(AR)和虚拟现实技术课件.ppt

1、VR、AR技术 机电工程系 张艳华Navdy车载抬头显示设备 什么是什么是VRVR VRVR：（：（Virtual RealityVirtual Reality，即，即虚拟现实虚拟现实，简称，简称VRVR），），是综合利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生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。虚拟现实是近年来出现的高新技术，也称人工环境。虚拟现实是近年来出现的高新技术，也称人工环境。利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于利用电脑模拟产生一个三维空间

2、的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。9DVR虚拟现实体验馆 2D 3D2D 3D和和VRVR的区别的区别2D2D：平面显示，就像看到一面白墙一样，没有立体感3D3D：立体显示，让我可以看到立体的图像，但是不能感知到多少物体；VRVR：立体显示，使我们真的身处在那个空间里，可以突破时间和空间的限制。当我们戴上VR头盔，就可以直接穿越进我们想要的场景里，可以是一段我们未来要去的旅游景点，也可以是任何 我们想要去的地

3、方。（1）浸没性浸没性是指用户感到作为主角存在与模拟环境中的真实程度。理想的环境应该使用户难以分辨真假。使用户全身心投入到模拟环境中，该环境中的一切看，听，动上去感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉。（2）交互性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。如，用户可以用手直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体繁荣重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。（3）构想性强调虚拟现实技术具有广阔的可想象空间，可拓展人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。VRVR产品定位产品定位1 1、虚拟展馆虚拟

4、展馆 建设网上虚拟博物馆、品牌馆，让更为广泛的观众群体能够在网络平台上真实感受展馆及展品，用在线互动的方式体验“身临其境，畅游无限”的精彩世界。2 2、活动、体验定制开发活动、体验定制开发 借助VR技术的科技性和前沿性，结合相关硬件如：虚拟头盔、体感设备等，根据需求，进行活动体验、游戏等定制化开发。VRVR应用案例应用案例 除了游戏外，VR技术在军事训练、医疗模拟等方面都有广泛的应用前景，房地产商已经开始用VR头盔让买主看虚拟样板间，医疗上用虚拟现实治疗心理创伤和精神恐惧，甚至是整容手术，美国空军飞行员利用VR驾驶最新“F35闪电II”五代战机，NASA用PSVR训练操纵太空机器人VRVR看样

5、品房看样品房VR VR 过山车游戏过山车游戏VRVR CSCS大战大战身临其境的体验身临其境的体验虚拟维修虚拟现实系统解决方案虚拟维修虚拟现实系统解决方案 VRVR工作原理工作原理VRVR应用硬件应用硬件实例参考实例参考Oculus RiftOculus Rift Oculus Rift Oculus Rift是一款是一款虚拟现实设备，可在娱乐活虚拟现实设备，可在娱乐活动中体验身临其境的感觉。动中体验身临其境的感觉。最初最初OROR是为游戏而设计的，是为游戏而设计的，但之后发展决定应用到更为但之后发展决定应用到更为广泛的领域，包括观光、电广泛的领域，包括观光、电影、医药、建筑、空间探索影、医药

6、、建筑、空间探索以及战场上。以及战场上。Oculus Rift Oculus Rift 的消费成的消费成本约为本约为 1500 1500 美元，折美元，折合人民币合人民币 9300 9300 元左右元左右VRVR应用硬件应用硬件实例参考实例参考Oculus RiftOculus Rift拆解图拆解图主体头戴主体头戴显示器框架显示器框架主要主要芯片芯片镜片镜片框架框架短焦短焦透镜透镜VRVR应用硬件应用硬件SNOY-SNOY-Morpheus 头盔19201080 的分辨率；刷新率为 120Hz 或 60Hz；可视角度约 100 度；3D 音效；5.7 英寸 OLED 屏幕；采用 9 个 外置

7、LED 追踪器来进行 360 度位置追踪；连接接口：HDMI 以及 USB；配备加速度计和陀螺仪。传闻其售价为传闻其售价为 399 399 欧元，欧元，约合人民币约合人民币 2700 2700 元元VRVR应用硬件应用硬件SAMSUNG Gear VR SAMSUNG Gear VR 头戴设备头戴设备1、新款Gear VR是用Oculus 公司的VR配件打造而成，没有自带屏幕。2、用户必须有一台GALAXY Note 4手机。3、在使用了两个小时后，Note 4的电量从80%掉到 了20%。三星三星 Gear VRGear VR乐视超级乐视超级 VR VR 什么是什么是ARARARAR：（：（

