计算机与信息技术应用基础ppt课件-第5章-虚拟现实与增强现实技术概论

计算机与信息技术应用基础,计算机中心,计算机与信息技术应用基础计算机中心,第,5,章 虚拟现实与增强现实技术概论,第5章 虚拟现实与增强现实技术概论,导学,一、学习目标,1.,虚拟现实、增强现实的定义、,特性。,2.,理解虚拟现实系统的基本组成要求掌握效果产生器、实景仿真器、应用系统、几何构造系统,。,3.,增强现实系统的结构、流程,。,4.,虚拟现实关键技术及增强现实关键技术,二、重点、难点,1,、虚拟,现实,的基本,概念。,2,、增强,现实的基本,概念。,3,、虚拟现实系统、增强现实系统的组成、分类,。,4,、虚拟现实系统、增强,现实的关键技术。,导学一、学习目标二、重点、难点,5.1,虚拟现实基本概念,先感受虚拟现实，更容易理解概念！,5.1虚拟现实基本概念先感受虚拟现实，更容易理解概念！,5.1,虚拟现实基本概念,5.1.1,定义,从广义角度讲，虚拟现实可以看成对想象出的环境的展现或对真实的三维世界的模拟。,1.,广义角度的定义,从狭义的角度讲，虚拟现实可以看作一种具有交互特征的人机界面，亦可以称之为“自然人机交互界面”。,2.,狭义角度的定义,5.1虚拟现实基本概念5.1.1定义从广义角度讲，虚拟现实可,5.1,虚拟现实基本概念,5.1.2,虚拟现实技术,特性,I,3,想象力,(Imagination),交互性（,Interaction,）,沉浸感,(Immersion),5.1虚拟现实基本概念5.1.2虚拟现实技术特性I3想象力,5.2,虚拟现实系统,5.2.1,虚拟现实系统的,构成,5.2 虚拟现实系统5.2.1虚拟现实系统的构成,5.2,虚拟现实系统,5.2.1,虚拟现实系统的,构成,1,效果产生装置,用来,实现人与虚拟世界交互的硬件接口设备，包括输出装置及输入装置。,5.2 虚拟现实系统5.2.1虚拟现实系统的构成1效果产,5.2,虚拟现实系统,5.2.1,虚拟现实系统的,构成,2,实景,仿真器,计算机的,软件,系统,计算机,的硬件,系统,开发软件的工具,配套的硬件设备,实景仿真器包含：,5.2 虚拟现实系统5.2.1虚拟现实系统的构成2实景仿,5.2,虚拟现实系统,5.2.1,虚拟现实系统的,构成,3,应用系统,应用系统是针对具体问题的软件系,统,用,来描述仿真的具体内,容,包,含仿真的结构、动态逻辑以及仿真对象之间、仿真对象与用户之间的交互关,系,4,几何构造系统,几何构造系统用以提供描述仿真对象的物理特征信息，如颜色、外形、位置等。,5.2 虚拟现实系统5.2.1虚拟现实系统的构成,5.2,虚拟现实系统,5.2.2,虚拟现实系统的,分类,1.,沉浸式虚拟现实系统,5.2 虚拟现实系统5.2.2 虚拟现实系统的分类,5.2,虚拟现实系统,5.2.2,虚拟现实系统的,分类,2.,增强现实,系统,通过虚拟现实技术生成虚拟的物体、环境等,将这些虚拟的信息叠加到实际的场景中,最终使用户获得超越现实的感官体验,5.2 虚拟现实系统5.2.2 虚拟现实系统的分类2.增,5.2,虚拟现实系统,5.2.2,虚拟现实系统的,分类,3.,桌面式虚拟现实系,统,桌,面式虚拟现实系统是以一套普通的个人计算机为基础的小型,VR,系统。,5.2 虚拟现实系统5.2.2 虚拟现实系统的分类3.,5.2,虚拟现实系统,5.2.2,虚拟现实系统的,分类,4.,分布式虚拟现实系,统,分,布式虚拟现实系统是一种以网络为依托，供多用户异地同时参与的分布虚拟环境。,5.2 虚拟现实系统5.2.2 虚拟现实系统的分类4.,5.3,虚拟现实关键技术及应用领域,5.3.1,虚拟现实关键,技术,实时三维建模,5,2,3,4,1,VR,关键技术,三维虚拟声音,人机交互,感觉反馈,视景仿真显示,5.3 虚拟现实关键技术及应用领域5.3.1 虚拟现实关,5.3,虚拟现实关键技术及应用领域,5.3.1,虚拟现实关键,技术,1,.,视景,仿真显示,模仿人,类看周围的环境,时的效果：,由于人的两,只眼睛距离,4,6cm,，会获得略有不同的图像，这些图像在大脑中融合起来，就产生了一个关于周围环境的整体景象，该景象中包含了距离远近等信息,。