虚拟现实与增强现实
可视化
可视化（Visualization）是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。
虚拟现实
虚拟现实（VR，Virtual Reality）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的计算机仿真系统，使用户能够沉浸其中。
1.虚拟现实的组成
虚拟现实主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等。
1.1.模拟环境
模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。
1.2.感知
感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知，除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还应有听觉、触觉、力觉、运动，甚至包括嗅觉、味觉等感知，也称为多感知。
1.3.自然技能
自然技能是指人的头部转动、眼睛、手势以及其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者动作相适应的数据，对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。
1.4.传感设备
传感设备是指三维交互设备。
2.虚拟现实的特征
2.1.多感知性
多感知性是指除一般计算机所具有的视觉感知外，还应有听觉感知、触觉感知、力觉感知、运动感知，甚至包括嗅觉感知、味觉感知等，理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。
2.2.存在感
存在感是指用户能够感受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能够达到使用户难辨真假的程度。
2.3.交互性
交互性是指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从模拟环境得到反馈的自然程度。
2.4.自主性
自主性是指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。
增强现实
增强现实（AR，Augmented Reality）是一种实时计算摄影机影像的位置以及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目的是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。
增强现实是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，它把一些原本在现实世界一定时间与空间范围内很难体验到的实体信息（如视觉、听觉、味觉、触觉等）通过计算机等模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界而被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验，即真实的环境和虚拟的物体实时叠加到了同一个画面或空间而同时存在。
增强现实不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示了出来，两种信息相互补充和叠加，在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形重合成在一起，便可以看到被真实的世界所围绕。
增强现实包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。
增强现实的特征包括：真实世界和虚拟的信息集成；具有实时交互性；是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。
虚拟现实和增强现实的应用与畅想
虚拟现实和增强现实的应用与畅想上世纪中叶，全息技术被提出，随着研究的深入和技术的日趋成熟，它被广泛运用于电影电视、监视探测、信息存储等领域。此项技术最震撼人心的应用莫过于2009年日本克里普顿未来媒体公司以虚拟歌姬“初音未来”为名义而举办的大型虚拟演唱会。具有全息图像特点的透明投影屏幕播放主唱的3D影像，从全方位给予观看者3D视觉体验。人们不禁开始思考，虚拟人物可以在现实中存在，那么我们何时能与之进行对话或思想交流，更进一步地，现实的我们是否可以体验全新的虚拟世界呢？其实多年以来，在计算机技术日益发展和成熟的推动下，越来越多的新型技术被广泛运用到电子产品上，虚拟现实和增强现实两种全新技术的发展也开始起步，正在走入所有人的视线。 VR，全称Virtual Reality，即虚拟现实，利用计算机生成一种模拟环境，通过三维动态和实体行为，使用户完全沉浸到该环境中。现在的网络世界是完全虚拟的，用户只需通过鼠标键盘或触摸屏就可以实现人机的信息交互，只有视觉和听觉上的感知。但是在虚拟现实中，你完全不会意识到自己身处虚拟世界，因为你感受得到包括重力等各种力的存在，能通过触碰其他事物获得真实触感，还和正常人一样拥有视觉、听觉、味觉等各种感知能力，并受到现实世界物理运动定律的限制。目前有公司设计研发出类似的VR设备和虚拟世界，但是依然受到极大的限制，包括场地和功能的限制。你需要穿戴多种设备，以便支持你拥有一个虚拟世界主人公的第一视角，你的动作信息被捕