8、Augmented RealityAugmented Reality，即，即增强现实增强现实。简称。简称 ARAR），），是一是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动进行互动。这种技术最早于这种技术最早于19901990年提出，随着随身电子产品运算年提出，随着随身电子产品运算能力的提升，增强现实的用途越来越广。能力的提升，增强现实的用途越来越广。ARAR工作原理工作原理 VRVR和和ARAR的区别的区别VR是平台，而

9、是平台，而AR是一种应用是一种应用或者说是许多应用的交互终端或者说是许多应用的交互终端 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。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。AR的定义很广泛，技术种类众多，目前主流的AR是指通过设备识别判断（二维、三维、GPS、体感、面部等识别物）将虚拟信息叠加在以识别物为基准的某个位置，并显示在设备屏幕上，可实时实时交互虚拟信息。总结起来即

10、识别、虚实结合、实时实时交互。ARAR产品定位产品定位1、与传统纸媒结合、与传统纸媒结合 与传统纸媒结合，在原有纸媒基础上进行AR设计开发，包括AR杂志、AR报纸、A产品介绍等，增加纸媒的趣味性和内容。常用在新品演示、产品展示、营销宣传活动、教育出版等2、与周边环境、事物结合、与周边环境、事物结合 脱离识别图，基于周边环境和真实事物进行设计开发，使用者可直接获取程序所添加的或联网实时内容，常在博物馆、城市数字地图、以及产品营销展示中应用3、实时抠像互动、实时抠像互动 将实周边环境与AR中的事物置于同一屏幕，可通过大屏与视频互动，常在展会、互动展馆、商场、外展等营销活动中应用，用来增强客户体验，

11、吸引人气ARAR技术与虚拟购物技术与虚拟购物淘宝天猫商城正在利用淘宝天猫商城正在利用ARAR技术开发视频试衣间的购技术开发视频试衣间的购物系统。系统会将会对人脸、眼睛等身体各个部分物系统。系统会将会对人脸、眼睛等身体各个部分进行测量与识别，通过系统匹配后调出与用户自身进行测量与识别，通过系统匹配后调出与用户自身合适的衣服进行合成，届时用户将会感受到合适的衣服进行合成，届时用户将会感受到“真实真实”的衣服质感、面料材质等。的衣服质感、面料材质等。天猫牵手雷朋天猫牵手雷朋ARAR技术互动页面技术互动页面天猫联手雷朋眼镜推出了最新的增强现实互动天猫联手雷朋眼镜推出了最新的增强现实互动体验，不出家门，

12、不用到门店中试戴，就可以体验，不出家门，不用到门店中试戴，就可以看见眼镜戴在自己脸上的真实效果。看见眼镜戴在自己脸上的真实效果。ARAR应用案例应用案例ARAR应用案例应用案例宜家宜家直接把家具投影到客厅直接把家具投影到客厅 很多时候，我们逛宜家时都会出现这样的想法，这么一大套家具买回家，如果放着不好看怎么办？2014年的宜家目录似乎给了我们一个新选择。在这个目录中，你可以下载一套宜家的产品目录APP，然后把它调到“AR”模式，即可通过扫描图册上的宜家商标来将家具直接投影到你家的客厅上。而且这个APP的最大亮点在于，它可以根据周围的家具尺寸自动调整大小，比方说在册子旁边放上一把椅子，那么虚拟桌

13、子就会自动调整到适合的尺寸，帮助你进行判断ARAR应用案例应用案例随便走随便走路痴的福音路痴的福音 “随便走”是一款地图导航软件，和普通地图最大一个不同是，它的地图不是显示在屏幕上，而是直接“画”在了实景中。使用时软件会首先询问你要搜索的地点类型（如商场、超市、厕所等），然后就会把搜索结果直接显示在实景上。当然这个实景显示仅仅是一个开始，点击地点后的导航过程也是全程实景模式。于是传统繁琐的地图导航，一瞬间变得直观起来，这或许就是“随便走”带给我们的最大变化。ARAR技术与文化技术与文化“数字敦煌数字敦煌”工程工程项目由中国科学院计算机研究所、武汉大学和浙江大学联手攻项目由中国科学院计算机研究所