,5.3 虚拟现实关键技术及应用领域5.3.1 虚拟现实关,5.3,虚拟现实关键技术及应用领域,5.3.1,虚拟现实关键,技术,2.,实时,三维建模,获得“实时”的真实感,需要：,对运动对象姿态、位置等信息及时计算并实现三维建模,使建模结果的更新速度达到人眼无法发现闪烁的程度,对用户的输入系统能够即刻做出响应并生成相应场景以及事件,5.3 虚拟现实关键技术及应用领域5.3.1 虚拟现实关,5.3,虚拟现实关键技术及应用领域,5.3.1,虚拟现实关键,技术,3,.,三维,虚拟声音,这种,技术被称为非标准环绕声技术,。,使用户感觉声音是来自围绕其双耳的一个球形空间中的任何方向,三维虚拟声音,声音来自用户面前的某个平面,普通立体声,区别,5.3 虚拟现实关键技术及应用领域5.3.1 虚拟现实关,5.3,虚拟现实关键技术及应用领域,5.3.1,虚拟现实关键,技术,为解决这一问题，通常的做法是在数据手套内层安装一些可以振动的触点来模拟触觉。,4.,感觉反馈,在,VR,系统中，当用户试图去抓住虚拟的物体时，用户的手没有真正接触这个物体的感觉，而且有可能会穿过虚拟物体的“表面。,5.3 虚拟现实关键技术及应用领域5.3.1 虚拟现实关,5.3,虚拟现实关键技术及应用领域,5.3.1,虚拟现实关键,技术,5.,人机交互,目前，在,VR,系统中较为常用的自然交互技术主要包括眼动跟踪、语音技术、手势识别及人脸识别等。,眼动跟踪分析设备,手势识别,人脸识别,5.3 虚拟现实关键技术及应用领域5.3.1 虚拟现实关,5.3,虚拟现实关键技术及应用领域,5.3.2,虚拟现实技术的应用,领域,1,.,娱乐,和艺术领域,丰富真实的感觉能力与三维显示环境使,VR,成为理想的视频游戏工具。在娱乐领域对,VR,的真实感要求不是很高，近些年来,VR,在这方面发展尤为迅猛,。,5.3 虚拟现实关键技术及应用领域5.3.2 虚拟现实技术,5.3,虚拟现实关键技术及应用领域,5.3.2,虚拟现实技术的应用,领域,2.,教育,领域,将,VR,技术应用到教育领域的教学过程，学习者通过自身与虚拟环境交互的过程获得知识和技能。,VR,教育的新型学习方式取代了“以教促学”的传统学习方式。,5.3 虚拟现实关键技术及应用领域5.3.2 虚拟现实技术,5.3,虚拟现实关键技术及应用领域,5.3.2,虚拟现实技术的应用,领域,3.,医学,领域,VR,技术和现代医学飞速发展以及两者的融合使得虚拟现实技术对生物医学领域的影响越来越重大，其应用范围包括：建立合成药物的分子结构模型等各种医学模拟、进行解剖和外科手术训练等。,5.3 虚拟现实关键技术及应用领域5.3.2 虚拟现实技术,5.4,虚拟现实的现状及发展,5.4.1,虚拟现实系统研究,现状,VR,技术几乎,是所有发达国家都在大力研究的前沿领域，它的发展速度非常迅速。其主要研究方向包括,VR,技术与,VR,应用,。,视频内容：,格,兰基恩使,用,谷歌,2016,年,5,月发布的软件,Tilt,Brush,作图,5.4 虚拟现实的现状及发展5.4.1虚拟现实系统研究现状视,6,5.4,虚拟现实的现状及发展,5.4.2,虚拟现实技术的发展,趋势,实时三维图形生成和显示技术,1,“屏幕”时代的终结,新型交互设备的研制,智能化语音虚拟现实建模,动态环境建模技术,5,2,4,3,VR,发展趋势,分布式虚拟现实技术的展望,65.4 虚拟现实的现状及发展5.4.2 虚拟现实技术的发展,5.5,增强现实基本概念,5.5.1,定义,先,感受增强现实,，更容易理解概念,！,5.5增强现实基本概念5.5.1定义先感受增强现实，更容易理,5.5,增强现实基本概念,5.5.1,定义,增强现实（,Augmented Reality,，简称,AR,），,是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并附加上相应图像的技术，这种技术的目标是把虚拟世界与真实世界结合并进行交互。