主講人：時間：20XX.XX模塊九

虛擬現實技術CONTENTS01單元1虛擬現實技術概述02單元2虛擬現實技術應用案例虛擬現實技術概述202X單元1單元1虛擬現實技術概述虛擬現實（簡稱VR），是以沉浸性、交互性和構想性為基本特征的計算機高級人機界面，綜合利用了計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、人工智能技術、計算機網絡技術、并行處理技術和多傳感器技術，模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能，使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，創建了一種適人化的多維信息空間。使用者不僅能夠通過虛擬現實系統感受到在客觀物理世界中所經歷的“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時間以及其他客觀限制，感受到真實世界中無法親身經歷的體驗。一、基本概念單元1虛擬現實技術概述虛擬與現實兩詞具有相互矛盾的含義，把這兩個詞放在一起，似乎沒有意義，但是科學技術的發展卻賦予了它新的含義。按最早提出虛擬現實概念的學者J.Laniar的說法，虛擬現實，又稱假想現實，意味著“用電子計算機合成的人工世界”。這個領域與計算機有著不可分離的密切關系，信息科學是合成虛擬現實的基本前提。生成虛擬現實需要解決以下三個主要問題：一、基本概念即，怎樣合成對觀察者的感官器官來說與實際存在相一致的輸入信息，也就是如何可以產生與現實環境一樣的視覺、觸覺、嗅覺等。以假亂真的存在技術觀察者怎樣積極和能動地操作虛擬現實，以實現不同的視點景象和更高層次的感覺信息。實際上也就是怎么可以看得更像，聽得更真等。相互作用感覺者如何在不意識到自己動作、行為的條件下得到栩栩如生的現實感。在這里，觀察者、傳感器、計算機仿真系統與顯示系統構成了一個相互作用的閉環流程。自律性現實單元1虛擬現實技術概述1．環境建模技術即虛擬環境的建立，目的是獲取實際三維環境的三維數據，并根據應用的需要，利用獲取的三維數據建立相應的虛擬環境模型。2．立體聲合成和立體顯示技術在虛擬現實系統中消除聲音的方向與用戶頭部運動的相關性，同時在復雜的場景中實時生成立體圖形。3．觸覺反饋技術在虛擬現實系統中讓用戶能夠直接操作虛擬物體并感覺到虛擬物體的反作用力，從而產生身臨其境的感覺。二、關鍵技術單元1虛擬現實技術概述4．交互技術虛擬現實中的人機交互遠遠超出了鍵盤和鼠標的傳統模式，利用數字頭盔、數字手套等復雜的傳感器設備，三維交互技術與語音識別、語音輸入技術成為重要的人機交互手段。5．系統集成技術由于虛擬現實系統中包括大量的感知信息和模型，因此系統的集成技術為重中之重，包括信息同步技術、模型標定技術、數據轉換技術、識別和合成技術等。二、關鍵技術單元1虛擬現實技術概述早在20世紀70年代便開始將虛擬現實用于培訓宇航員。由于這是一種省錢、安全、有效的培訓方法，現在已被推廣到各行各業的培訓中。目前，虛擬現實已被推廣到不同領域中，得到廣泛應用。三、應用領域商業上，虛擬現實常被用于推銷。例如建筑工程投標時，把設計的方案用虛擬現實技術表現出來，便可把業主帶入未來的建筑物里參觀，如門的高度、窗戶朝向、采光多少、屋內裝飾等，都可以感同身受。它同樣可用于旅游景點以及功能眾多、用途多樣的商品推銷。因為用虛擬現實技術展現這類商品的魅力，比單用文字或圖片宣傳更加有吸引力。醫療上，虛擬現實應用大致上有兩類。一類是虛擬人體，也就是數字化人體，這樣的人體模型醫生更容易了解人體的構造和功能。