14、、武汉大学和浙江大学联手攻预计完成需要预计完成需要1010年至年至2020年的时间年的时间项目内容包括虚拟现实、增强现实和交互现实项目内容包括虚拟现实、增强现实和交互现实3 3个部分个部分ARAR应用案例应用案例ARAR技术与生活服务技术与生活服务天气查询天气查询TwittARoundTwittARound是一款是一款iPhoneiPhone上的增强现实软件，可以利上的增强现实软件，可以利用摄像头对准天空来判断当前的天气状况。需要定位用摄像头对准天空来判断当前的天气状况。需要定位技术加上云存储的天气数据库。技术加上云存储的天气数据库。商店查询商店查询YelpYelp是众所周知的第一个采用是众所

15、周知的第一个采用ARAR技术的客户端，技术的客户端，打开手机摄像头就可以查看周围商户的信息。打开手机摄像头就可以查看周围商户的信息。ARAR应用案例应用案例ARAR技术在汽车领域的应用技术在汽车领域的应用车企宣传车企宣传第七代凯美瑞上市发布会第七代凯美瑞上市发布会AR展示环节展示环节AR技术实现了虚拟影像与现实环境的叠加，打破了发布会现场空间的局限，也使得真实的凯美瑞变得更加具技术实现了虚拟影像与现实环境的叠加，打破了发布会现场空间的局限，也使得真实的凯美瑞变得更加具有科技感，并且容易理解。高品质的有科技感，并且容易理解。高品质的CG影像能够可视化的展示汽车外壳下不被人可见的产品构件以及运动影

16、像能够可视化的展示汽车外壳下不被人可见的产品构件以及运动原理。原理。ARAR应用案例应用案例Google GlassGoogle Glass谷歌公司谷歌公司11于于20122012年年4 4月月4 4日在其社交网络日在其社交网络Google+Google+上公布了命名为上公布了命名为“Project GlassProject Glass”电子眼镜产品计划，此款眼镜正处在调整和测试过程电子眼镜产品计划，此款眼镜正处在调整和测试过程中中 ，还未在店铺中推出。谷歌眼镜包括了一条可横置于鼻梁上方的平行框，还未在店铺中推出。谷歌眼镜包括了一条可横置于鼻梁上方的平行框架、一个位于镜框右侧的宽条状电脑，以及

17、一个透明显示屏。这款高科技架、一个位于镜框右侧的宽条状电脑，以及一个透明显示屏。这款高科技眼镜拥有智能手机的所有功能，镜片上装有一个微型显示屏，用户无需动眼镜拥有智能手机的所有功能，镜片上装有一个微型显示屏，用户无需动手便可上网冲浪或者处理文字信息和电子邮件，同时，戴上这款手便可上网冲浪或者处理文字信息和电子邮件，同时，戴上这款“拓展现拓展现实实”眼镜，用户可以用自己的声音控制拍照、视频通话和辨明方向等等。眼镜，用户可以用自己的声音控制拍照、视频通话和辨明方向等等。产品名称：谷歌眼镜产品名称：谷歌眼镜(Google Project(Google Project Glass)Glass)产品类型

18、：产品类型：“拓展现实拓展现实”眼镜眼镜主要特点：谷歌眼镜采用了主要特点：谷歌眼镜采用了增强现实（增强现实（ARAR）和虚拟现实技术，能够实现日历、语音搜和虚拟现实技术，能够实现日历、语音搜索、索、Google+Google+、时间、温度、短信、拍照、时间、温度、短信、拍照、地理位置、音乐、搜索和摄像等功能。地理位置、音乐、搜索和摄像等功能。4.Google Glass4.Google Glass谷歌眼镜将增强现实技术和传统谷歌眼镜将增强现实技术和传统眼镜相结合，可以做到以下功能：眼镜相结合，可以做到以下功能：1 1、菜单、菜单 2 2、消息提醒、消息提醒 3 3、天气、天气4 4、语音提示、

19、语音提示 5 5、出行提醒、出行提醒 6 6、地图、地图4.Google Glass4.Google Glass7 7、导航导航 8 8、室内地图、室内地图 9 9、位置分享、位置分享1010、签到签到 11 11、照相、照相 1212、社交分享、社交分享从事从事VRVR和和ARAR研发的公司研发的公司国际企业：国际企业：Oculus（被facebook 2014年3月20亿美金收购）、Google、SONY、HTC、Samsung、Microsoft国内企业：国内企业：BAT、乐视、爱奇艺、优酷 2015年内涌现出100多家VR/AR硬件厂商，其中包括各大手机终端厂家。VRVR和和ARAR市

