VR/AR应用场景及关键技术研究

肖艳波

（1.中国矿业大学&加拿大魁北克大学，江苏 徐州 221000；2.南京禹步信息科技有限公司，江苏 南京 210000）

增强现实和虚拟现实技术不仅能够集中提升信息化与现实环境的交互强度，同时也能够进一步推动沉浸式数字应用相关需求的不断增长。因此为了能够更好地提升虚拟现实和增强现实相关技术的应用质量，相关技术人员应当进一步提升自身的技术应用思路，通过结合国内外先进的虚拟现实技术和增强现实相关案例和技术应用经验作为自身的理论基础，同时也能够针对目前国内在技术应用中存在的实际问题作为切入点，最终进一步解决关键技术的应用问题，从而更好地构建科学适用的相关场景，并为人民生活提供更多的生活便利。

1 虚拟现实和增强现实相关内容探究

1.1 虚拟现实和增强现实的概念

在实际的虚拟技术应用过程中，相关技术人员一般通过计算机视觉作为整体内容的主要呈现方式，同时结合仿真技术作为整体表现方式的基础支撑，并且人机交互的相关功能也能够更好地提升整体使用人员沉浸感，从而最终实现虚拟现实的真实感提升。在应用虚拟现实的过程中，通过借助相关头戴设备的使用，相关人员能够通过依靠自己的视觉在脑中隔离出一个新的世界，这个世界通过信息构成模拟环境，并进一步对用户的其他感官进行刺激。虚拟现实技术的发展主要依托于计算机仿真技术的深化延伸，并且在图形学等方面进行融合，最终为用户提供更加多感知性和存在感的新鲜体验，同时也使得整体虚拟世界的独特自主交互性被广泛应用在各行各业的信息化发展过程中。

增强现实技术作为一种基于现实和摄像设备的新型信息技术，主要通过摄像机实时针对整体的拍摄角度和具体位置进行计算和评估，然后在计算过程中加入虚拟的相关信息数据并在屏幕上进行呈现的相关技术。这样的技术不仅能够更好地实现虚拟内容设计在现实世界的有效且深度嵌套，同时还能够进一步加强虚拟世界和现实世界之间的联系和互动。在实际的增强现实技术发展过程中经常表现出以下3个方面的基本特点。第一是整体的技术研发和创新都主要基于真实世界和虚拟世界的信息集成，因此在实际的技术研发过程中主要发展的都是两种世界和相关内容的融合发展。第二，对于虚拟世界和现实世界的交互，一般具有较强的实时性，因为只有整体的信息交流和反馈速度够强，才能够缩短两种信息之间的变化和响应延迟，为进一步提升整体增强现实质量起到深远的积极促进作用。第三，在实际的三维空间当中，对于增强现实技术的应用能够更好地提升虚拟物体的定位属性，同时进一步提升虚拟物体的真实感和融入感。并且由于现实世界的一些物体整体的形态不容易被使用人员掌握，通过在虚拟世界相关信息的整合和叠加，从而能够结合现实世界的相关背景进一步提升使用人员的认知观感，并为更好地提升超越现实的新型体验起到深远的积极催进作用。

1.2 虚拟现实和增强现实的相关技术分类探究

在实际的虚拟现实和增强现实的技术开发过程中，主要通过以下几个方面进行分类。第一，通过相关计算机形成的三维交互场所构建，不仅能够更好地提升对于鼠标以及力矩球相关设备的应用程度，同时也能够结合屏幕进一步呈现虚拟世界的更多细节，同时也可以更好地提升现实与虚拟的融合。这样的技术分类能够在较为简单的技术支持下更多的应用在设备之中，并且整体的技术应用成本相对较低，因此在环境干扰抗性方面相对性能较弱。第二，主要是分布式虚拟现实技术，相关技术人员通过结合分布式的相关网络信息传递形式进一步提升整体虚拟现实世界与用户之间的交互性，并且用户和用户之间也能够更加高效地进行信息共享。这样的技术，人类能够极大的缓解地域对于数据信息的传递限制，但是由于整体的技术应用成本投入相对很高，因此被更多的应用在专业领域。第三，主要是沉浸式增强现实的有效应用，这样的技术主要通过结合虚拟现实和增强现实的共同融合，在给予实际现实世界的整体数据信息作为虚拟现实技术的主要基础，并结合增强现实对于整体交互能力的进一步融合，从而为用户提供了一个极为真实有效的交互环境体验。这样的技术分类虽然能够大幅度提升整体用户的交互和掺进体验，但是比较依赖大量设备的协同使用，因此对于混合技术和硬件设备的操作能力要求较高，同时整体技术的开发成本极高，因此仍然处于起步阶段。

2 虚拟现实和增强现实的应用场景探究

2.1 游戏娱乐场景的有效应用

在实际的虚拟现实和增强现实技术实际应用过程中，游戏娱乐场景作为主要的技术应用方向，在很大程度上影响了整体技术的发展和延伸方向，同时也对于生活当中的相关应用场景和发展方向起到了极大的推动作用。目前头戴式的相关虚拟现实技术头戴设备能够很好地支持玩家在实际的虚拟世界当中完成高质量的沉浸，并进一步摆脱键盘鼠标和手柄进行操作的旧游戏操作模式，转而朝向虚拟控制和手势命令的全新发展方向。在实际的游戏娱乐场景设计过程中，相关技术人员通过结合增强现实技术的有效应用，进一步将用户使用的头戴设备显示功能进行优化，从而更好地提升整体游戏视角，并结合双目摄像以及动画展示等方面的有效应用最终实现更加逼真有效的游戏娱乐体验。除此之外，电影拍摄过程中对于相关特效和动画的设计和制作也常常从其中找寻灵感和创作基础，并结合虚拟现实技术的相关成像技术进一步提升整体电影在拍摄手段创新过程中的相关经验。

