技术，在电脑屏幕上 出现一个看似真实的模拟人体，再进一步将人体功能性的研究成果加以数字化，由信息技术将其转变为电脑的语言符号，赋加到这个人体形态框架上。经过虚拟现实技术的交叉融合，通过操作者的调控，这个 “虚拟人”将能模仿真人做出各种各样的反应

2.3.3虚拟手术模拟

虚拟手术系统是专门用来对手术全过程进行仿真的虚拟现实应用系统，主要包括虚拟建模、医学数据的可视化、人体组织器官的应力形变仿真、传感与反馈、高速图形显示与图像处理等几部分。虚拟手术的模拟主要应用于复杂手术过程的规划、演练及预测，指导手术进行。学生可以在计算机产生的三维虚拟手术环境中，利用虚拟手术器械进行相关的虚拟手术流程，应对各种突发情况，具有可避免手术失误、缩短培训时间、节约实训费用、降低手术风险、减少病人损伤、提高手术成功率等多项传统实训教学无法比拟的优势。

虚拟现实技术应用领域十分的广泛，除了上述的两个场景之外，在、军事演习【4】、土木 工程 【5】等等领域均有广阔的应用前景。

3.学习虚拟现实技术之后，我的体会与收获

本学期在刘佳老师的课程指导下，我学习而来虚拟现实技术这门很有前途的课程，在学习的过程中，我发现虚拟现实技术是一项新起的很有发展潜力的技术，现在正式起步发展阶段，在各个领域已经有了很好的应用，我觉得以后的社会发展离不开虚拟现实技术，正如我们现在的社会离不开因特网一样。下面我就说一下自己对于虚拟现实技术的认识以及感想。

随着网络通讯技术的迅猛发展．虚拟现实技术的优势越发明显，在某种意义上说它将改变人们的思维方式，甚至会改变人们对世界、自己、空间和时间的看法。它是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。利用它，我们可以建立真正的远程教室，在这间教室中我们可以和来自五湖四海的朋友们一同学习、讨论、游戏，就像在现实生活中一样。使用网络计算机及其相关的三维设备，我们的工作、生活、娱乐将更加有情趣。虚拟现实技术是本世纪发展的重要技术之一，作为一门科学和艺术将会不断走向成熟．在各行各业中将得到广泛应用，并发挥神奇的作用，二十一世纪将是虚拟现实技术的时代。

本学期学习内容讲的是虚拟现实技术。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者身临其境，可以及时、没有限制的观察三度空间内的事物。这段对虚拟现实的定义我最有感触的就是“可以及时、没有限制的观察三度空间内的事物”在不面对面的教学和相处过程中，大家只能凭借声音和文字去感受对方，这样似乎一切都变美好了。而关于虚拟教学这些优点也让我颇为赞同比如弥补远程教学条件的不足，避免真实实验或操作所带来的各种危险。这些优点也让我更深刻地去思考或许这种教学方式不单单是一种潮流，在更完善的技术发展过程中会有更多凸显 优点，我要拭目以待。

作为一名即将毕业的大四学生，能够在毕业前学到一门新的技术，感到很充实。虚拟现实技术作为一门新的技术，在未来的发展中会体现出更大的价值，比如拿游戏来说，应用虚拟的三维场景设计出游戏场景，让玩家可以很好的亲临其境，利用VR桌面系统可以很好的提高交互性，让玩家彻底的放松自己。现实的世界纷繁复杂，对于一个未开发的产品设计或者一个新的理念，甚至一幢设计中的建筑，我们都可以采用虚拟现实技术建立它的三维场景，当你需要推销你的楼盘时，你可以给你的楼盘建一个虚拟漫游场景，让没有进去过的人同样可以很好的领略到您的建筑的不同风格，促进购买者的兴趣，发现价值，当公司开会，您有一个好的产品设计理念时候，您可以利用虚拟现实技术创作一个您想要设计的产品原型，在公司部门的例行会议上展示新的理念产品。总之，这学期学习的虚拟现实技术是一门实用的新型的有前途的技术，在未来的科技、生活、工业等领域都会发生革命性的变化。

参考文献

【1】柳静默，陈宝智，王金波.《虚拟现实及其在粉尘扩散中的应用》.中国安全科学学报.Vol.10 No.6 【2】章海晨.《虚拟现实技术在散打运动中的应用研究》.搏击武术科学.2012.8 【3】宋清华，李静.《虚拟场景在电视节目背景中的应用》.Media Time 2012.12 【4】郑童.《浅谈土木工程中的虚拟现实技术》.工程技术.P175 【5】李湘德，彭斌.《虚拟现实技术发展综述》.创新论坛.2004.V25

现实技术 篇3

这是专为虚拟现实行业量身订做的展览会，参展范围为四部分，虚拟现实硬件设备及配件、虚拟现实系统、虚拟现实技术、虚拟现实软件，并邀请来自谷歌、华为、HTC、3glasses、暴风魔镜、大朋、映墨、超级队长、掌网科技、携创科技等企业及高校教育、医疗、房地产、家装、影视、旅游、培训、工业仿真、游戏、投资等企业出席。下面我们就一起来看看有哪些吸引眼球的产品。

. 龙星人VR

龙星人VR是一款全新概念的儿童娱乐教育设备，它采用时下最具想象力与沉浸感的VR技术，结合先进的教育娱乐理念，提供儿童一个快乐成长的虚拟现实世界，带给儿童一个超乎想象的奇幻之旅。儿童VR眼镜，研发可以适合儿童佩戴的三星VR眼镜，同时在此通过VR虚拟现实的基础上来代替家长们睡前给孩子讲故事，促进儿童的睡眠。

. 专业VR相机DETU F4

创业团队浙江得图网络有限公司在杭州发布首款专业VR相机DETU F4。该相机采用四镜头技术，可以拍摄全景照片，进行全景视频直播。

. Q7S智能定位手表

此款智能手表具备了蓝牙拍照、计步、睡眠监测、实时GPRS定位、电话本、电话、SMS、MMS、时间同步、通话同步、音乐播放、时间设置、QQ、微信、闹钟（还有无声闹钟）、秒表、可插SIM卡、拍照和遥控拍照等功能。

. 宝莱特好孕100女士体温计

宝莱特推出了全球首款女士用智能体温计，其可以通过测量女性体温从而精准计算女性排卵期等生理周期，达到最好的怀孕效果。

. 华为TalkBand B3

华为TalkBand B3是一款智能的手环，采用人体工学设计，依然采用可分离设计，主体拆下后可当作蓝牙使用，支持直接通话，同时音量提升25%、降噪效果提升80%。华为TalkBand B3支持来电通知以及蓝牙通话功能，将手环和您的手机配对连接之后，当手机来电话时，手环会震动提醒，同时屏幕上会显示来电号码，如果想接听电话，需要同时按下手环主体下部的两个按键，当手环主体和底托分离时，电话就会自动接听，用户只需要将它直接戴在耳朵上就可以进行通话。

. 3Glasses蓝珀S1

3Glasses此次推出了为VR消费者而生的新品蓝珀S1，性能参数诱人。双眼超2K的高清画质、358g机身、最高可达120Hz的刷新率为用户带来极佳的沉浸感和舒适感。除此之外，蓝珀S1的LCD屏也成为吸引眼球的一大亮点，高分辨（2880x1440）、高PPI（704PPI）、高清晰、高亮度、高色彩还原度，在保证用户体验到优质视觉效果的同时，还拥有着低余晖的特性以及去蓝光护眼技术。

. DETU Sphere 800

DETU Sphere 800是由浙江得图网络有限公司倾力打造的一款真正意义上的单镜头全景相机，在360°x240°的视角里面，让你尽情玩转最时髦最实用的数码潮宝。它是运动的好拍档，轻巧的身躯、便捷的携带会让你的血脉偾张为之所动，打破传统相机时空与人物对立的界限。它是行车的好帮手，既可如一个时尚装饰品点缀你的车头空间，又可似一个全方位的安全卫士为你保驾护航，全景式记录你的每一次行程，无死角的影像画面，让一切毫无悬念。

. VR摄像机

深圳领潮电子科技推出了它们旗下首款VR摄像机，其可以通过联动手机进行VR视频拍摄，非常适合追求科技前沿的IT消费者。

. 酷达迷你智能手机

酷达迷你智能手机功能十分强大，在定位技术上采用全球最先进的三模智能定位技术，集GPS+WIFI+LBS定位为一体，真正实现实时超高精度定位，随时了解孩子的位置信息；同时配合其轨迹重现，电子围栏等功能，让家长更能实时知悉孩子的活动范围等情况；而新增的远程听音功能，能让家长随时监听周围的环境，及时了解孩子动态以及孩子所处环境是否安全，而又不打扰孩子的正常玩耍。

. 千幻魔镜小苍

千幻魔镜小苍是一款VR眼镜盒，其物距调节旋钮在侧面。当你是近视眼的时候，可以通过改变物距来看清屏幕。此外，其还配备了专用的手机游戏手柄，让你可以通过VR技术畅玩手机游戏。