获后，通过计算机处理，让虚拟人物做出同样动作，但此时就受到场地的限制了：你无法跑得很远，跳得很高，因为设备体积和工作原因将对你自由活动的范围大小进行约束；同样在功能上，例如现在的虚拟世界无法基本反馈给你食物的所有信息，“色香味”三者你只能体会到色，香和味的体验很难实现，因为在没有实物的情况下，你难以获得这些信息的输入。 AR，全称Augmented Reality，即增强现实，可以实时地计算摄影机影像的位置和角度，并添加相应的图像、视频和3D模型，简单来说，就是把虚拟世界添加到现实世界并且可以互动。现在国内外就有一些利用了AR技术的软件和应用。例如谷歌翻译有一个实景翻译的功能，手机摄像头一旦捕捉到文字或句子，就会在屏幕上，将翻译后内容以贴片的方式贴在原文上；还有一个是SketchAR，一款简单的画图软件：在相册中找出想画的图片，软件会将其转化成素描版，之后再对着一张画纸打开摄像头，就可以把图像投影到摄像头捕捉到的画纸上，接下来你只需拿起画笔，看着屏幕，照葫芦画瓢去勾勒线条就可以完成简单作画。 以上都是VR和AR目前已经具备的功能和应用，但是人类认识世界的能力是无穷的，发展也是无止境的。正是因为人们发现在微观粒子、超高速物体和天体运动等一些领域，用牛顿经典力学体系已经解释不了其中的某些现象，才会有相对论和量子力学的诞生。其中有一假说，称为“量子脑动力学”，属于神经系统科学，其目的是在量子场论的理论框架内解释大脑功能。试想，如果未来在量子力学和医学
虚拟现实与增强现实技术课程教学大纲
虚拟现实与增强现实技术课程教学大纲 课程名称：虚拟现实与增强现实技术课程编号： 学时/学分：32学时/2 学分开课学期：第七学期 适用专业：计算机科学与技术专业课程类型：院系选修课 一、课程的目的和任务 随着虚拟现实技术（VR）和增强现实技术（AR）在全球范围内的兴起，其在我们日常生活中的应用也越来越多，此外，他对于提高工作效率和学习效果具有重要的意思，因此大学生应该成为该技术的应用者与受益者。但目前真正了解和懂得VR/AR的人并不多，本课程的目的通过系统的学习，使学生树立VR/AR的总体概念，初步具备VR/AR系统设计、开发的基础，培养学生的开发实践能力，从而改变这种不协调的现象。（毕业要求10-3）本课程的任务是从VR和AR技术自身的本质和应用出发，由浅入深、循序渐进地介绍了其理论基础和技术使用方法。兼顾理论与实践操作，使学生掌握VR/AR的基础知识和工程基础，具备解决VR/AR系统的设计、运维和工程应用方面的复杂工程问题，在理论知识与实践操作技能上同时得到训练提高。（毕业要求1-3） 二、课程的基本要求 通过本课程的学习，应使学生达到以下基本要求： 1.了解全球范围内的虚拟现实技术和增强现实技术前沿发展（毕业要求10-3） 2.能够运用现代信息技术获取相关信息来撰写技术报告和设计文稿，对前沿成果及设 计思路能够清晰表达（毕业要求2-2 10-2） 3.了解虚拟现实系统的输入/输出设备（毕业要求2-2） 4.了解虚拟现实的计算体系结构（毕业要求2-2） 5.掌握虚拟现实系统的核心技术（毕业要求1-3） 6.掌握虚拟现实技术的应用方法（毕业要求1-3） 7.掌握三维建模工具3ds Max（毕业要求1-3） 8.掌握三维开发工具Unity 3D（毕业要求1-3） 三、教学方法 1.整个教学过程由理论教学、辅导、自学、课堂测验、课堂练习、实验、课后作业等 环节组成。 2.该课程对学生的基础要求比较高，在教学过程中应根据学生的实际情况，对教材内 容尽心科学处理。 四、课程基本内容和学时安排 第一章虚拟现实技术概论（2学时） 1.虚拟现实技术的基本概念
虚拟现实(VR)和增强现实(AR)产业分析报告
高盛对虚拟现实（VR）和增强现实（AR）产业分析报告要点 日前高盛发布研究报告来对虚拟现实（VR）和增强现实（AR）产业进行分析。对此篇研报进行翻译后，将其独到之处（特别是软件细分市场）进行整理和解读，希望能方便国内投资者和业界把握行业脉搏。 高盛上周在研究报告中预计，虚拟现实市场到2025年的年营收规模将会超过电视机市场。高盛预计，虚拟现实10年内将创收1100亿美元，而电视机仅为990亿美元。