通俗的讲，增强现实就是把计算机产生的虚拟信息实时准确的叠加到真实世界中，将真实世界与虚拟对象结合起来，构造出一种虚实结合的虚拟空间。,5.5增强现实基本概念5.5.1定义增强现实（Augment,5.5,增强现实基本概念,5.5.2,增强现实的,特征,1,.,虚实融合：,在虚拟三维场景中叠加现实场景信息，以增强计算机对于环境的认知能力，以虚拟场景为主，现实场景作为补充。,现实世界,增强现实,人 增强虚拟,虚拟世界,混合现实,5.5增强现实基本概念5.5.2增强现实的特征现实世界增强现,5.5,增强现实基本概念,5.5.2,增强现实的,特征,2.,实时交互性：,实现用户与真实世界中的虚拟信息间的自然交互,。,下图为宜家借助,AR,使得家居数字化的效果。,消费者借助,AR,技术将虚拟家具呈现在家中，通过观察大小、颜色是否合适，决定摆放位置和是否购买。,5.5增强现实基本概念5.5.2增强现实的特征下图为宜家借助,5.5,增强现实基本概念,5.5.2,增强现实的,特征,3.,三维注册：,计算机观察者确定视点方位从而把虚拟信息合理叠加到真实环境上，以保证用户可以得到精确的增强信息,。,5.5增强现实基本概念5.5.2增强现实的特征,5.6,增强现实系统,5.6.1,增强现实系统的,结构,增强现实系统包括软件系统和硬件平台,。,5.6增强现实系统5.6.1增强现实系统的结构,5.6,增强现实系统,5.6.2,增强现实系统,流程,（,1,）获得真实世界中的数据信息；,（,2,）分析真实环境及场景位置信息进行比对分析；,（,3,）制作与生成要增加的虚拟景物；,（,4,）虚拟信息在真实环境中的显示。,5.6增强现实系统5.6.2增强现实系统流程,5.7,增强现实关键技术及应用领域,5.7.1,增强现实关键,技术,1,.,显示技术,2,.,跟踪,和定位,技术,3,.,界面,和可视化,5.7增强现实关键技术及应用领域5.7.1增强现实关键技术,5.7,增强现实关键技术及应用领域,5.7.2,增强现实技术的应用,领域,增强现实技术的应用领域已经越来越广泛，比如工业、军事、教育、商业等，本节仅简要介绍其在医疗、教育、娱乐领域的应用。,1.,医疗领域,2,.,教育,文化,领域,3,.,娱乐,领域,5.7增强现实关键技术及应用领域5.7.2 增强现实技术的应,5.8,增强现实的现状及发展,5.8.1,增强现实,的现状,目前,，比较知名的国外研究机构如：德国的,Arvika,组织、哥伦比亚大学的图形和用户交互实验室、麻省理工学院的图像导航外科手术室等,。,2016-06-17,报道,哥伦比亚大学,教授：,VR,眩晕感能解决,了,5.8 增强现实的现状及发展5.8.1增强现实的现状2016,5.8,增强现实的现状及发展,5.8.2,增强现,实系,统的发展,6,AR,技术将成为市场营销的卖点,1,AR,使图书更加立体生动,车载系统结合,AR,技术,AR,使娱乐拉近现实,AR,技术将成为展览展示的趋势,5,2,4,3,AR,发展,AR,将成为医生的“助手”,5.8 增强现实的现状及发展5.8.2增强现实系统的发展6A,VR,与,AR,的区别,VR,AR,全都是假的,半真半假的,把人的意识带入到一个虚拟的世界里,把虚拟的信息带入到现实世界中,虚拟的入口,虚拟与现实的连接入口,注重虚拟的真实感,注重虚拟与现实的连接,使人忘记其正身处虚拟之中,为了达到更震撼的现实增强体验,VR与AR的区别VRAR全都是假的半真半假的把人的意识带入到,本章小结,虚拟现实、增强现实目前已经成为计算机以及相关领域研究、开发和应用的焦点。本章扼要介绍了虚拟现实及增强现实的基本概念，并讲述虚拟现实系统、增强现实系统的组成、分类等。虚拟现实及增强现实均综合了多种技术，本章对这两个领域的关键技术进行了简要的讲解。随着这两种技术的不断发展已经应用到越来越广泛的领域，本章