. 威阿科技3D头戴式显示器

深圳威阿科技有限公司是一家致力于虚拟现实3D头戴式显示器研发设计、生产、销售于一体的高科技企业。其致力于将之前同军方合作的产品进行成本控制和技术改进以达到民用级别，让大众消费者也可以更快地体验到出色VR技术和VR产品。

. 超级队长VR体验平台

本次超级队长超500m2的跨界体验平台“Mix[V]互动体验街”正式面世，融合VR、AR、轻餐饮及社交于一体，相对于线下VR体验店而言是全国首家，也是全国有且仅有实力最强，应用面积最大，体验项目最齐全的一家。

. THL 艾心

糖葫芦这款新产品在设计上颠覆了传统智能穿戴设备的外型观念，更加注重便携式的用户体验。“艾心”的设计有别于此前推出的H-one手表，由手表款式改换为更为小巧便携的手握式。配以白金两色的经典混色外壳，整体外观类似于某个品牌的车钥匙，轻薄的同时还具备抗摔、抗压能力。

. 银河幻影VR乐园

银河幻影是国内第一家以虚拟现实互动娱乐为主题的VR乐园品牌，在国内已火爆开店超1，000家，并成功落地欧美、中东、非洲、东南亚等几十个国家和地区，是在VR线下体验领域名副其实的“第一品牌”。

增强现实技术 篇4

随着模式识别技术和传感器技术的发展, 在使用增强现实有关的应用的时候可以通过数据手套、定位系统、视频标记或者是肢体语言各个方式来做到与虚拟物体结合。在不久之前, 一只“3D小熊”忽然在网络爆火, 这个软件的神奇之处在于3D小熊看上去是栩栩如生的浮现在你的手机屏幕上跳舞, 其实它利用摄像头, 传感器, 实时计算和匹配技术, 将真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或空间而同时存在, 从而让用户身临其境地对产品进行模拟使用, 或者将现实生活与虚拟世界进行完美结合。这就是运用了AR技术的app应用, 让客户从视觉上感受到小熊从手机屏幕上蹦出来, 将虚拟内容与现实的场景结合。除此以外, 宜家家私的家居指南, 也都是运用AR技术, 将虚拟的家具放到现实生活中, 让客户判断家具是否合适。

虽然很多人都是在最近几年才听说过增强现实技术或者使用过增强现实的应用, 但是其实增强现实技术其实与虚拟现实技术 (Virtual Reality, 简称VR) 几乎同时出现的 (虚拟现实是由美国VPL公司创建人拉尼尔 (Jaron Lanier) 在20世纪80年代初提出的, 具体内涵是:综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备, 在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术) 。在1968年时图形学先驱Sutherland制作的第一头盔式显示器就是透射式, 而非完全沉浸式的, 可以作为AR设备来使用。早就在20世纪90年代初期, 波音公司的Tom Caudell在和同事设计的一个辅助布线系统中提出了“增强现实” (Augmented Reality, 简称AR) 这个名词。

之后相继出现了很多与增强现实有关的应用系统, 他们多数是在医疗、制造与维修、机器人动作路径的规划、娱乐和军事等几个方面。例如, 增强现实技术是辅助医疗的一种重要手段, 在医学领域得到广泛应用, 它可作为一种可视化的手术辅助工具, 用图像来指导外科手术的完成, 协助医生在可视化环境下精确完成手术, 赋予医生“透视功能”, 使医生更加具体地了解病人体内的情况从而确定手术的精确位置。

在2015IDF技术峰会上, 英特尔表示将在AR领域同谷歌展开合作, 意味着增强现实技术即将成为一种吃香的技术。从目前来看, 主流的增强现实产品分为以下几类。头戴式设备, 比如谷歌眼镜以及即将发布的Baidu Eye;手持类设备, 从手持投影仪到智能移动终端均可归为此类, 不少人看到了在广告、游戏、O2O等方面的潜力;第三类就是空间显示设备, 桌面显示器是最常见的一种, 车用HUD和全息投影仪的场景也被广泛看好。

在未来的世界里, 增强现实技术或许可以改变我们的生活习惯, 在教育, 在考古, 在医学, 在建筑等方面可以很好地运用到AR技术来方便人类的生活。想象一下, 如果将AR技术运用在教育领域中, 在课室里, 许许多多的地形地貌可以一一地被投影在学生的面前, 让学生对知识的印象加深, 从而提高学习效率, 将图片立体化, 进而增加学生们阅读的互动性和趣味性, 还能更好地培养学生对学习的兴趣。如果将AR技术运用在游戏开发领域中, 玩家可以将游戏搬到现实场景中, 以现实场景作为游戏场地, 改变人类多年来的娱乐方式。

要实现增强现实技术的话, ARTool Kit是一个创建增强现实应用的强大工具库。要实现任何视觉增强现实, 必须要一个带摄像头的电脑。但是尽管可以使用ARTool Kit, 增强现实应用的潜力迟迟没有被充分发掘出来, 最大的一个原因是用户显示器必须既能包含摄像头数据, 又能包含来自运行增强现实应用的计算机处理器的数据。而且如今, 我国国内的从事AR技术开发的组织机构并不多, 开发AR技术仍然跟国外有很大的差距。

参考文献

[1]Tony Mullen.增强现实:必知必会的工具与方法[M].北京:机械工业出版社, 2013, 8:1-12.

[2]吴丽丽, 李子运, 张田.增强现实技术在移动学习中的应用初探[J].现代教育技术, 2012, 7:98-100.

虚拟现实技术发展的分析论文 篇5

论文关键词：虚拟现实技术矿山软件虚拟矿山

论文摘要：随着虚拟现实技术的不断发展，将其应用于矿山建设逐渐成为矿山研究热点之一。应用虚拟现实技术可以生成三维的“虚拟矿山”，直观地显示矿山的地质情况和巷道分布情况，可向设计者、审查者、公众展示…个三维的、动态的矿山。虚拟现实技术在矿山设计、技术改造及生产中具有重要作用。

1虚拟现实技术及软件简介

虚拟现实技术可利用计算机产生一个以自然的视、听、触等功能感受的三维环境，人们可以方便地对生成的“虚拟世界”进行交互式的观察、分析、操作和控制。它以仿真方式给用户创造了一个实时反映实体变化与相互作用的界面，使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，它具有多媒体信息的感知性、沉浸性、交互性和自主性等特点。利用虚拟现实技术创建出逼真的矿山工程环境对优化系统设计具有重要的实用价值。

为了给用户创建一个能使其感到身临其境和沉浸其中的环境，必要的条件就是根据需要能在虚拟现实系统中逼真地显示出客观世界中的一切对象：不仅要求所显示的对象模型在外形上与真实对象酷似，而且要求在形态、光照、质感等方面十分逼真。

目前，相关软件发展迅速、种类较多，其中常用的软件有MultiGenGreator、Vega、OpenGI以及我国图灵公司的VRMAP、适普公司的IMAGIS等。

1．1模型构建软件

MultiGenCreator是美国MultiGenParadigm公司开发的三维建模软件，广泛用于视景仿真、虚拟城市、模拟设计、交互式游戏等。它在满足实时性的前提下可生成逼真的场景，可进行多边形建模、矢量建模和地形生成。它的层次细节、多边形筛选、逻辑筛选、绘图优先级、自由度设置等高级功能使得其数据格式OpenFlight在实时三维领域成为流行的图像生成格式。该软件可接受DXF、DEM和其它矢量格式的数据与AutoCAD和GIS软件结合方便。

1．2支持视景生成的语言——OpenGL

应该使用已有的商品化或标准化的图形库和程序设计语言来设计与实现虚拟环境，其中OpenGI(服务器)及其支持系统就是这样一种可选用的图形生成环境。OpenGI可按函数库的形式被C语言调用，也可以被窗口系统直接调用。OpenGI是使用专用图形处理软件接口，该接口目前由几百个过程函数组成，用以支持用户对高质量三维对象的图形和图像进行操作。

penGI指令的模型是客户／服务器模式，即一个程序(客户)提供指令，该指令由OpenGI解释并处理，它直接执行3D及2D图型的基本操作。这些操作包括转换矩阵、光照模型和光线跟踪、反混淆方法、z～Buf以及像素更新操作等。OpenGI也支持双缓冲技术，该技术提供了生成动画效果图形所需要的机制，使所生成的图形能够像电影一样平滑运动。

1．3视景漫游软件

Vega是MultiGen--Paradigm公司开发的应用于实时视景、声音仿真和虚拟现实等领域的高性能软件环境和开发平台，由Lynx图形化用户接口和Vega库组成。利用Vega库函数可在Lynx中建立漫游所需要的场景、窗口、通道、运动和碰撞方式，可以定义对象的初始化参数并建立对象之间的相互联系。

2地质构造情况的模拟

对于矿山技术人员来说地质构造情况非常重要，如果对煤层、岩层、含水层、流沙层以及断层和褶曲等情况的推断有偏差，或图形表现不直观易懂，则在建井或生产过程中就可能发生塌方、突水等事故，造成人员伤亡和经济损失。应用虚拟现实软件可以根据地质体的三维分布，使矿井的规划设计更加直观方便。