VR和AR将成为继电脑和智能手机之后的下一代计算平台，现有电子市场将被重塑。一个重要原因是VR可以在多个领域重塑目前的做事方式，而不仅仅是我们熟知的游戏、视频等。 对未来十年进行预测，到2025年，VR和AR的软硬件年销售额将达到800亿美元。如果解决了电池和移动的问题，年营收可以达到1820亿美元。即使VRAR仍受困于延迟、显示、隐私安全这些基础问题，年营收也可实现230亿美元的水平。 一、市场现状 历史：VR的前身是3D游戏，但当时显卡、价格、计算能力、抗延迟性能等都无法满足要求。行业的新高潮是Facebook投资20亿美元收购Oculus公司，而且在最近两年内225家VC已经为VR/AR领域投资了35亿美元。现在VR硬件技术基本成熟了。 VR与AR区别：除了技术特点外，一般认为AR主要用于商用，而VR 消费和商用都有。 日前Oculus发布了消费版VR头盔，但其对于PC的要求比较高。Nvidia估计只有1300万台PC满足要求，而Gartner则估计有1%PC 可以。所以VR头盔的初期发展会受到PC性能不足的限制。此外苹果在VR领域还没动静，可能在等待先发者探路后再寻找最好的机会杀入，苹果可能是未来VR产业格局中最大的变数。 图2 目前产业链厂商汇总
虚拟现实增强技术综述
虚拟现实增强技术综述 曾玮峰 中南大学信息科学与工程学院 摘要随着近年来计算机三维处理能力的增长和低成本传感显示元件的出现,虚拟现实得到了快速发展,特别是与现实世界产生了越来越多的结合技术,从虚拟和现实的两个角度对虚拟现实进行增强。论文重点围绕近几年的发展趋势,论述了增强现实与增强虚拟环境的技术特点,介绍了虚拟现实增强技术的相关硬件设备发展;然后分别介绍了增强现实和增强虚拟环境技术的发展现状,讨论了移动互联网上的虚实增强技术与应用,最后进行总结并提出需要解决的问题。 关键词增强虚拟环境增强现实虚实增强混合现实 1引言 虚拟现实技术建立人工构造的三维虚拟环境,用户以自然的方式与虚拟环境中的物体进行交互作用、相互影响,极大扩展了人类认识世界,模拟和适应世界的能力。虚拟现实技术从20世纪60～70年代开始兴起,90年代开始形成和发展,在仿真训练、工业设计、交互体验等多个应用领域解决了一些重大或普遍性需求,目前在理论技术与应用开展等方面都取得了很大的进展。虚拟现实的主要科学问题包括建模方法、表现技术、人机交互及设备这三大类,但目前普遍存在建模工作量大,模拟成本高,与现实世界匹配程度不够以及可信度等方面的问题。 图1虚拟现实、增强现实和混合现实搜索量统计对比(来源: Google trends, 2004。01～2014。 06) 针对这些问题,已经出现了多种虚拟现实增强技术,将虚拟环境与现实环境进行匹配合成以实现增强,其中将三维虚拟对象叠加到真实世界显示的技术称为增强现实,将真实对象的信息叠加到虚拟环境绘制的技术称为增强虚拟环境。这两类技术可以形象化地分别描述为“实中有虚”和“虚中有实”。虚拟现实增强技术通过真实世界和虚拟环境的合成降低了三维建模的工作量,借助真实场景及实物提高了用户体验感和可信度,促进了虚拟现实技术的进一步发展。
增强现实与虚拟现实的发展历史
据国外媒体报道，增强现实（AR）与虚拟现实（VR）技术虽然起源相同，但仍目前有着不同的发展阶段。随着现实需求和技术发展，二者未来将再次融合。 我们终于可以说，高端用户的虚拟现实时代已经到来。虚拟现实设备Oculus Rift以及HTC Vive在全球上市，开始给消费者带来体验全新世界的可能。与此同时，增强现实的发展却有所不同，其成为可行的消费级技术依然有待进一步发展。当然，无论是虚拟现实还是增强现实，它们的技术发展都源于同一个起点。 虽然增强现实与虚拟现实的起源甚至可以追溯至现代计算机技术的诞生，但与当代设备相仿的第一个原型机是著名计算机科学家、图灵奖获得者伊万·萨瑟兰（Ivan Sutherland）发明的头戴式显示器。1968年，作为哈弗大学电气工程副教授的萨瑟兰发明了名为“达摩克利斯之剑”的头戴式显示设备。整套系统将显示设备放置在用户头顶的天花板，并通过连接杆和头戴设备相连，能够将简单线框图转换为3D效果的图像。 然而，总部位于美国费城的一家公司Philco却认为它才是第一个头戴式显示器的发明者。公司称1961年开发了第一个头戴式显示系统，其中相机被放置于一个房间，而用户头戴显示设备坐在另一个房间。当用户头转动时，系统通过磁铁相应调整相机的位置和角度。这是第一个实现远程监控的例子。 从结构上来说，这种头戴式显示器（HMD）和现在的各种AR以及VR产品也是惊人的相似。与现在索尼的增强现实设备Wonderbook或者是类似于诺基亚的移动应用HERE City Lens相比，当时的头戴式显示器除了无法实
现的娱乐功能，其技术原理与增强现实没有什么两样。 增强现实技术已经通过多种方式取得了成功，增强现实是对现实生活进行改善和协助，这也被认为是其发展的方向。在1961年的美国空军阿姆斯特朗实验室中，路易斯·罗森伯格（Louis Rosenberg）开发出了Virtual Fixtures，其功能是实现对机器的远程操作。罗森伯格其后研究方向转至增强现实，也包括如何以虚拟图像叠加至用户的真实世界画面中——这也是当代虚拟现实技术讨论的热点。此后，增强现实与虚拟现实的发展道路便分离开来。 事实上，第一次将这种技术成功应用于实时直播是在1998年，当时体育转播图文包装和运动数据追踪领域的领先公司Sportvision开发了1st & Ten系统。在实况橄榄球直播中，其首次实现了“第一次进攻”黄色线在电视屏幕上的可视化。