20、场预测市场预测VR&ARVR&AR优势优势1 1、趣味性和互动性强、趣味性和互动性强：将互动娱乐内容与产品价值的完美结合；2 2、直观具体、直观具体：借助AR技术的科技性和前沿性，可帮助企业产品塑造高端品牌形象；3 3、易于传播、易于传播：可以使用大众媒体，多借助手机、pad等分享传播。AR/VRAR/VR显示设备分类显示设备分类AR/VRAR/VR头戴设备分类比较头戴设备分类比较ARAR显示技术显示技术AR/VRAR/VR行业面临的问题行业面临的问题目前硬件和内容都未取得行业性突破目前硬件和内容都未取得行业性突破影响用户体验的因素影响用户体验的因素VR&ARVR&AR的计算机硬件要求的计算机

21、硬件要求全球仅有不到全球仅有不到1%的的PC支持虚拟现实头盔支持虚拟现实头盔（2015/12月数据）月数据）据全球最大的计算机图形芯片厂商英伟达(Nvidia)预计，明年全球仅有1300万台PC的显卡能够完全支持虚拟现实产品。、而调研公司Gartner预计，2016年全球PC保有量约为14.3亿台，意味着全球仅有不到1%的PC能支持虚拟现实头盔。调研公司IHS分析师皮尔斯哈丁罗斯(Piers Harding-Rolls)称：“这项技术的巨大潜力毋庸置疑，但我们必须要意识到，其短期内的需求不会太强劲。”IHS预计，到2016年底，全球使用中的虚拟现实头盔预计将达到700万部。而CES组织方消费者

22、技术协会(CTA)预计，2016年虚拟现实头盔的销量预计为120万部。相比之下，去年的虚拟现实头盔销量仅为20万部，营收为5.4亿美元。虚拟现实头盔对计算机硬件的需求极高，当前绝大部分计算机都无法完全支持这种设备。以Oculus Rift为例，Facebook建议用户计算机要配备Nvidia GeForce 970或AMD Radeon 290显卡，而这两款产品的价格至少要300美元，相当于一部Xbox One或PlayStation 4的价格。此外，Oculus Rift还要求计算机配备英特尔i5系列处理器、8GB内存和2个USB 3.0端口VR&ARVR&AR的要求的要求1 1、硬件要求高

23、、硬件要求高：要求硬件要有强大的CPU和GPU，快速处理数据和显示数据 例如惠普Envy Phoenix VR专用电脑:配有2TB硬盘，用户可以 选择英特尔i7 K系列处理器。在显卡搭配上用户有两种选择，一种是AMD Radeon R9 390X，另一种是NVIDIA GTX 980 Ti或 GTX 980。惠普PC还支持超频功能，采用水冷系统，可以有效 降低高性能处理器的温度，它可以轻易支持4个4K显示器同时 运行，PC最高可以安装32GB内存。2 2、网络要求高：、网络要求高：需要有快速的网络传输能力，基本要求4M/S，对WIFI可以满足，但是目前的移动网络还无法实现3 3、软件要求高：、

24、软件要求高：需要有开发专用的APP和APP背后强大的数据库ARAR技术处理流程技术处理流程获取视频获取视频或者相片或者相片图像处理图像处理截取图像截取图像寻找标识物寻找标识物确定标识物确定标识物分析图像分析图像确认相机姿态确认相机姿态确定虚拟模型确定虚拟模型位置和方向位置和方向将虚拟模型渲将虚拟模型渲染到图像中染到图像中结果输出到结果输出到显示设备显示设备VR&ARVR&AR应用的技术应用的技术编号编号技术技术用途用途领域领域1视觉角度广角宽视野立体显示技术VR/AR2追踪技术对观察者头眼手等部位的跟踪技术VR/AR3反馈系统触觉/力觉反馈技术VR/AR4声音系统立体声VR/AR5显示技术三维/二维（显示屏显示/投影显示）AR6网络系统高速网络传输，通常4M/SAR7输入系统语音输入输出技术AR8Big data数据快速处理AR9图像显示实时三维图形计算机处理技术AR10扫描系统扫描现实中的实物AR11识别系统根据实物进行识别AR12虚实结合技术把现实物体和虚拟物体相结合AR思考探讨：从教育的发展过程看，任何一种新技术、新媒体的出现，都会引起教育上的革命；纸和印刷术的出现，广播和电视技术的发展，计算机和网络技术的发展，都曾经引起了教育在质和量上的飞跃。毫无疑问，虚拟现实与教育相结合，也一定会在教育领域中产生质和量的飞跃。那么虚拟现实技术与教育如何结合？