综合国内外现状，三维地质体的绘制有块段、表面、实体和断面建模法等。

MultiGenCreator中需要的曲面数据是ded或。dem格式，使用GIS软件Arolnfo、用插值方法生成不规则三角网(TIN)，然后转成USGSDEM格式，将其导入Creator就可以生成煤层曲面。然后，通过光照、着色、纹理、渲染等处理三维地质体更加逼真。

3地形地貌及地物的模拟

地形地貌和地物的建立需要相应的三维数据。如果有研究区域的纸质地形图，可以用扫描数字化的方法得到平面数据，按照图上的标注得到高程数据；如果已有该区域的电子地图，则可直接使用或通过数据格式转换得到需要的数据；如果没有上述数据源，则需要由野外测量获得。

地形生成与地质曲面生成过程类似，先用ArcInfo将地形图上的等高线和高程点进行数字化，把图上标注的高程值输入到属性表中，生成不规则三角网(TIN)，然后转成USGSDEM格式将其导入Creator生成三维地形。

对于建筑物、道路、围墙、河流、湖泊等的建立，先用Auto—CAD进行数字化，得到其平面位置。将得到的*．def文件导入Creator，并与地形匹配。如果建筑物比较规则，则直接将其底面按照高度拉伸为立体，如果建筑物造型比较复杂，则需要分成规则的几部分进行构建。

4矿山井下巷道建模

目前，矿山信息主要是通过CAD格式的双线采掘工程平面图来表达。首先根据采掘工程平面图上的高程信息，利用CAD中的`三维多线段重新描绘巷道，同时将高程信息赋予每个节点，实现巷道的单线显示，井筒和巷道设计要布置合理，尽量避免穿过断层、褶曲、含水层等不良地质构造，尽量减少矿井建设和生产地面的影响。

使用MultiGenCreator进行设计，用圆柱体表示井简，用半圆型截面的柱体表示岩巷，然后进行模拟生产，以发现生产中可能遇到的问题，对设计方案进行比较和选择。设计方案完成后可模拟不同设备、不同开采方式的生产系统进行生产，从而达到优化矿井设计和生产系统的目的。综合考虑地质和技术条件、经济、环境等各种因素，选择合理的方案。

5虚拟巷道系统的建立

虚拟巷道系统是对矿井真实巷道多分辨率的三维虚拟表示，建立的主要任务之一是实现基于web环境下的可交互的、真实巷道的三维可视化表达，用户可以从各个角度对巷道虚拟环境进行任意的浏览和观察，并可通过网络进行各种交互。

5．1矿井巷道的建模

矿井中各种实体大多是三维实体，其表面为不规则曲面，且内部矿体品位分布不均匀。对于矿体的外形，可用一个不规则的封闭曲面来确定。为确定矿体的范围，要经地表勘查、地下勘探及推估等手段来完成。在浏览器上发布三维实体模型，可通过将现有的三维矿体模型中存储的信息按照一定的规范转换为系统可接受的格式得到。要在MuhiGenCreator中构建三维矿井巷道模型，首先应进行简单的坐标转换，这是因为MuhiGenCreator中采用的坐标系和地学中实际采用的坐标系的含义有所不同。MultiGenCreator中采用的坐标系为符合右手规则的空间坐标系，是以MuhiGenCreator浏览器中用户区的中作为其坐标系的圆心，基底坐标为XOZ面，y表示高程。其坐标长度以米为单位，标准角度以弧度为单位。因此，为使它与人们通常采用的地学坐标系保持一致，应将原来矿井三维实体的(，Y，：)坐标转换为MuhiGenCreator坐标系中的(，Y，Z)。转换后的三维实体坐标应满足虚拟场景中所采用的局部坐标系显示的需要。由于矿井实体坐标的数值一般相当大，而实际显示坐标值的前几位高位数据对图形形状不产生任何影响，因此可将地理坐标数据各分量同时做一预选。

5．2虚拟巷道场景的绘制

对于规则格网构成的矿山地表模型及矿井实体的顶底板数字表面模型，可用ElevationGrid节点构建。该节点能很容易有效地设计创建一个位于局部坐标系X()Z平面上高低起伏的地域造型。该造型用高度值组成的标量阵列描述，阵列指定了表面每个格网点上的高度。和z方向的栅格点数量可以分别用xDimension和zDimension域建立。xSpacing和zSpacing域值指定了栅格行和列之间的空间。Height域的值指定了每一个栅格点的海拔高度，基底上的每一个栅格点都与height矩阵中的一个海拔值相对应；colorPerVertex域指定为TRUE或FAISE，表示color域中指定的颜色是用到ElevationGrid节点的每个顶点上(TRUE)，还是应用到每个四边形上(FAISE)；此外，通过建立solid域值，所有的海拔栅格都可以当作实体。

对于由不同的三角面构成的复杂地表模型，则需要用MUITIGENCREATO提供的万能几何节点IndexedFaceSet来创建，它有coord与coordlndex两个域，与IndexedFaceSet节点中的两个域类似，前者提供了一个节点，列出了构造面几种所有面的坐标。Coordlndex域的值提供了一张描述一张或多张面周界的列表。其中每一个值都是整型索引，并且每个索引都指定了在coord域内的坐标列表中的一个坐标。在实际的创建过程中，要求建立三角网的各个三角面按照法线方向向外的法则。

6结语

应用虚拟现实技术，生成一个逼真的矿山虚拟环境(VirtualEnvironment)。这样在矿山设计或研究阶段，科研人员可以置身于矿山虚拟环境下直观审视矿山，按照设计给定的工艺方法和参数，选择设备及确定生产模式。从基建到闭坑的全过程实时监控，发现问题进行实时修正。设计结束后，设计单位、矿山企业可向审查者、公众展示一个三维和动态的矿山。总之，虚拟现实技术在矿山设计、技术改造、生产中可广泛应用。

参考文献：

[1]古德生．金属矿山深部开采中的科学问题[A]．香山科学会议第175次学术讨论会[c]．北京：．

[2]乔林，费广正等．OpenGI程序设计[M]．北京：科学出版社，：130～134．

[3]齐安文等．三维地学模拟述评及其矿山应用关键问题．《中国矿业》．2001(5)：10．

[4张瑞新、任延祥．虚拟现实技术及采矿工程中的应用．《中国矿业大学学报》，(3)：27

6大技术将科幻变为现实 篇6

当某款新手机面市，或者某项新的标准出现时，业界权威和预言家们都会声称它们有着种种美好的前景，有望改变整个IT产业的面貌。比如，“WiMax会改变世界！”，“苹果的iPhone使便携式设备迎来了第二春！”

但是，只有某项新技术果真能解决某个让人操心的大问题时，我们才会相信它真正兑现了承诺。

下面是6项大有希望的技术，不妨看一看它们会给我们的生活带来怎样的改变。

1轻薄科技

如今，笔记本电脑在尺寸上越来越小巧。因此，还会有多少人再使用东芝公司几年前推出的配备了17英寸显示屏的大块头笔记本电脑呢？

但尺寸更小、款式更新的笔记本电脑（比如超便携式华硕Eee）并没有把功夫做到家。没错，这类笔记本电脑是很轻，不过我们期望的便携式电脑应该具有的许多功能它都没有。

虽然许多人对MacBook Air的评价并不完全是正面的，但新款MacBook Air和ThinkPad X300的确是采用了轻薄科技、改变了笔记本电脑面貌的创新产品。

1.4公斤重、配备大尺寸显示屏的笔记本电脑，正是厂商们的终极目标。而苹果和联想这两家公司率先实现了这个目标。

随着笔记本电脑变得更轻盈，你更有可能随手抓来一台，开始工作：无论是在家里、在公司，还是在其他任何地方。

很快，更多薄如蝉翼、轻如鸿毛，但功能丰富的笔记本电脑会闪亮登场。这意味着，桌面个人电脑可能不会长时间存在了。

2无线宽带

现在看来，无线广域网不但会侵占802.11的市场，甚至可能会取而代之。事实上，无线广域网取得如此快的进展，正是由于WiMax的发展速度根本不如专家预计的那样快。

这是一桩好事，特别是你有过试图从拥挤的机场、购物中心的停车场，或者人们觉得“热点”还很稀奇的小城镇连接到“热点”的经历，你更会觉得这是件好事。

随着无线广域网应用变得更加普及，它已成为笔记本电脑的一项标准特性。一个典型例子就是：尽管目前还没有什么实际服务可以使用，联想的X300不仅配备了WiMax芯片组，而且还配备了Wi-Fi和无线广域网。