另一類是虛擬手術系統，可用于指導手術的進行。軍事上，利用虛擬現實技術模擬戰爭過程已成為最先進的多快好省的研究戰爭、培訓指揮員的方法。也是由于虛擬現實技術達到很高水平，所以盡管不進行核試驗，也能不斷改進核武器。戰爭實驗室在檢驗預定方案用于實戰方面也能起巨大作用。娛樂上，應用是虛擬現實最廣闊的用途。英國出售的一種滑雪模擬器。使用者身穿滑雪服、腳踩滑雪板、手拄滑雪棍、頭上戴著頭盔顯示器，手腳上都裝著傳感器。虛擬現實技術應用案例202X單元2單元2虛擬現實技術應用案例VR給人一種沉浸感，具有傳統娛樂方式不可比擬的優勢。理想的VR讓人分不清現實和虛擬，VR領路人相信VR能夠改變人們的生活方式。過去的時間，那些VR領域的佼佼者們有兩件事做得非常好：一是尋找VR立竿見影的市場應用，二是投入百分之百的精力來獲得用戶的共鳴。這些VR領路人之所以花費如此巨大的人力物力財力來推廣VR，是因為他們相信VR能夠像曾經的電視機、個人計算機、智能手機一樣徹底改變人們的生活，VR被認為是下一代娛樂事業的終端形式，具有傳統娛樂方式不可比擬的優勢：沉浸感。理想的VR能夠讓人分不清何為現實何為虛擬。事實上，許多行業已經從VR身上嘗到了甜頭受益匪淺。文化旅游領域方面，由上海博物館牽頭，聯合同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司申報的“AR輔助文物修復應用”以及視辰信息科技（上海）有限公司的“山海奇豫上海豫園AR燈會”2個案例入選。醫療健康領域方面，上海拾衷信息科技有限公司的“面向骨科手術的VR培訓平臺應用”案例入選。安全應急應用領域方面，上海曼恒數字技術股份有限公司的“消防應急救援指揮視覺模擬系統應用”案例入選。二、關鍵技術單元2虛擬現實技術應用案例1．“AR輔助文物修復應用”——上海博物館聯合同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司上海博物館結合增強現實（AugmentedReality）技術和文物修復技術，通過對附土挖掘文物的CT掃描數據進行基于體素的數據聚類分析處理，得到其內部的珍貴文物埋藏信息。建立增強現實（AR）文物修復輔助系統，通過技藝工藝智慧展示和三維引擎實時渲染，將文物掃描數據和修復流程結合統一，實現原本不可見的包裹體文物“透視”的效果，從而為修復方案提供依據，提高修復的準確性、可靠性和修復效率。單元2虛擬現實技術應用案例2．“山海奇豫上海豫園AR燈會”——視辰信息科技（上海）有限公司EasyARMega空間計算平臺攜手聯通5G網絡技術，虛實結合、以虛促實，共同打造了豫園“元宇宙”燈會。通過“云游山海奇豫記”小程序，游客可以進行游園AR導覽、燈謎大會、暢游燈會、山海圖鑒、AR互動、AR慢直播等。燈會線下體驗人數近百萬，線上AR慢直播觀看量達1.4億，為全國虛擬現實產業起到了引領示范作用。單元2虛擬現實技術應用案例3．面向骨科手術的VR培訓平臺應用”——上海拾衷信息科技有限公司拾衷骨科VR手術培訓平臺，根據真實骨科手術流程與器械開發，面向關節外科、脊柱外科提供專業化的VR手術培訓解決方案，創新性地研發了VR虛擬手物交互算法等技術，使手術模擬更真實、更完整，如圖9-2-3所示。相比傳統基于假骨的培訓方式，平均節約70%的培訓成本。目前該平臺已在強生醫療等單位得到應用，助力我國平均臨床手術水平提升。單元2虛擬現實技術應用案例4．“消防應急救援指揮視覺模擬系統應用”——上海曼恒數字技術股份有限公司該系統結合了地理信息系統（GIS）和虛擬現實技術，旨在為消防人員提供一個真實感強烈的三維情景仿真訓練平臺，如圖9