这项技术是针对冰球运动开发的，其中的蓝色光晕被用以标记冰球处于的位置，但这个应用并没有被普通观众所接受。 仅仅一年以后，增强现实开发工具ARToolKit便问世了。这个开源工具由奈良先端科学技术学院（Nara Institute of Science and Technology）的加藤弘（Hirokazu Kato ）开发，可以说是消费级增强现实的第一个实例。2005年，ARToolKit与软件开发工具包（SDK）相结合，可以为早期的塞班智能手机提供服务。开发者通过SDK启用ARToolKit的视频跟踪功能，可以实时计算出手机摄像头与真实环境中特定标志之间的相对方位。这种技术被看作是增强现实技术的一场革命，目前在Andriod以及iOS设备中，ARToolKit仍有应用。国内在AR
虚拟现实与增强现实技术在教学中的应用
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/9517741324.html, 虚拟现实与增强现实技术在教学中的应用 作者：杨雪果 来源：《艺术殿堂》2018年第09期 【摘要】2016年被称为“虚拟现实元年”，虚拟现实的出现，为各行各业带来了便利，同时，增强现实是随着虚拟现实发展起来的，增强现实也给人们提供了极佳的体验。基于此，文章首先对虚拟现实和增强现实进行简要介绍，然后分析虚拟现实和增强现实在教学中的应用，旨在为相关人员提供借鉴，提升教学水平。 【关键词】虚拟现实；增强现实；教学；应用 《国家教育事业发展“十三五”规划》中提到“要全力推动信息技术与教育教学深度融合。综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索未来教育教学新模式”。这充分说明了虚拟现实和增强现实的重要性。将虚拟现实和增强现实应用在教学中，能够有效提升教学的趣味性，激发学生兴趣，提升教学质量。 1、虚拟现实技术与增强现实技术概述 1.1虚拟现实技术 虚拟现实，是一种基于多媒体计算机技术、传感技术、仿真技术的沉浸式交互环境。具体地说，就是采用计算机技术生成逼真的视觉、听觉、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。虚拟现实是一个学科高度综合交叉的科学技术领域，具有3I特性，即沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）、构想性（Imagination）。虚拟现实与人工智能（AI）技术及其他相关领域技术结合，将会使其还具有智能（Intelligent）和自我演进 演化（Evolution）特征。 1.2增强现实技术 增强现实技术是在虚拟现实技术的基础上发展起来的，具体而言，增强现实技术就是基于网络的定位、跟踪、计算机的交互、显示灯技术，将计算机形成的虚拟信息叠加到现实场景中，对现实世界进行补充，使人们在视觉、听觉、触觉等方面增强对现实世界的体验。增强现实具有三大特点，即虚实结合、实时交互和三维配准。 2、虚拟现实技术和增强现实技术在教学中的应用 2.1头戴式虚拟现实设备在教学中的应用
谈展教融合情景下的虚拟现实与增强现实技术
谈展教融合情景下的虚拟现实与增强现实技术 工作会议提出了创建中国特色现代科技馆体系的新思想，突出信息化、时代化、体验化、标准化、体系化、普惠化、社会化七大目标。要求科技馆加强虚拟现实技术、增强现实技术的应用和线上线下活动的开展；加强前沿科技的展示，不断更新展览内容；注重寓教于乐，增强公众体验和兴趣；把现代技术作为展示教育的重要手段，以“超现实体验、多感知互动、跨时空创想”为核心理念，有效促进高新科技成果的传播和转化；直观展示常态下难以直接观察到的科学现象和技术过程，充分激发公众的创造力和想象力。这无疑是当前和今后一段时间科技馆行业思考与实践的出发点和着力点。 1虚拟现实与增强现实之我见 虚拟现实和增强现实是数据可视化的一种表现形式，伴随着计算机技术的诞生与发展而逐渐成熟。简单来说，虚拟现实是使虚拟事物可视化、实体事物图像化的一种技术，它可以使幻想世界变得栩栩如生，使微观世界变得活灵活现，使望尘莫及的宏观世界变得触手可及。而增强现实则是虚拟现实的衍生品，它是“虚拟”与“实体”结合的产物，完成了虚拟事物可视化与实体事物图像化的叠加。 有一种说法：2016年是虚拟现实技术的元年。其实准确地说，应该是各路资本或市场概念炒作的开始。虚拟现实并非新生事物，之所以被热炒，是由于智能终端拥有率的大幅提高和移动互联网技术的广泛应用，将往日需要依托高性能图形工作站方能运行且被专业机构独享的虚拟现实技术推向了消费电子市场，使操作者和体验者由过去的科研人员变成了现在的普罗大众。 目前，虚拟现实与增强现实的图形化、可视化技术已经非常成熟，关键在于如何解决经济成