如今，无线广域网的连接速率已接近或者超过了2Mbps，而且数据信号也开始无所不在，甚至覆盖到了乡村地区。未来，人们随时随地连接沟通的梦想将不难实现。

3无线USB

调研公司In-Stat估计，今年交付使用的无线USB设备将会多达2100万个。这确实让人看到了希望！

原因在于，如今我们被太多的USB线缆所羁绊，比如数码相机、打印机、传真机、扫描仪和外部驱动器等设备所使用的USB线缆。眼下，电脑桌边拖着七八条线缆是很常见的事。

生活中拖着缆线的USB设备就更多了：有使用USB接口的玩具火箭发射器、咖啡杯保温器，甚至还有用来制作陶器的带USB接口的设备。

无线USB完全消除了线缆凌乱的现象。不过还有一点不尽如人意，Belkin公司和IO Gear公司最近推出的产品都需要安装驱动程序，这对于用户来说还是有点麻烦。

幸好，无线协议正在变得更加普通。未来无线USB技术将使外设彻底挣脱缆线的捆绑。

4电脑主宰家电

制造以电脑为主的家庭影院，这是厂商们在过去10年间许下的最大承诺，但这一承诺却一次次未能兑现，消费者也已被众多消费类电子设备和电脑之间的连接技术，以及缺乏兼容性等诸多问题，搞得一头雾水。除此之外，还没有哪家厂商发明出能让你躺在沙发上就可以随意使用键盘和鼠标控制的家电。

如今个人电脑终于有望在起居室中占有永久的一席之地了——也许是今年，也有可能是明年。只要控制家庭影院的个人电脑，让人开始觉得它就是家庭中的一个成员，承诺就有可能兑现。圆形、光洁、时髦的索尼Vaio VGX-TP25E/B正朝着这一正确的方向迈进。

更令人欣喜的是，日本知名音响器材生产厂商天龙公司制造出了一款采用AVR-5308CI技术的产品，这其实不是控制家庭影院的个人电脑，但却能接受无线媒体流信号，看上去就像接收器。

另外,安桥公司的APX-2更向前迈进了一大步。这是面向音响发烧友的一款个人电脑，采用了“纯音频”（Pure Audio）技术，避开了Windows Vista那差强人意的音频处理技术。这使得APX-2看上去更像是一台高端音响，而不是电脑。虽然，这款产品只面向日本市场，不过它为大有希望的家庭娱乐潮流指明了一条道路。

5智能机器人

如今，处于领先地位的机器人公司iRobot已卖出了大约250万个机器人。这家总部设在美国的公司是从麻省理工学院脱胎而出的最成功的公司之一。其备受欢迎的“鲁姆巴”（Roomba）真空吸尘器是工程学上的一大奇迹：你可要知道，它能够在床底下或者墙角柜后面，轻松自如地做清洁。

250万个家电机器人，数量大约只相当于美国总人口的1%。不过iRobot公司最近又推出了能够清洗游泳池和沟槽的机器人，其性能绝不亚于“鲁姆巴”。

事实上，机器人现在本该能够为我们处理所有家务活，而这个承诺长期以来没有得到充分兑现。

如今，人工智能技术的快速发展，正在使机器人从人们手里可爱的宠物（比如Pleo机器恐龙），变成实用助手。

智能机器人的发展正受到那些狂热的机器人爱好者的有力推动。而且，现在他们终于有了可以自行制作机器人所需要的工具，比如微软公司的Robotic Studio软件。谁知道一间车库里面的几个家伙最终会捣鼓出什么东西来，只要想想苹果和惠普这两家公司的起家史，未来智能机器人的发展就不难相像了。

6手机地图

“黑莓”8820和诺基亚N95是两款极其流行的智能电话，凑巧的是它们都内置了全球定位系统（GPS）接收器。这样一来，它们可以说是改变了手机未来的设备，在这方面连iPhone都望尘莫及，尽管iPhone在音乐、电影、上网及其他许多功能方面都比这两款智能电话要胜出一筹。

手机上的GPS效果相当好。最近我使用8820后，甚至都不再看一眼地图了。GPS不像Wi-Fi那样耗电，语音提示的效果不亚于车载导航系统，屏幕上显示的地图也很清晰、很明亮，甚至比一些专用的GPS手持设备还要清晰、明亮。

增强现实技术的研究 篇7

增强现实 (Augmented Reality, 简称AR) 是通过计算机系统提供的信息来增强用户对现实世界感知能力的一种技术, 也就是将计算机生成的虚拟物体、场景叠加到真实场景中, 从而实现对现实信息的"增强"。因此构造一个成功的增强现实系统的技术关键是要进行准确的虚拟物体与真实物体的对准, 从而可以将周围世界真实场景与计算机生成的虚拟增强信息融合。通常使用的一种方法是在真实环境中设置人工标志物, 通过对标志物信息的提取获得注册所需的信息而达到注册目的, 然而这种人工标志有许多不足之处, 如:在每帧图像中必须存在一个标志物, 否则就不能实现注册。

本文介绍的是在虚拟物体将叠加的地方指定了四个平面点来构成一个区域, 并试图利用自然特征来变换这些点, 指定的区域也可以是任意的。

2、KLT特征跟踪系统

自然特征的跟踪在计算机视觉是一个热门研究课题, 本节概述了经典KLT特征跟踪系统。

当相机移动时, 图像的帧强度变化可被看作为一个有三个变量的函数, 即I (x, y, t) 。帧强度的变化就可以代表一个图像序列。I (x) 此函数在后面的章节有时简称为I (t) 。函数I (x, y, t) 满足 (1) 。

I (x, y, t) 中的一点在t和t+τ时刻的位移定义为d= (dx, dy) , 确定一个点从一桢到下一桢的位移d= (dx, dy) 时, 一个关键性的问题是单一的像素点不能作为跟踪点, 这个像素点的值可能由于噪声会改变, 并且很难辨别其相邻的像素。

在t+τ时刻获取的图像定义为图像, 方程 (1) 可重新定义为

表明x点从第一图像I移向第二图像J, 而且仅仅是平移。对于一个给定的视窗w, 确定其运动参数的问题就是最小化其相异点:

其中w (x) 是权重函数, 通常置1。

方程 (2) 可利用泰勒级数重新整理如下:

其中Z是2×2的矩阵z???g (x) gÁ (x) w (x) dx和

e是下列2×1的向量:

使用强度斜率, Z和e可以分别写成以下形式:

其中gx和gy是由I (x, y, t) 得出的偏导数, Id是图像I和J的强度差。

为了最小化两个视窗之间的差异, 可以用牛顿迭代法来估计位移d= (dx, dy) 。应在执行KLT特征跟踪器前优先选择好的特征。Z的一个小特征值与区域中一个相对恒定的强度相应。Z的特征值分布预测了一点上的光流量计算值, 所以有利于选择特征点。在实际中, 当Z的某一个小特征值足够大, 大于给定的下限λ0时, 那么可认为这些点是可接受的特征:

3、注册的基本原理

图像点和三维点分别由齐次向量m= (u, v, 1) T和M= (X, Y, Z, 1) T来表示。三维点M与其图像投影m之间的关系一般如下:

其中ρ是一个任意系数, R和t分别代表相机相对于世界坐标系的旋转矩阵和位移向量, 一般称为外参, A被称为相机固有矩阵。

在任意两个相机系统中都存在对极几何图形[5]。基本矩阵F概括了这个对极几何图形, F是一个3×3矩阵, 秩为2, 它有无限多的投影基数, 以满足对极几何图形。F作为反对称矩阵[e']x和矩阵M的乘积, 即F=[e']xM, 则可以选择两个投影相机矩阵[5], [6]:

P与P'确定了唯一的投影空间, 在两个图像之间给定一对匹配点 (m1i, m2i) , 其相应的三维投射坐标点Mi可用最小二乘法或最小特征值的方法由smi1=PM和s'm2i=PMiT两式导出, s和s'的是任意两个标量。对于第mki幅图像, 图像坐标Mi和其三维投影坐标的关系如下:

Pk是第k幅图像的一个相应的投影矩阵, 在Pk上有11个未知参数。如果存在至少6对点 (mki, mk) , 那么就可以估计出投影矩阵PK。另一方面, 投影矩阵可以将每一个三维投影坐标映射到一个二维的投影点。因此, 如果在初始阶段已知一个三维投影点, 就可以在跟踪过程中用所估计的矩阵来计算其投影。由式 (8) 给出n对点 (mki, mk) , 则必须满足以下的线性方程:

其中A是2n×12的矩阵, p代表Pk的所有参数的向量, 可通过最少的特征值方法求出p。

4、注册算法

本小节在KLT特征跟踪器和投影重建技术的基础上介绍了一个注册算法。注册包括两个步骤:嵌入和重现。事实上, 嵌入阶段是用来初始化AR系统的, 为方便起见, 将这一系列K时刻在第K幅图像中获取的自然特征记为NF (tk) , 并且将NF (tk) 中一系列自然特征的数量记为numberNF (tk) , 在跟踪过程中一些自然特征被记为lostNF (tk) 就是可能丢失了, 因此可以得到:

