北京理工大学光电学院北京市混合现实与新型显示工

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1、北京理工大学光电学院北京理工大学光电学院 北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心 刘越刘越 定义定义VR以计算机技术为核心，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面近以计算机技术为核心，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面近 似的数字化环境。用户借助必要的装备与其进行交互，可获得亲临对应真实环似的数字化环境。用户借助必要的装备与其进行交互，可获得亲临对应真实环 境的感受和体验。境的感受和体验。VR的扩展形态是的扩展形态是AR技术。它不像虚拟现实系统那样把使用者与真实世界隔离技术。它不像虚拟现实系统那样把使用者与真实世界隔离 开，而是将计算机生成

2、的虚拟物体或其它信息叠加到真实场景中，从而实现对开，而是将计算机生成的虚拟物体或其它信息叠加到真实场景中，从而实现对 现实的现实的“增强增强”。 关键技术：关键技术：真实环境感知和理解真实环境感知和理解虚拟场景建模和绘制虚拟场景建模和绘制逼真呈现和自然交互逼真呈现和自然交互应用系统开发和集成应用系统开发和集成 目标：目标：极高的舒适度、人性化交互方式、合理的反馈模式极高的舒适度、人性化交互方式、合理的反馈模式 、较轻、较轻的重量的重量 、较小的空间体积、较小的空间体积 2015年年1月，月， 微软在微软在Win 10发布会上演示发布会上演示了了AR头盔产头盔产品品 HoloLens，于，于20

3、16年年第一季度面向市场推出；第一季度面向市场推出； 2015年年2月，月，Lytro 融资融资 5000 万美元转战虚拟万美元转战虚拟现实现实； 2015年年3月，月，HTC首次发布首次发布VR虚拟现实头盔产品虚拟现实头盔产品HTC Vive； 2015年年4月，月，3Glasses推出了推出了“VRUI”和和“体感魔戒体感魔戒”； 2015年年5月，苹果公司收购了德国增强现实初创公司月，苹果公司收购了德国增强现实初创公司metaio； Google推出第二代推出第二代Cardboard； 2015年年6月，月，Oculus发布消费者版发布消费者版Oculus Rift CV1头盔和头盔和

4、Touch控制器；谷歌推出控制器；谷歌推出360全景摄像设备全景摄像设备Jump； 2015年年7月，乐相科技发布最新月，乐相科技发布最新VR头显设备头显设备“大朋大朋”，可兼，可兼 容容Oculus两代开发者版本的应用；两代开发者版本的应用； 2015年年8月，月，HTC投资投资WEVR1000万美元用于万美元用于VR平台开发；平台开发； 安卓联合创始人投资安卓联合创始人投资1500万美元支持万美元支持castAR增强现实增强现实眼镜；眼镜； 2015年年9月，索尼虚拟现实头盔月，索尼虚拟现实头盔Morpheus更名更名PlayStation VR；美国广播公司；美国广播公司(ABC)推出推

5、出 “ABC News VR”； 2015年年10月，月，PTC宣布完成对高通旗下宣布完成对高通旗下AR平台平台Vuforia的收的收 购，购，Magic Leap发布概念视频并完成最新一轮发布概念视频并完成最新一轮融资；融资； 2015年年11月，三星推出最新版本的月，三星推出最新版本的Gear VR头盔；亮风台推头盔；亮风台推 出出HiAR Glasses增强现实智能增强现实智能眼镜；眼镜； 2015年年12月，诺基亚月，诺基亚VR相机相机OZO开启开启预订。预订。快速建模快速建模苏黎世联邦理工学院苏黎世联邦理工学院开发开发了基于增强现实技术的彩色绘图应用，实时地从了基于增强现实技术的彩色

6、绘图应用，实时地从2D图画中捕捉纹理并添加到与之图画中捕捉纹理并添加到与之 对应的对应的3D模型上。该应用使用可变形表面追踪算法来捕捉模型上。该应用使用可变形表面追踪算法来捕捉2D纹理，同时用异常值剔除算法和表面形变复原纹理，同时用异常值剔除算法和表面形变复原 来创建来创建3D模型模型。TVCG 2015麦克莱斯特学院和明尼苏达大学开发了一个用来创建复杂麦克莱斯特学院和明尼苏达大学开发了一个用来创建复杂3D模型的沉浸式模型的沉浸式接口，首先接口，首先将将2D素材导入到素材导入到VR环境环境 中，然后使用铁笔和建立在图像处理算法上的中，然后使用铁笔和建立在图像处理算法上的VR接口来将接口来将2D