本、可靠性、位置感应和数据处理等技术问题。 2展教融合的技术路径 当代科技馆的展示设计有三种模式：一是科技史类科技博物馆，它的展品展项是真实的、静态的，展示内容缺乏对基本原理的诠释，展示形式缺乏趣味和活力；二是学科类科学中心，它的展品展项具有互动性，然而展示内容缺乏与生产生活的关联；三是主题类综合性科技馆，它的展品展项具有体验性，但是展示内容缺乏深度、略显浮浅。 这三种科技馆模式的不足，或源于展教手段的局限性，或源于技术手段的局限性。随着数字化技术的平民化和移动互联网的普及化，为基于科技馆资源开发的拓展型教育活动提供了技术路径，为展教融合的新载体搭建了“借题发挥”的桥梁，真正实现线上线下的互动与馆内馆外的互通。 3基于虚拟现实与增强现实的科普实例 对于科技馆而言，虚拟现实与增强现实既是一种具体技术又是一种基本手段，要把它们视为诠释基本原理和拓展基本应用的可视化工具，其成功运用的要义在于精准地表达展品展项的科学内涵（见图1）。 3.1蒸汽机工作原理的诠释 蒸汽机是科技史类科技博物馆中的保留项目，但大多是静态陈列并辅以文字说明，即便有少数的动态演示，也只能看其外观动作，而无法观其内部形态。 我们可以通过静态陈列实物、透视解析动画和虚拟漫游游戏三个部分，来诠释蒸汽机的工作原理：首先，将装有增强现实驱动软件的移动终端摄像头对准静态陈列的内燃机实物。接着，移动终端的屏幕上便会显示内燃机的透视图，动态再现蒸汽机的内部情况，让观众可以看到高压蒸汽进气、做功、排气等整个动态过程，使内燃机的工作过程一目了然。当然，还可以借助安装于展台上的平板电脑逐一观看采用虚拟现实技术制作的内燃机结构解剖动画，了解
虚拟现实增强技术综述_周忠
中国科学:信息科学2015年第45卷第2期:157–180 https://www.360docs.net/doc/9517741324.html, 虚拟现实增强技术综述 周忠x*,周颐x,肖江剑y x北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室,北京100191 y中国科学院宁波工业技术研究院,宁波315201 *通信作者.E-mail:zz@https://www.360docs.net/doc/9517741324.html, 收稿日期:2014–04–08;接受日期:2014–07–07;网络出版日期:2014–12–16 国家自然科学基金(批准号:61170188,61273276)和国家高技术研究发展计划(“863”计划)(批准号:2012AA011801,2012AA01 1803)资助项目 摘要随着近年来计算机三维处理能力的增长和低成本传感显示元件的出现,虚拟现实得到了快速发展,特别是与现实世界产生了越来越多的结合技术,从虚拟和现实的两个角度对虚拟现实进行增强.论文重点围绕近几年的发展趋势,论述了增强现实与增强虚拟环境的技术特点,介绍了虚拟现实增强技术的相关硬件设备发展;然后分别介绍了增强现实和增强虚拟环境技术的发展现状,讨论了移动互联网上的虚实增强技术与应用,并结合作者参与ISO/IEC的工作,介绍了相关国际标准制定最新情况;最后进行总结并提出需要解决的问题. 关键词增强虚拟环境增强现实虚实增强混合现实 1引言 虚拟现实技术建立人工构造的三维虚拟环境,用户以自然的方式与虚拟环境中的物体进行交互作用、相互影响,极大扩展了人类认识世界,模拟和适应世界的能力.虚拟现实技术从20世纪60～70年代开始兴起,90年代开始形成和发展,在仿真训练、工业设计、交互体验等多个应用领域解决了一些重大或普遍性需求,目前在理论技术与应用开展等方面都取得了很大的进展.虚拟现实的主要科学问题包括建模方法、表现技术、人机交互及设备这三大类,但目前普遍存在建模工作量大,模拟成本高,与现实世界匹配程度不够以及可信度等方面的问题[1]. 针对这些问题,已经出现了多种虚拟现实增强技术,将虚拟环境与现实环境进行匹配合成以实现增强,其中将三维虚拟对象叠加到真实世界显示的技术称为增强现实,将真实对象的信息叠加到虚拟环境绘制的技术称为增强虚拟环境.这两类技术可以形象化地分别描述为“实中有虚”和“虚中有实”.虚拟现实增强技术通过真实世界和虚拟环境的合成降低了三维建模的工作量,借助真实场景及实物提高了用户体验感和可信度,促进了虚拟现实技术的进一步发展. 搜索热度代表了大众对于该词的关注程度,一般来说,新技术会引起搜索高潮,然后慢慢下降,在技术取得突破或出现某热点事件时激增,最终趋于稳定.我们使用Google trends对比了虚拟现实,增强现实,增强虚拟环境和混合现实等词的全球搜索热度,为了有所参照,以人机交互(HCI)作为参考,搜索结果对比如图1所示.可以看出,和人机交互一样,虚拟现实的搜索热度逐渐下降并趋于稳定,这说
虚拟现实与增强现实的区别和联系