嵌入之前就选出两个控制图像, 即I (t0) 和I (t1) 。首先用方程 (5) 从第一幅图像I (t0) 中获取自然特征。在整个增强过程中, 我们用KLT特征跟踪器跟踪图像I (t1) 中的自然特征并作为参考点, 而且这些自然特征, 是图像I (t0) 里那些已检测到的自然特征NF (t0) 中与之相对应的点。通常一个自然特征与一个可辨别的物理点相对应, 但是, 也有可能有些特征与物理点并不相对应 (在[5]中, 这样的特征被称为"坏"点) 。例如, 一棵树的图像中, 一根在前景中水平树枝能与一根在后景中垂直树枝交叉, 我们可能会把交叉点看作是一个自然特征, 然而, 图像中的这个交叉点不是真正物理图像中的实际点。接下来用[5], [6]中描述的方法, 即在NF (t1) 中的点和在NF (t1) 中其对应的点的基础上, 来计算基本矩阵。我们可以得到两个控制图像的投影相机矩阵P和P', 通过这两个矩阵可以计算NF (t1) 的三维投影坐标

接着要在将叠加虚拟物体的地方指定四个平面点{x0i} (i=1, …, 4) , 指定的四点构成了x和y轴的世界坐标系, 并且坐标系的原点是在四点构成的近似方形的中心, z轴是xy平面[7][8]的垂直方向。指定的四个平面点可以是任意的, 即它们不一定是自然特征, 当指定四个匹配点后, 为了测定出这些点在其他图像中的位置, 我们需要计算出其相关的投影三维坐标{x0i} (i=1, …, 4) , 因而就可以确定出一个虚拟三维物体的位置和结构。

经过初期的嵌入过程以后, 下一步工作是变换指定的区域 (即, 四个点) , 虚拟物体将在用户移动的过程中被叠加在此区域上。对于视频序列中的第k幅图像, 由KLT特征跟踪器跟踪并且与NF (tk) numberNF (tk) ) ≥6相应的自然特征, 可以根据嵌入阶段计算出的相应三维坐标{Mi}, 利用第2节中的估计方法来估计投影矩阵Pk。由于在嵌入阶段已经计算出四个指定点的三维投影坐标, 我们可以在NF (tk) 及其相应的投影三维坐标基础上, 计算出这些三维点的投影 (即, 第k幅图像中指定的四点的图像坐标) 。当一些已被跟踪的自然特征的数量, 即numberNF (tk) , 少于某一值时, 估计出的Pk将恢复那些已经丢失的自然特征。接着可以用 (5) 式检测真正自然特征, 已恢复的自然特征主要用来寻找相应的真正的自然特征, 最后, 真正自然特征会被输入到KLT追踪器, 因此, 为了得到更加稳定的结果, 始终要有足够多的自然特征来估计相应的投影矩阵。

该算法的主要目的是在投影重建技术基础上, 利用已跟踪的自然特征来变换指定的四个点, 接着, 就可以用ARToolKit的估计方法很方便地计算出Rk和tk。

5、结论

在本文中介绍了一种利用自然特征的注册方法, 在这个注册算法中, 采用经典的KLT跟踪器来获得自然特征。虚拟物体可以叠加在任意由用户指定的区域中, 并且可以用投影重建技术来跟踪这些点, 这种方法最大的优点是可以根据用户的要求在自然环境中任意指定区域, 即使区域的有些部分在跟踪过程中被遮蔽, 虚拟物仍可以叠加在指定的区域。

参考文献

[1].S.J.D.Prince, K.Xu, and A.D.Cheok.Augmented Reality Camera Tracking with Homographies[J]IEEE Computer Graphics and Applications, vol.22, no.6, pp.39-45, 2002.

[2].G.Simon and M.O.Berger.Pose Estimation for Planar Structure[J]IEEE Computer Graphics and Applications, vol.22, no.6, pp.46-53, 2002.

[3].A.I.Comport, E.Marchand, and F.Chaumette.A Real-Time Tracker for Markerless Augmented Reality[J]Proc.IEEE and ACM Int'l Symp.Mixed and Augmented Reality, pp.36-45, 2003.

[4].V.Ferrari, T.Tuytelaars, and L.Van Gool.Markerless Augmented Reali-ty with a Real-Time Affine Region Tracker[J]Proc.IEEE and ACM Int'l Symp.Augmented Reality, pp.87-96, 2001.

[5].Z.Zhang, R.Deriche, O.Faugeras, and Q.T.Luong.A Robust Tech-nique for Matching Two Uncalibrated Images through the Recovery of the Unknown Epipolar Geometry[M]Artificial Intelligence J., vol.78, pp.87-119, 1995.

[6].R.I.Hartley.In Defense of the Eight-Point Algorithm[J]IEEE Trans.Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol.19, no.6, pp.580-593, June1997.

[7].M.L.Yuan, S.K.Ong, and A.Y.C.Nee.Registration Using Projective Reconstruction Technique for Augmented Reality Systems[J]IEEE Trans.Visualization and Computer Graphics, vol.11, no.3, pp.254-264, May-June2005.

[8].顾耀林, 毛健.一种基于平面模板的虚实配准算法.[D]中国图象图形学报-2006:11[8]-1175-1179.

现实技术 篇8

AR Interactive documentary是由AR系统衍生出来的一个手机应用软件,通过在博物馆或者移动端下载软件,可以帮助用户更好地了解当地的文化、历史和风土人情。通过AR系统,把虚拟的画面和现实画面在手机应用中同时展现出来,同时可以通过扫描特定的建筑、图片、商标和地标展示出更多的信息、视频和图像。在应用中打开手机的镜头,可以拍摄出虚拟世界中的画面与现实世界中的风景的紧密结合,给用户带来崭新的手机应用体验。其中不仅仅只用到了AR技术,还有很多其他的专业技术。该项目是由加拿大Concordia大学著名教授和其他几位高级软件工程师亲历研究开发,并在Concordia大学中进行实物测试。

目前AR技术被广泛应用在海外科技产业中,及越来越多应用在艺术创作展示中,然而在中国市场中较为少见。深入研发的AR项目主要分为两个部分:AR手机软件开发和头戴式显示器的研究。AR手机软件将于2017年在蒙特利尔旅游业和娱乐业首先使用起来,已有成品在加拿大Concordia大学测试中。头戴式显示器分为三种不同类型的,可以应用在各个产业中,而AR技术是作为软件开发应用的核心技术。将此技术融入在头戴式显示器当中,给使用者带来虚拟世界信息与现实世界信息的无缝结合。

浅谈虚拟现实技术 篇9

虚拟现实 (简称VR) , 又称灵境技术, 是以浸没感、交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面, 是迅速发展的一项综合性计算机、图形交互技术。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术, 模拟人的视觉、听觉、触觉等感官功能, 使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中, 并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互, 创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性, 而且能够突破空间、时间以及其他客观限制, 感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。目前虚拟现实系统的研究现状主要涉及到三个研究领域:依靠计算机图形方式建立实时的三维视觉效果、构建对虚拟世界的观察界面和使用虚拟现实技术加强其在现实世界中的应用。

2 虚拟现实技术特征及其系统的关键技术

从本质上说, 虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口, 它通过给用户同时提供诸如视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限度地方便用户的操作, 从而减轻用户的负担、提高整个系统的工作效率。因此虚拟现实技术具有以下四个重要特征。

⑴多感知性。所谓多感知性, 就是指导除了一般计算机技术具有的视觉感知之外, 还包括听觉、力觉、触觉和运动感知, 甚至包括味觉感知、嗅觉等感知。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。

⑵浸没感。又称临场感, 它是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度。

⑶交互性。它是指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度 (包括实时性) 。我们借助与我们的感觉器官, 在虚拟的环境中体验真实的环境。

⑷自主性是指虚拟环境中物体依据物理定律进行动作的程度。虚拟现实系统的关键技术主要由动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具和系统集成技术等五个方面组成。其中动态环境建模技术的目的是根据应用的需要获取实际环境的三维数据, 并利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。而三维图形的生成技术关键是如何实现“实时”生成。立体显示和传感器技术是虚拟现实中实施交互能力的关键。

3 当今虚拟现实技术的应用领域

虚拟现实技术的应用前景十分广阔。目前在娱乐、教育及艺术领域的应用占据主流, 其次是军事与航空、医学领域, 机器人和商业领域都占有一定比例, 另外在可视化计算、制造业等领域也有相当的比重。下面简要介绍其部分应用。

⑴管理工程领域。VR在管理工程方面也显示出了无与伦比的优越性。如设计一新型建筑物时, 可以在建筑物动工之前用VR技术显示一下;当财政发生危机时, 可以帮助分析大量的股票、债券等方面的数据以寻找对策等等。以上仅列出虚拟现实的部分应用前景, 可以预见, 在不久的将来, 虚拟现实技术将会影响甚至改变我们的观念与习惯, 并将深入到人们的日常工作与生活。

⑵娱乐、艺术与教育领域。丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具。如Chicago (芝加哥) 开放了关于3025年的一场未来战争的世界上第一台大型可供多人使用的VR娱乐系统;作为传输显示信息的媒体, VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术转化为动态的, 可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术, 提高了艺术表现能力。

⑶军事与航天工业领域。模拟与练一直是军事与航天工业中的一个重要课题, 这为VR提供了广阔的应用前景。美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统, 以提供坦克协同训练, 该系统可联结200多台模拟器。

综上所述, 虚拟现实的研究内容涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制、心理学等。虽然这个领域的技术潜力是巨大的, 应用前景也是广阔的, 但仍存在着许多尚未解决的问题和尚未客服的技术障碍。客观而论, 目前虚拟现实技术所取得的成就, 绝大部分还仅仅限于扩展了计算机接口的能力, 仅仅是刚刚开始涉及到人的感知系统和肌肉系统与计算机的结合作用问题, 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”这一重要过程。只有当真正开始涉及并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的克服, 我们期待这有朝一日, 虚拟现实系统成为一种对多维信息处理的强大系统, 成为人进行思维和创造的助手和对人们已有的概念进行深化和获取新概念的有力工具。我们相信随着计算机技术和网络技术的飞速发展, 计算机3D运算能力和网络带宽大大提高, 虚拟现实在生产生活中的应用将日益广泛。

参考文献

[1]赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学 (F辑:信息科学) , 2009, 39 (1) :2-46.