7、曲线提取到三维空间中，最后沿着曲线将模型表曲线提取到三维空间中，最后沿着曲线将模型表 面面“拉伸拉伸”出来从而完成出来从而完成3D模型的创建。模型的创建。TVCG 2016虚拟注释虚拟注释亚琛工业大学研究了数据注释流程的设计以及相关评测亚琛工业大学研究了数据注释流程的设计以及相关评测方法并提出了虚拟方法并提出了虚拟注释设计流程注释设计流程，能够，能够对数据注释进行对数据注释进行 创建和修正等操作，创建和修正等操作，且支持且支持注释、元数据类型和交互技术的注释、元数据类型和交互技术的拓展景拓展景。TVCG 2016格拉茨理工大学和帕多瓦大学提出格拉茨理工大学和帕多瓦大学提出 了一种自适应的了一种

8、自适应的AR信息显示信息显示方法，方法， 能够自动平衡能够自动平衡信息信息数量。采用数量。采用层次层次 聚类方法创建信息结构，再从不同聚类方法创建信息结构，再从不同 层次中选择层次中选择信息，展现信息，展现的信息的信息数量数量 在在用户交互中用户交互中进行自动调节进行自动调节以避免以避免 出现信息混乱。出现信息混乱。VR 2016格拉茨理工大学对比分析了虚拟注释主流方法格拉茨理工大学对比分析了虚拟注释主流方法的优缺点的优缺点，通过设计相关实验并对数据进行统计分析，得出在，通过设计相关实验并对数据进行统计分析，得出在 物体空间进行虚拟物体空间进行虚拟物体进行渲染物体进行渲染并对刷新率进行限制才能

9、实现虚拟注释最优化的结论。并对刷新率进行限制才能实现虚拟注释最优化的结论。TVCG 2016渲染渲染绘制绘制马格德堡大学开发了一个使用马格德堡大学开发了一个使用tile-based渲染和视锥剔除技术来减少每个光源计算成本的增强现实渲染和视锥剔除技术来减少每个光源计算成本的增强现实应用，应用，在在 不影响图像质量的情况下，将实现增强效果的速度提升了不影响图像质量的情况下，将实现增强效果的速度提升了2倍。倍。ISMAR 2015格拉茨格拉茨理工大学提出了对理工大学提出了对增强现实动态场景中的光线进行估计和进行一致性渲染的增强现实动态场景中的光线进行估计和进行一致性渲染的方法，采用方法，采用RGB-

10、D传感传感 器动态实时处理变化的场景结构和光源器动态实时处理变化的场景结构和光源，基于，基于最终的重建最终的重建模型计算模型计算图像空间中的全局图像空间中的全局光照。光照。VR 2015亚琛亚琛工业大学在工业大学在CAVE中进行搜中进行搜 索和索和计数，通过头部计数，通过头部追踪方法追踪方法 计算被试位置，应用不同的体计算被试位置，应用不同的体 渲染方法来解决高质量渲染和渲染方法来解决高质量渲染和 时间延迟的问题。时间延迟的问题。TVCG 2016头盔标定头盔标定日本大阪大学利用角膜成像标定人眼位置日本大阪大学利用角膜成像标定人眼位置，根据，根据人眼位置自动校准头盔显示屏的图像，相比于虹膜定位

11、，此方人眼位置自动校准头盔显示屏的图像，相比于虹膜定位，此方 法可降低噪声干扰，更为准确且稳定的对人眼位置进行判断。法可降低噪声干扰，更为准确且稳定的对人眼位置进行判断。 VR 2015德国慕尼黑工业大学利用非参数回归计算映射，通过训练一系列原始图像与相应的失真德国慕尼黑工业大学利用非参数回归计算映射，通过训练一系列原始图像与相应的失真图像校正了光学图像校正了光学透视透视 式头盔中由光学元件引起的图像式头盔中由光学元件引起的图像失真，失真，相比相比于传统校正方法具有更高的校正精度。于传统校正方法具有更高的校正精度。 VR 2015德国慕尼黑工业大学德国慕尼黑工业大学提出可提出可同时对光学透视式