虚拟现实和增强现实区别和联系 1、人机交互的友好度很重要 随着社会经济的发展，计算机已经成为社会生活中不可缺少的重要组成部分，友好的人机接口技术很早已成为人们关心的一个重要课题，因为一个比较差的人机交互接口很可能将使一个功能很强的产品变得不可接受。 总体来讲，人机接口技术主要研究方向有两个方面：（1）人如何命令系统以（2）系统如何向用户提供信息。 众所周知，人在使用计算机方面的感受（即人机交互部分的友好度）直接影响到人对系统的接受程度，而这两个方面直接决定了人机交互部分的友好度。 2、虚拟现实时代来临 互联网时代的来临使得人类的交流采用了新的方式，进入了新的领域。具体发展过程如下：命令界面—图形用户界面—多媒体界面—虚拟现实。 那么，什么事虚拟现实技术？ 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），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。其具体内涵是：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。其中，计算机生成的、可交互的三维环境成为虚拟环境（即Virtual Environment，简称VE）。 3、增强现实技术应运而生 近年来，虚拟现实在各个行业和领域应用得越来越广泛，而同时也暴露出了一些不可忽视的问题。如对现实世界的隔离，与人类感知外部世界的方式有冲突等等。为了克服这些问题，增强现实技术应运而生。它将计算机生成的虚拟物体或关于真实物体的非几何信息叠加到真实世界的场景之上，实现了对真实世界的增强。同时，由于用于与真实世界的联系并未被切断，交互方式也就显得更加自然。 那么，什么事增强现实技术？ 增强现实（Augmented Reality，简称AR），是在虚拟现实基础上发展起来的新技术，是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的“增强”。AR通常是以透过式头盔显示系统和注册（AR系统中用户观察点和计算机生成的虚拟物体的定位）系统相结合的形式来实现的。 4、虚拟现实和增强现实技术今天的发展情况 作为新型的人机接口和仿真工具，VR和AR受到的关注日益广泛，并且已经发挥了重要作用，显示出了巨大的潜力。 VR和AR是充分发挥创造力的科学技术，为人类的智能扩展提供了强有力的手段，对生产方式和社会生活产生了巨大的深远的影响。随着技术的不断发展，其内容也势必将不断增加。而随着输入和输出设备价格的不断下降、视频显示质量的提高以及功能很强大但易于使用的软件的实用化，VR和AR的应用必将日益增长。VR和AR技术在人工智能、CAD、图形仿真、虚拟通讯、遥感、娱乐、模拟训练等许多领域带来了革命性的变化。当然了，在虚拟现实领域，国内不乏知名品牌，比如中视典。国内VRP（VR-Platform，简称VRP）虚拟现实软件已经在多个领域投入使用，涉及数字展馆、数字城市、场馆仿真、地产漫游、室内设计、旅游教学、文物古迹、应急预案、网上产品、网上看房、网上展馆、网上看车、影视拍摄等众多领域，且最新的12.0版本已经集成了强大的增强现实功能。
虚拟和增强现实(VRAR)技术在教学中的应用与前景展望
虚拟和增强现实（VRAR）技术在教学中的应用与前景展望 摘要2016 年被称为“虚拟现实元年”，虚拟现实作为近年来极为火热的科技话题，给人们带来焕然一新的感官享受，激发了许多关于“虚拟现实”行业的发展想象与前景构想。同时，增强现实的出现，也让人们获得了极佳的体验感。本研究梳理了虚拟现实和增强现实技术的起源、概念和应用领域，分析了虚拟现实和增强现实技术在教育中的应用、优势和存在的问题，阐述了虚拟现实和增强现实技术在创客教育和STEAM 教育中的作用，并对未来的发展前景进行了展望。关键词：虚拟现实；增强现实；VR；AR；创客教育；STEAM 教育；人工智能；大数据 一、虚拟现实和增强现实技术的起源、概念和应用领域（一）虚拟现实和增强现实技术的起源 2016 年被业界称为“虚拟现实元年”，可能有人会误认为这项技术是近年来才发展起来的新技术。其实不然，虚拟现实（VirtualReality，简称VR）技术最早起源于美国，1965 年虚拟现实之父伊凡·苏泽兰（Ivan Sutherland）在国际信息处理联合会（IFIP）会议上发表的一篇名为《终极的显示》的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想，描述的就是我们现在熟悉的“虚拟现实”，早在虚拟现实技术研究的初期，苏泽兰
就在其“达摩克利斯之剑”系统中实现了三维立体显示。增强 现实（Augmented Reality，简称AR）是指在真实环境之上提供信息性和娱乐性的覆盖，它是苏泽兰在进行有关头戴式显示器的研究中引入的[1]。1966 年美国麻省理工学院（MIT）的林肯实验室正式开始了头戴式显示器（HMD）的研制工作。在这第一个头戴式显示器的样机完成不久，研制者又把能模拟力量和触觉的力反馈装置加入到这个系统中。1970 年， 出现了第一个功能较齐全的头戴式显示器系统。1989 年，VPL 公司的Jaron Lanier 提出用“Virtual Reality” 来表示虚拟现实一词，并且把虚拟现实技术开发为商品，推动了虚拟现实技术的发展和应用[2]。虚拟现实技术兴起于20 世纪90 年代。2000 年以后，虚拟现实技术在整合发展中引入了XML、JAVA 等先进技术，应用强大的3D计算能力和交互式技术，提高渲染质量和传输速度，进入了崭新的发展时代。虚拟现实技术是经济和社会生产力发展的产物，有着广阔的应用前景。2008 年2 月，美国国家工程院(NAE)公布了一份题为“21 世纪工程学面临的14 项重大挑战”的报告。虚拟现实技术是其中之一，与新能源、洁净水、新药物等技术相并列。为了获得虚拟现实技术优势，美、英、日等国政府及大公司不惜巨资在该领域进行研发。 我国虚拟现实技术的研究起步于20 世纪90 年代初。随着 计算机图形学、计算机系统工程等的高速发展，虚拟现实技