虚拟现实技术与应用 篇10

虚拟现实技术 (Virtual Reality, VR) , 又称为灵境技术, 主要通过对虚拟环境的数字化建立, 给人的视觉构造一个虚拟的“真实场景”, 让人能有超强的沉浸感, 通过一些输入设备, 检测人体运动的关键动作, 作为指令, 与虚拟环境时时的互动, 让人有种身临其境的感觉。

虚拟现实技术还有一项重要的学术名称, 叫视景仿真技术, 视景仿真采用计算机图形图像技术, 根据仿真的目的, 构造仿真对象的三维模型或再现真实的环境, 达到非常逼真的仿真效果, 实现用户与该环境直接进行自然交互。从而达到工程预演、人员培训的目的, , 让所有的工程项目可以未卜先知, 有方向有条理的进行, 同时也广泛应用于娱乐与游戏行业。

2 虚拟现实关键技术

虚拟现实是在计算机图形学, 图像处理与模式识别、智能接口技术、人工智能技术、多传感技术、语音处理与音响技术、网络技术、并行处理技术和高性能计算机系统等信息技术的基础上发展起来的, 是这些技术更高层次的集成和渗透。主要的技术包括:

(1) 动态环境建模技术。它是虚拟现实技术一个核心部分, 利用动态建模技术获取现实环境的三维数据, 并根据实际的需要, 建立相应的虚拟环境模型。

(2) 实时三维图像生成技术。为了达到实时的目的, 在不降低图像的质量的前提下, 提高刷新频率是技术的关键, 必须保证图像的刷新频率不低于每秒15帧, 最好高于30帧。

(3) 立体显示和传感器技术。这是实现人机交互的一个必不可少的条件、传输介质。虚拟现实技术主要依赖于立体显示和传感器技术, 立体显示技术涉及到人眼原来技术以及在计算机深度线索技术。现有的立体显示物理设备如头盔显示器、单目镜及可移动视觉显示器、光学显示器, 还存在很多的缺陷;传感器设备安全性、可靠性、精确性等相关的性能有待提高。

(4) 应用系统开发工具。为了提高虚拟现实技术的开发时间, 必须要面向应用, 研究相应的开发工具。目前, 常用的虚拟现实开发工具VRT, 是个可视化平台具有较高的交互性和网络出了能力;CG2公司的VTree是实时三维图形开发软件包可以实现仿真、实时场景生成等应用。

(5) 多种系统集成技术。虚拟现实技术最终集成是必然的, 包含大量表达信息模型, 必须根据设计意图合理组合。集成技术主要包括信息的同步、数据转换、模式识别与合成等技术。

3 虚拟现实技术发展简介

(1) VR技术的发展大致分为3个阶段: (1) 20世纪50年代到70年代末, 是VR技术的探索阶段; (2) 20世纪80年代初期到80年代中期, 是VR技术系统化、从实验室走向实用的阶段; (3) 20世纪80年代末期到达21世纪初, 是VR技术高速发展的阶段。

(2) 国外研究现状:1) 美国是VR技术的发源地。美国VR研究技术的水平基本上就代表国际VR技术发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面;2) 英国在VR技术的研究与开发的某些方面, 如分布式并行处理、辅助设备 (触觉反聩设备等) 设计、应用研究等方面, 在欧洲是领先的;3) 在德国, 主要从事虚拟世界的感知、虚拟环境的控制和显示、机器人远程控制、VR在空间领域的应用、宇航员的训练、分子结构的模拟研究等;3) 日本主要致力于建立大规模VR知识库的研究, 另外在VR游戏方面的研究也做了很多的工作。

(3) 国内研究现状:1) 清华大学对虚拟现实及其临场感等方面进行了大量的研究;2) 北京科技大学成功开发出了纯交互式汽车模拟驾驶培训系统;3) 北京航空航天大学开发了直升飞机虚拟仿真器、坦克虚拟住仿真器、虚拟战场环境观察器、计算机兵力生成器。

4 虚拟现实技术的主要应用领域

(1) 虚拟现实技术一个主要应用时用于军事方面的联合演习, 包括对各个兵种培训, 能够在短时间提升军队整体协调性, 并且节省大量军费开支, 具体的应用实例:虚拟战场模拟, 多军种培训与联合演习, 指挥军官的策略的培训。

(2) 矿井的关键大型设备的模拟加工与制造, 对于矿井人员的培训, 矿井等方面多发事故场所模拟等等方面也逐渐有了应用。因为矿井属于灾难多发区, 对于技术人员和相关设备具有很高的要求, 并且一定要对施工项目进行预先的模拟与判断, 尽量减少事故的发生, 具有非常重要的意义, 具体应用实例:矿井设备矿井设备的虚拟设计和制造与模拟采矿, 矿井的安全隐患的模拟, 矿井作业的预演与相关人员的培训。

(3) 再就是在娱乐与游戏中的应用, 是虚拟现实技术应用最热门的领域, 人们在追求物质生活的同时, 对这种娱乐的感官享受越来越追求, 所以在游戏和娱乐中的虚拟现实技术, 是以后发展的重要方向, 也是主流方向。现在一些虚拟现实技术的应用的实例:杭州大学开发的虚拟故官游玩系统, 日本松下公司的“虚拟餐厅”。

5 结语

虚拟现实技术, 简单的说就是给你的眼睛建立了一个虚拟的世界, 通过一些传感器将你肢体互动的动作, 输入到虚拟的世界中, 实现你在虚拟场景中的各项操作。虚拟现实技术, 应用在各行各业, 都有一个突出的优点, 就是能够简便的对各种事件的模拟, 尽量减少实际操作的失误, 对于装备制造, 大型工程项目的施工, 具有很强的实际意义。在娱乐与游戏方面, 虚拟现实技术, 实现了人与游戏, 实景的真实互动, 让你有种身临其境的感觉, 是虚拟现实技术发展的一个非常迅速与热门的方向。

摘要：随着21世纪科技的飞速发展, 虚拟现实技术迅速兴起, 很多科研人员对这项技术充满了热情, 越来越多的科研人员投身这个科学研究领域, 致力于虚拟现实技术的研究、开发及应用推广, 成为当今世界的一个热门话题。虚拟现实技术给人视觉上的娱乐享受, 现在还广泛应用于一些工程项目预演、人员培训。

关键词：虚拟现实,三维建模,视景仿真

参考文献

[1]朱方文, 龚振邦.虚拟现实技术及其主要产品[J].机电一体化, 1998 (02) .

[2]魏锋.虚拟现实技术及其在煤矿中的应用[J].山西科技, 2005 (04) .