12、头盔同时对光学透视式头盔的失真进行的失真进行校正的方法校正的方法，实验，实验结果结果表明极大地提高了对从表明极大地提高了对从外外 部进入头盔的以及头盔图像光源的光引起的两种光学部进入头盔的以及头盔图像光源的光引起的两种光学偏差的准确度。偏差的准确度。 ISMAR 2015系统系统延迟延迟美国北卡罗来纳大学为降低延迟美国北卡罗来纳大学为降低延迟对用户的对用户的负面影响负面影响，融合融合多种多种机械追踪方法，提出能够在机械追踪方法，提出能够在80微秒的平均总延微秒的平均总延 迟下以迟下以multi-kilohertz 的更新率生成新图像的方法。的更新率生成新图像的方法。 VR 2016英国伦敦大学

13、学院提出一英国伦敦大学学院提出一种可以获得种可以获得超低超低延迟的无延迟的无框渲染框渲染器系统器系统, 使用使用的渲染器是的渲染器是FPGA中的一种实时中的一种实时ray- caster工具工具，同时，同时具有高保真以及光线实时追踪的能力，可以更好地描绘理想虚拟场景。具有高保真以及光线实时追踪的能力，可以更好地描绘理想虚拟场景。 VR 2016德国柏林工程应用技术德国柏林工程应用技术大学估计了异步大学估计了异步实时交互系统的延迟和实时交互系统的延迟和并行度，并行度，对目标区域使用对目标区域使用9种模型检验工具进行种模型检验工具进行 分析并确定分析并确定最为有效的最为有效的工具。工具。 VR 2

14、016交互投影交互投影日本大阪大学基于快速聚焦扫描技术提出日本大阪大学基于快速聚焦扫描技术提出一种简单高效的增加投影机景深的方法，该方法基于一种简单高效的增加投影机景深的方法，该方法基于液体透镜技术，液体透镜技术， 以大于临界闪光融合频率的更新率改变聚焦以大于临界闪光融合频率的更新率改变聚焦长度，有效提升了图像长度，有效提升了图像质量。质量。 VR 2015日本大阪大学研究了沉浸日本大阪大学研究了沉浸式投影式投影显示系统中的相互显示系统中的相互反射反射补偿方法，可补偿方法，可对系统中相互反射引起的目标对系统中相互反射引起的目标物体光强变物体光强变 化优化化优化，并通过仿真实验证明了该并通过仿真

15、实验证明了该方法的可行性。方法的可行性。 VR 2016南澳大利亚大学提出了多种投影增强现实系统南澳大利亚大学提出了多种投影增强现实系统的交互方式：有形用户界面和实物工具、的交互方式：有形用户界面和实物工具、自然自然/虚拟虚拟工具以及短暂工具以及短暂 用户交互用户交互，并并将投影增强现实应用于工业设计将投影增强现实应用于工业设计、建筑、制造和、建筑、制造和培训中。培训中。 VR 2016触觉反馈触觉反馈法国国立计算机及自动化研究院发明了弹性手臂法国国立计算机及自动化研究院发明了弹性手臂(Elastic-Arm)，将使用者手和肩膀连接起来，通过调解弹性绳索，将使用者手和肩膀连接起来，通过调解弹性

16、绳索 (elastic cable)的的长度以适用长度以适用不同的使用不同的使用者者，提高提高了反馈作用的了反馈作用的范围。范围。VR2015德国航空航天中心开发了在沉浸式虚拟环境中提高抓取等动作效率德国航空航天中心开发了在沉浸式虚拟环境中提高抓取等动作效率的轻型电触觉反馈的轻型电触觉反馈装置，减少了使用者抓装置，减少了使用者抓 取消耗的取消耗的时间，提高时间，提高了用户抓取的准确率，同时降低了使用者操作时的大脑负担了用户抓取的准确率，同时降低了使用者操作时的大脑负担。VR2016日本中央大学日本中央大学研制研制了了可穿戴的触觉反馈装置可穿戴的触觉反馈装置，可输出摩擦，可输出摩擦 力力，弹力和粘性力等，弹力和粘性力等多种反馈力。多种反馈力。VR2015手势交互手势交互韩国科学技术院从用户视角韩国科学技术院从用户视角获取的单个深度相机的连续深度图片中获取的单个深度相机的连续深度图片中同步探测点击动作同步探测点击动作和获取被遮挡指尖的和获取被遮挡指尖的位置，位置， 保证了保证了AR/VR系统