虚拟现实与增强现实
可视化 可视化（Visualization）是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。 虚拟现实 虚拟现实（VR，Virtual Reality）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的计算机仿真系统，使用户能够沉浸其中。 1.虚拟现实的组成 虚拟现实主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等。 1.1.模拟环境 模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。 1.2.感知 感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知，除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还应有听觉、触觉、力觉、运动，甚至包括嗅觉、味觉等感知，也称为多感知。 1.3.自然技能 自然技能是指人的头部转动、眼睛、手势以及其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者动作相适应的数据，对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。 1.4.传感设备 传感设备是指三维交互设备。 2.虚拟现实的特征 2.1.多感知性 多感知性是指除一般计算机所具有的视觉感知外，还应有听觉感知、触觉感知、力觉感知、运动感知，甚至包括嗅觉感知、味觉感知等，理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。 2.2.存在感 存在感是指用户能够感受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能够达到使用户难辨真假的程度。
2.3.交互性 交互性是指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从模拟环境得到反馈的自然程度。 2.4.自主性 自主性是指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。 增强现实 增强现实（AR，Augmented Reality）是一种实时计算摄影机影像的位置以及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目的是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。 增强现实是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，它把一些原本在现实世界一定时间与空间范围内很难体验到的实体信息（如视觉、听觉、味觉、触觉等）通过计算机等模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界而被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验，即真实的环境和虚拟的物体实时叠加到了同一个画面或空间而同时存在。 增强现实不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示了出来，两种信息相互补充和叠加，在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形重合成在一起，便可以看到被真实的世界所围绕。 增强现实包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。 增强现实的特征包括：真实世界和虚拟的信息集成；具有实时交互性；是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。
虚拟现实技术与增强现实技术