虚拟现实技术如何改变世界 篇11

美国拉斯维加斯国际消费电子产品展（CES）是全球高科技电子产品爱好者的朝圣地，也是一个可以管窥未来的窗口。在CES2016上，脸谱（Facebook）旗下虚拟现实公司Oculus VR正式宣布开启消费者版本VR头戴显示器的预购，价格599美元。高端虚拟现实产品落地销售，对虚拟现实市场无疑是一剂“强心剂”，或将引爆一轮市场热点。

对于大部分人来说，现阶段的虚拟现实设备更多是作为“游戏外设”广为人知，包括主流头戴式显示设备Oculus Rift、HTC VIVE、PSVR等的主要受众也是游戏玩家。但这不意味着虚拟现实除了游戏之外就别无用处。相反，虚拟现实技术其实已在很多领域以润物细无声的姿态深刻影响和改变着该领域的格局。

事实上，一些科技公司已经准备提供不同的虚拟现实内容，它们的使命在于超越游戏，让用户看到更多虚拟现实的价值。美国趣味科学网站的报道，为我们列举出了虚拟现实技术超越游戏之外的其他十大应用领域及其现状。

娱乐产业：独领风骚

如果不是游戏产业抢先一步“迎娶佳人”，成为虚拟现实技术的主要用途，娱乐产业一定会拔得头筹。电影院的观众已经在享受3D电影了，但有了类似Oculus Cinema这样的应用，观众可以更沉浸在电影体验里。借助这一应用，观众可以在虚拟现实头戴式显示设备投射出的巨大虚拟屏幕上看电影，就好像在个人影院里观看电影一样。而且在图像和声音效果的包围中，他们甚至会觉得自己身临其境。

去年10月10日至18日，由英国电影协会主办的伦敦电影节与Power to the Pixel公司合作举办了全新的虚拟现实故事展。此次的虚拟现实故事展通过搭载Galaxy S6智能手机的三星Gear VR上展出16部VR电影和体验。据悉，此次参展作品题材包括纪录片、科幻、动画还有艺术，所有作品都被设计成为虚拟现实体验。

除此之外，如果你是一名体育爱好者，虚拟现实平台公司LiveLike VR已经为你搭建了一个虚拟球场，你可以躺在舒适的沙发上，和朋友共同感受比赛现场的激情。借助虚拟现实电影拍摄公司Next VR提供的服务，你还可以身临其境地观看太阳马戏团的表演，或者置身于Codeplay的演唱会，远离疯狂粉丝的喧闹。

Next VR主要提供大型体育赛事和娱乐盛事的3D流媒体内容，通过专有的3D摄像机拍摄画面制作成虚拟现实影像，其中包括NBA球赛、F1赛车等。目前，三星Gear VR商店中已经可以下载到Next VR提供的内容。

虚拟现实的巨大潜能让很多领域纷纷对其抛出了“橄榄枝”，旅游产业也不甘示弱，试图分一杯羹，搭上虚拟现实的便车。据国外媒体报道，2014年，万豪酒店集团推出了虚拟旅行体验活动——“绝妙的旅行”，他们在酒店里设立“传送点”，内置Oculus Rift头盔，用户可以通过该头盔，在90分钟内前往伦敦或是夏威夷。在此期间，用户会觉得自己站在一个球幕电影中，四周360度无死角，甚至头顶、脚下都是影像，真正实现身临其境。

或许是尝到了甜头，2015年9月，万豪酒店又宣布，在纽约万豪和伦敦万豪开展“虚拟客房服务”项目，酒店将三星虚拟头盔Gear VR借给住店的客人，素材内容包括智利、卢旺达、北京的三段360度全景视频。

据悉，万豪酒店上述举动旨在唤醒千禧一代对万豪酒店品牌的认识，通常千禧一代中，部分会认为万豪酒店品牌略失新鲜感，通过新潮的VR头盔，万豪尝试给予新一代用户品牌的新潮感。

医疗保健：势不可挡

医疗保健产业一直都是虚拟现实技术施展才华的主要阵地，一些研究机构正在利用计算机生成的图像来诊断病情并提供治疗方案。

虚拟现实模拟软件公司“手术剧院和征服移动”开发的模拟软件能让外科医生把电子计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）及其他影像重建和融合成三维虚拟现实模式，帮助新手和有经验的外科医生决定使用何种方法定位肿瘤，决定手术切口，或提前练习复杂的手术等。

该公司联合创始人、首席执行官莫蒂·阿维萨表示：“在手术室采用我们的三维虚拟现实技术后，我们最新实现的最直接应用就是患者教育平台。外科医生需要尽力向患者及其家人解释和介绍病理及治疗方案。戴上虚拟现实耳机，‘游走在患者体内’是向患者介绍病情的最好方法，患者可以走进自己的身体，了解治疗方案。”

除了手术，虚拟现实还可以作为一种高性价比且有趣的康复工具。在欧洲，中风和脑损伤病人现在可以使用瑞士神经技术初创企业“思维迷宫”创造的沉浸式虚拟现实疗法“思维跳跃”系统来恢复运动和认知能力。据该公司表示，“思维跳跃”里的虚拟练习和实时反馈让恢复过程好像是玩游戏，有助于鼓励患者每天练习活动，患者采用这一方法的恢复速度比传统物理疗法更快。

“思维迷宫”解释称，“思维跳跃”以意念为动力，是虚拟现实与增强现实的融合。该系统使用名为“神经护目镜”的头戴显示器，将神经传感器和动作捕捉摄像头融为一体，用于创造虚拟现实体验。

航空航天：渐入佳境

美国国家航空航天局（NASA）的科学家有一个艰巨的任务：寻找其他星球上的生命。因此，他们希望借用尖端的虚拟现实技术来控制火星上的机器人并为宇航员提供一种方式来减轻压力。NASA的合作伙伴包含了这个领域里几乎所有厂商：微软、脸谱、HTC、索尼和三星。

在NASA的喷气推进实验室内，研究人员把Oculus Rift和微软公司推出的Kinect 2传感器上的运动传感设备以及Xbox One游戏主机连接起来，来练习用操控者的手势控制机械臂。NASA表示，这套设备有望被用来控制火星车或其他数百万英里以外的设备。通过往这套设备里添加虚拟现实跑步机——Virtuix Omni跑步机，研究人员也可以模拟在火星表面行走，从而让宇航员为未来人类登陆火星做准备。

nlc202309050207

在今年的消费电子展上，NASA还使用虚拟现实技术与公众分享了在宇宙飞船里面的体验。人们可以通过NASA和Oculus合作的头盔“游览”国际空间站和肯尼迪发射塔，还可以通过虚拟现实看到宇航员登上位于其“太空发射系统”火箭顶部“猎户座”太空舱后看到的窗外美景，而后者要2018年才能建成。

逛博物馆：一日览胜

虚拟现实也可以给我们的生活增添很多文化元素。该技术可以把用户立刻传送到巴黎卢浮宫、雅典卫城以及纽约市的古根海姆美术馆，一天之内游遍这些艺术圣地。

事实上，一些博物馆已经与开发商合作创建虚拟空间，在此，人们可以浏览和欣赏到博物馆的实体馆藏。比如，去年8月底，英国伦敦大英博物馆推出了第一个虚拟现实周末，让游客使用三星提供的虚拟现实头盔，以虚拟现实方式，通过灯光和气氛体验青铜器时代，参与古人的各种仪式，包括祭祀太阳的仪式等，并查看博物馆藏品的3D扫描图像，以一种全新的方式来与大英博物馆的藏品进行互动。

在去年10月份的虚拟故事展上，由英国自然历史博物馆和虚拟现实影视制作公司Alchemy VR共同创作的《生命的起源》惊艳亮相，这部影片带领观众回到了5亿4千万年之前。

无独有偶，位于纽约的美国自然历史博物馆也推出了一些人们可以借助谷歌公司的虚拟现实设备“谷歌纸板”来欣赏的馆藏，任何拥有智能手机和“谷歌纸板”的人都可以马上参观该博物馆。

汽车制造：已成“主角”

多年以来，从设计过程到制造出虚拟的原型，汽车制造商一直在使用高科技进行模拟，福特汽车公司可谓其中的“领头羊”。自2000年以来，福特就开始在汽车设计过程中以多种方式利用虚拟现实技术。在过去7年中，已有111年历史的福特将虚拟现实技术置于汽车开发中心。福特认为，虚拟现实技术能使产品的研发速度得到提升，无需等待模型车的实际制造，对汽车的改进更加方便。

在福特位于密歇根州迪尔博恩的“沉浸式实验室”内，员工可以戴上Oculus Rift虚拟现实头盔在多种不同条件下以虚拟方式查看汽车，例如模拟明亮的白天、多云天气以及夜间，从而了解在这些条件下汽车看起来的外观。此外，员工也可以在汽车被生产出来以前，通过Oculus Rift获得乘坐体验。而且，这个虚拟现实原型系统还使来自不同部门的设计者和工程师们能仔细检查不同的零件和组件，比如发动机和内饰等，并发现一些潜在的问题。

奥迪也不甘示弱，在汽车生产装配阶段同样发挥了这项技术的巨大潜力。最近，奥迪推出了一项名为“虚拟装配线校检”的技术，利用3D投射和手势控制，可以使流水线工人在三维虚拟空间内完成对实际产品装配工作的预估和校准。

虚拟现实技术在汽车销售领域同样发挥着特殊的作用。比如奥迪和Oculus合作推出了一项虚拟现实选车服务。客户可以在任意经销商处使用Oculus Rift浏览奥迪旗下所有车型，Oculus能为用户带来更为真实的模拟体验。用户可以通过它模拟坐在车里的真实场景，并通过场景设置来浏览车型内部不同的皮革、颜色、装饰以及车载娱乐系统。福特公司目前也使用虚拟现实帮助客户实现驾车体验，利用Oculus Rift头戴设备可高分辨率地观察汽车内饰和外饰效果。

教育行业：寓教于乐

汽车行业不仅仅把虚拟现实用于设计目的，还用于教育目的。例如，丰田汽车公司使用Oculus头盔作为其“测试驾驶365”活动的一部分，来教育青少年和他们的父母，告知其驾驶分心的危害。分心驾驶模拟器系统中含有传感器，负责采集传送用户使用踏板及方向盘等信息。还有提前设定好的“分心考验”，比如手机振铃或是坐在后排聒噪不休的乘客等。