2.2 商业服务类应用场景

在实际的虚拟现实和增强现实技术的应用过程中，对于数字科技馆和博物馆相关功能的进一步提升，不仅能够更好的结合相关的人机互动设备进一步提升参观人员的整体游览质量，同时还能够提升游览人员对于相关注意事项和实际问题的反馈速度，从而更好地降低人力资源成本在此方面的投入。除此之外，一些技术人员还通过引用增强现实的相关技术功能，进一步增加了对于虚拟展览馆的构建，这不仅能够更好的给予现实条件的相关布景提升整体虚拟展馆的真实性和沉浸感，同时也在另一方面提升了展览馆内相关展示内容的虚拟化和动态化特点，从而为游览人员展出不一样的历史和文化内涵，并最终为进一步提升文化遗产的保护和宣传质量起到积极促进作用。

相关的虚拟现实和增强现实技术还可以应用在医学的相关领域，不仅能够针对目前出现的案例较少的疑难杂症进行更加多元化真实化的案例分析，同时还能够更好的构建虚拟手术台，为医生进一步提升自身的手术经验起到较大的提升作用。除此之外，相关技术手段还被广泛地应用在远程医疗协作和康复治疗上，并为国内的医疗发展和治疗形式优化起到积极的影响意义，如图1。

2.3 生活服务类场景的应用

虚拟现实和增强现实技术的有效应用场景还包括对于各种生活服务类场景，首先随着人民日常生活质量的进一步提升，旅游作为必要的娱乐项目已经逐步成为人民的日常娱乐之一。而通过结合虚拟现实技术的有效应用不仅能够使得虚拟旅游得以实现，同时还能够结合地理信息系统的有效融合进一步提升整体旅游过程中的实际质量。在实际的虚拟旅游构建过程中，相关技术人员通过结合全景技术生成系统有效提升虚拟环境信息与实际世界的交互性，从而更好地加强了使用人员的沉浸感。

除此之外，虚拟现实技术的另一大应用途径就是对于智能家居的相应发展和融合，这不仅体现在相关技术人员通过无线传感器网络进行控制整体家居设备的使用和状态改变，同时也在另一方面结合室内传感器的整体数据信息进一步构建更加清晰的虚拟室内环境。相关使用人员可以通过显示设备实时对室内的设备和环境数据进行直观掌握和进一步调控，从而极大提升使用人员的操控质量。对于穿戴式医疗设备的有效使用不仅能够进一步结合增强现实技术，提升整体远程医疗的准确度，同时也提升了居住人员的生活质量和体验。

3 虚拟现实和增强现实的关键技术探究

3.1 数据采集与优化传输技术

在实际的虚拟现实技术和增强现实技术应用过程中，对于数据的获取质量直接影响了整体技术的应用效率，因此相关技术人员应当结合以下三个方面进行整体数据的获取。第一，在实际进行高动态度和多维度的相关图像拍摄时，更多的使用全向相机进行拍摄，这不仅能够更好地采集更多的动态数据，同时也能够进一步提升整体的画面呈现细节。第二，在进行相关动作变化画面记录和呈现过程中更多的使用高速摄像机进行实时跟拍，提升对于动态信息数据的捕捉数量，进一步优化整体技术的仿真程度。第三，在进行相关的时变数据时，为了能够更好地提升对于多维度数据的控制质量，相关技术人员应当更多采用激光设备，不仅能够大大提升整体数据信息的传播速度，同时也有利于实现整体设备的低能耗和低延迟目标，同时在实际传输和处理过程中尽可能做到数据的可靠性不降低。

3.2 触力觉反馈技术

为了能够进一步加强周围环境对于使用人员的互动真实性，相关技术人员应当进一步针对触觉和力觉两个方面入手进行整体反馈系统的进一步优化。首先技术人员通过结合控制杆的反作用力将整体的虚拟物体的运动轨迹与真实物体的运动状态进行匹配，为之后的力学反馈打下基础。除此之外，通过对于数据获取手套和其他部位的数据收集装置的有效使用，能够进一步保证整体增强现实技术的应用始终处于给予真实物体反馈的数据范围之内。这样的工作形式开展不仅能够更好地提升交互设备对于使用人员的感知触觉真实性，同时也能够结合手势识别得更快数据处理系统运行过程中，进一步降低视觉与触觉之间协同运行的误差，提升使用人员自身的沉浸感和真实感，同时也在另一方面加强了操作人员对于实际指令发出的准确性。

4 结束语

总而言之，在国家和社会对于信息化新型技术进一步深化发展和应用的核心要求指导下，相关技术人员应进一步提升自身的工作主观能动性，从而更好地响应国家提出的相关政策要求，进一步构建符合社会发展和人民实际生活的更为广泛的应用场景，不仅能够有效提升信息化发展趋势下整体线上线下资源的进一步综合，同时也能够更好地提升国家在经济发展过程中对于区域内资源调配效率，为未来信息化社会的发展做出属于自己的一份贡献。