AR or VR小伙伴们还是傻傻分不清楚吗？今天聊聊虚拟现实技术吧。 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR) 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，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。增强现实(Augment Reality, 简称AR)，是在虚拟现实(VR) 技术基础上发展起来的。利用计算机产生的虚拟信息对用户所观察的真实环境进行融合，真实环境和虚拟物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在，拓展和增强用户对周围世界的感知。 从上面的定义可以看出来，二者有很多相关性：首先，都需要计算机生成相应的虚拟信息；其次，都需要使用者使用头盔或类似显示设备，才能将计算机产生的虚拟信息呈现在使用者眼前；再次，使用者都需要通过相应设备与计算机产生的虚拟信息进行实时互动交互。 但是根据定义描述，二者的差异性也是显而易见，主要体现在四个方面：1对于浸没感的要求不同。虚拟现实系统强调用户在虚拟环境中视觉、听觉、触觉等感官的完全浸没，强调将用户的感官与现实世界绝缘而沉浸在一个完全由计算机所控制的信息空间之中，这通常需要借助能够将用户视觉与现实环境隔离的显示设备，一般采用浸没式头盔显示器，用户完全无法看到外部的现实环境。而增强现实系统致力于将计算机产生的虚拟环境与真实环境融为一体，从而增强用户对真实环境的理解；2一般来说即使要求虚拟现实系统精确再现我们周围的简单环境也需要付出巨大的代价，而其结果在当前技术条件下也未必理想。而增强现实技术则是在充分利用周围已存在的大量信息的基础上加以扩充，这就降低了对计算机图形能力的要求；3增强现实与虚拟现实应用领域的侧重不同：虚拟现实系统强调用户在虚拟环境中的视觉听觉、触觉等感官的完全浸没，对于人的感官来说，它是真实存在的，而对于所构造的物体来说，它又是不存在的。因此，利用这一技术能模仿许多高成本的、危险的真实环境。因而其主要应用在虚拟教育、数据和模型的可视化、军事仿真训练、工程设计、城市规划、娱乐和艺术等方面。而增强现实系统并非以虚拟世界代替真实世界，而是利用附加信息去增强使用者对真实世界的感官认识。因而其应用侧重于辅助教学与培训、医疗研究与解剖训练、军事侦察及作战指挥、精密仪器制造和维修、远程机器人控制、娱乐等领域；4增强现实和虚拟现实关于“注册(Registration)”的涵义和精度要求不同。在浸没式虚拟现实系统中，“注册”是指呈现给用户的虚拟环境与用户的各种感官匹配。例如，当用户用手推开一扇虚拟的门，所看到的场景就应该同步的更新为屋子里面的场景。若有一条虚拟小狗向用户跑过来，用户听到的狗吠声就应该是由远及近的变化。而在增强现实系统中，“注册”主要是指将计算机产生的虚拟物体与用户周围的真实环境全方位对准，而且要求用户在真实环境的运动过程中维持正确的对准关系。 现在大家有弄清楚二者的区别吗？哪种技术是完全的“闭关锁国”般的自娱自乐，哪种技术是“融合发展”般的锦上添花呢？
【VR虚拟现实】增强现实简述和实际案例分享
增强现实简述和实际案例分享 目录 增强现实简述和实际案例分享 (1) 一、什么是增强现实： (1) 二、主要应用在哪些方面： (1) 三、实际案例分享 (2) 1、Immersion让用户可以随时随地提高现实体验 (2) 2、D'Fusion 可有效地保护用户的品牌价值 (3) 3、采用D’Fusion Studio可以开发出高质量的应用程序 (5) 4、“D’Fusion家庭版”一款理想的增强现实应用工具 (6) 5、D‘Fusion?可使用简单的脚本语言对复杂3D物体进行管理 (7) 一、什么是增强现实： 增强现实(Augmented Reality，简称AR)是近年来国外众多知名大学和研究机构的研究热点之一。AR技术不仅在与VR技术相类似的应用领域，诸如尖端武器、飞行器的研制与开发、数据模型的可视化、虚拟训练、娱乐与艺术等领域具有广泛的应用，而且由于其具有能够对真实环境进行增强显示输出的特性，在医疗研究与解剖训练、精密仪器制造和维修、军
用飞机导航、工程设计和远程机器人控制等领域，具有比VR技术更加明显的优势。 增强现实（AR），也被称之为混合现实。它通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。它不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。 增强现实借助计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中不存在的虚拟对象，并通过传感技术将虚拟对象准确“放置”在真实环境中，借助显示设备将虚拟对象与真实环境融为一体，并呈现给使用者一个感官效果真实的新环境。因此增强现实系统具有虚实结合、实时交互、三维注册的新特点。 二、主要应用在哪些方面： * 医疗领域：医生可以利用增强现实技术，轻易地进行手术部位的精确定位。增强现实 * 军事领域：部队可以利用增强现实技术，进行方位的识别，获得目前所在地点的地理数据等重要军事数据。 * 古迹复原和数字化文化遗产保护：文化古迹的信息以增强现实的方式提供给参观者，用户不仅可以通过HMD看到古迹的文字解说，还能看到遗址上残缺部分的虚拟重构。 * 工业维修领域：通过头盔式显示器将多种辅助信息显示给用户，包括虚拟仪表的面板、被维修设备的内部结构、被维修设备零件图等。