该公司说，虚拟现实头盔所提供的身临其境的体验可以彻底改变教育的各个领域。丰田公司的官员说，让各年龄段的人都可以参与复杂概念的实地考察和模拟，虚拟现实可以让认知学习过程更加快速高效。

Unimersiv和Cerevrum就是其中的翘楚。Unimersiv是一个教育类虚拟现实内容平台，它提供的《虚拟现实恐龙》是一款内容涵盖8种恐龙的教育类体验，该体验不仅可使用户与真实比例的恐龙面对面，而且还能使用户通过Unimersiv的信息图标去探索关于每种恐龙的新鲜有趣的科学事实。电影《侏罗纪世界》中的全息投影恐龙让人憧憬，而现在已经能通过虚拟现实技术初步实现这一目标了。

Cerevrum则是一款可以在虚拟现实环境里进行认知能力（观察力、记忆力、想像力、注意力）训练的应用，这款应用支持各种虚拟现实头戴式显示器。不同于传统的书本、DVD等这些2D式学习方式，Cerevrum提供的是沉浸式3D认知训练，让用户更加自然地增进认知能力。而且该应用采用独特的算法，配乐会因玩家的不同表现而实时变化。

除此之外，在Gear VR上还有很多其他教育游戏，例如语言屋，就是通过这种方式来进行外语学习的。另外，外科医生在髋关节手术中佩戴虚拟现实设备，也可给其他实习医生进行手术视频体验教学。

法庭评审：正义利器

为了让不具备专业法律知识的陪审团做出更公正的判断，法庭可能也要出动“大杀器”——虚拟现实设备了。在其帮助下，评审团成员或许再也不用通过查看单调的二维照片来评估犯罪现场，在三维环境中查看案发现场将有助于陪审员更好地了解人与其他物体（比如子弹）在空间中的移动情况。

其实，早在2009年，来自西班牙萨拉曼卡大学的冈萨雷斯·阿奎莱拉和同事就首先让3D模拟案发场景成为了可能。

2014年，瑞士苏黎世大学的研究人员拉瑞斯·艾伯特领导的研究团队在《法医学、医学和病理变化》期刊上发表了一篇论文，详细描述了他们建立的“法庭装甲”系统借用Oculus Rift在重建事件和犯罪场景方面的潜在用途。他们发现，交互技术的使用让人们更容易想象和理解案件的细节，并帮助做出犯罪嫌疑人有罪与否的决定。

nlc202309050207

冥想体验：按摩大师

在结束了一天的工作后，躺在一个阳光灿烂的海滩，是不是一件非常美妙的事。通过“冥想指导”虚拟现实程序，使用者可以戴上Oculus头盔，沉浸在一个放松的环境里。“冥想指导”利用虚拟现实所创建的四个美丽环境，可以让人们精神放松、减压。它可以带人们到湛蓝的海边沐浴阳光海风，也可以到隐秘的森林坐拥群山瀑布，还可以到静谧古朴的庭院以及夕阳西下的深秋。在这样的环境下，人们可以短暂地邂逅心中的禅意，释放内心的压力和焦虑。研究公司表示，正在努力更新更多的功能，或添加其他环境等。

2014年发表在《美国精神病学》杂志上的一项研究指出，这样的冥想体验可以减轻日常生活中的压力和焦虑。研究者还表示，虚拟现实技术可以给患者提供一个安全、可控的环境让他们接触令他们害怕的事物，因此，也可以作为一些更严重的压力疾病的治疗工具，比如创伤后应激障碍（PTSD）和惊恐障碍或恐惧症。

西班牙Psious公司开发的针对航空恐惧的疗法会把人置于焦虑的来源中，使他们能面对以后现实世界中的飞行恐惧。该公司还提供了其他多种模拟器，包括帮助克服蜘蛛恐惧症、针头恐惧症、幽闭恐惧症和公开演讲恐惧症等。

有研究表明，虚拟现实在治疗某些恐惧时，比传统的心理疗法更有效，而对于遭受创伤后应激障碍折磨的退伍军人来说，此类虚拟现实接触疗法本身的作用和虚拟现实疗法与药物结合的方法一样好。过去，虚拟现实系统成本太高，然而Psious现在出售的硬件，包括Homido头盔、智能手机和触觉反馈装置，总共只要300美元。

DeepStream VR公司则将一个投影屏幕和跑步机结合在一起，病人可以通过计算机生成的一条虚拟小径进行“步行冥想”。

在线购物：实时体验

很多人已经对在线购物网站耳熟能详，甚至视若无睹，但像Trillenium这样的虚拟现实应用将成为消费者在线购物的下一站。货不对板，饱尝“买家秀”辛酸？Trillenium的出现或许可以改变这个局面。

这些应用可以提供整个商店的虚拟导游，提高传统在线购物的体验。相对于传统的通过查看网站目录进行购物的方式，消费者可以借此得到实时的购物体验，甚至和朋友一起购物。该应用已经得到欧洲一家在线零售商——英国网上服装零售商ASOS的注意。通过与Trillenium合作，消费者很快就能通过使用头盔从ASOS上购物，就像从亚马逊上购物一样轻松。Trillenium的创始人说：“我们将和ASOS一起找到一个改变网购的新模式。”

Trillenium研发的平台可适配于市面上包括Oculus Rift、Google cardboard glasses、Samsung Gear VR、HTC Vive、Sony Morpheus在内的大多数头显。

军事训练：实战演习

美国军方经常使用虚拟现实模拟器训练士兵。《虚拟战场空间2》和Unity 3D等游戏的非商业性版本被用于训练部队的作战能力。这种游戏一样的模拟能使团队在使用真实世界的战术装备之前，在虚拟环境中练习彼此协作达成目标。这种沉浸式的环境非常重要，因为这种训练能够紧紧抓住学员的注意力，因此效果更持久，也更容易被理解。

据报道，美国海军陆战队已经购买了《虚拟战场空间》游戏的使用许可证。凭借这一许可证，美国海军陆战队将随意配置VBS/VBS2这一系列训练系统，进行战术训练、试验以及任务演习。VBS2的使用者包括美国陆军、美国特勤局、美国西点军校、英国国防部、澳大利亚国防军、加拿大军队、芬兰国防军、法国武装部队、新西兰国防军等。

虽然2016年虚拟现实市场会迎来一轮爆发，但虚拟现实目前仍然面临内容缺乏、生态建设缓慢的现状。未能完全避免眩晕感，仍是目前未能解决的主要问题。“大鹏一日同风起，扶摇直上九万里”，这些瓶颈的克服和解决之日，或许就是虚拟现实技术“飞入寻常百姓家”之时。

信息技术教师的理想与现实 篇12

张欣:人们对信息技术从粗浅的认识到整合应用是一个过程, 要清醒地认识到在一些习以为常的认知中存在着熟悉而陌生的错误, 熟悉是因为我们听得太多了, 陌生是因为我们从没有真正认真地去思考。

>>信息技术教师只要上好信息技术课就行了?

无可厚非, 作为一名信息技术教师, 上好信息技术课是我们的本职, 但上好信息技术课并非信息技术教师的所有。如果使用恰当, 信息技术能够极大地培养孩子的学习与研究技能, 将信息技术嵌入整个课程, 并使之在“学习与生活的要素”中占有更显著的位置, 为孩子提供更多的利用信息技术提高学习的机会。每个学习领域都有对信息技术的明确要求, 它将直接贡献于各学习领域的基本知识、关键技能与理解的获得。如此一来, 信息技术教师该如何走出属于自己的道路?结论:为你的出路计, 抓紧时间, 努力提高自己的信息技术专业技能!

>>电脑坏了, 你是信息技术教师, 这是你的工作!

同事或领导的电脑坏了, 让信息技术教师为其维护一下, 这种情况非常普遍。我认为:帮助其维护是交情, 不维护很正常。没有哪个学校会让语文教师一定要帮信息技术教师写家信, 也不会要求数学教师帮助信息技术教师整理家里的收支账目。如此, 信息技术教师有什么义务帮助其他教师修理电脑?结论:信息技术是每一位现代教师的基本技能, 好好学习, 天天向上!

>>语文、数学教师比信息技术教师更辛苦?

所有教师都是辛苦的, 信息技术教师不仅担负着学科教学的任务, 还承担了学校很多的杂务, 更重要的是, 信息技术教师还承担了学校信息化建设引领者的角色。信息技术与其他学科整合是教育发展的需要, 信息技术应用的深入程度标志着教育现代化的深入程度。如果信息技术教师的个人发展得不到应有的关注, 我无法想像跋涉于无尽旅途中的远足者能走多远!结论:我们的领导应该具有长远的眼光, 给信息技术教师些希望, 他们会给你奇迹!

现实与理想总是有段距离, 正因为这段距离, 我们才奋斗!