虚拟现实与增强现实技术导论第六章三维全景技术
虚拟现实与增强现实
虚拟现实与增强现实虚拟现实（VR）虚拟现实是一种利用计算机技术模拟生成的三维环境，让用户能够沉浸其中并与之交互。
通过使用特殊的头戴式显示设备（如Oculus Rift、HTC Vive等），用户可以感受到虚拟世界的视觉、听觉甚至触觉刺激。
在虚拟现实中，用户可以通过手柄、手势识别等输入方式与虚拟环境进行互动。
虚拟现实技术的应用领域非常广泛，包括游戏娱乐、教育训练、医疗康复、建筑设计、军事模拟等。
例如，在游戏领域，虚拟现实可以提供更加沉浸式的游戏体验；在教育领域，虚拟现实可以模拟真实的实验环境，帮助学生更好地理解复杂的概念；在医疗领域，虚拟现实可以用于心理治疗、手术模拟等。
增强现实（AR）增强现实是将虚拟信息与现实世界相结合的技术，通过摄像头、传感器等设备捕捉现实世界的图像，并在其上叠加虚拟元素，使用户能够在现实世界中看到并互动。
增强现实技术主要通过智能手机、平板电脑或专用眼镜（如Microsoft HoloLens）实现。
增强现实的应用也非常广泛，包括导航、购物、教育、娱乐等。
例如，在导航方面，增强现实可以在手机屏幕上显示实时的路线指引，帮助用户更快地找到目的地；在购物方面，增强现实可以让消费者在购买家具时预览家具在家中的摆放效果；在教育方面，增强现实可以将抽象的知识以直观的方式呈现给学生。
VR与AR的区别与联系虚拟现实和增强现实都是近年来备受关注的新兴技术，它们之间既有区别也有联系。
1. 区别：虚拟现实是完全虚拟的环境，用户完全沉浸在虚拟世界中；而增强现实则是将虚拟元素叠加在现实世界之上，用户仍然可以看到现实世界的景象。
2. 联系：虚拟现实和增强现实都涉及到计算机图形学、人机交互等领域的技术，且在某些应用场景下可以相互结合。
例如，在游戏领域，有些游戏同时采用了虚拟现实和增强现实技术，为用户提供更加丰富的游戏体验。
总之，虚拟现实和增强现实作为新兴技术，正在逐渐改变我们的生活方式和工作方式。
随着技术的不断发展和完善，相信未来这两项技术将在更多领域发挥重要作用。
虚拟现实与增强现实技术
增强现实技术发展历程
现状
随着硬件设备的不断升级和软件算法 的优化，虚拟现实和增强现实技术在 游戏、教育、医疗、工业等领域得到 广泛应用。
从早期的二维图像识别到现代的三维 空间定位，增强现实技术不断突破创 新，实现更加精准的虚实融合。
应用领域及市场前景
游戏娱乐
教育培训
医疗健康
工业制造
市场前景
虚拟现实和增强现实技 术为游戏娱乐领域带来 全新的交互方式和沉浸 式体验，推动游戏产业 的创新发展。
02
虚拟现实技术原理及设备
虚拟现实技术原理
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视觉原理
通过头戴式显示器或其他 设备，向用户呈现三维立 体图像，模拟真实世界中 的视觉体验。
听觉原理
利用三维音效技术，使用 户在虚拟环境中感受到真 实的声音效果。
交互原理
通过手柄、手套、头盔等 交互设备，实现用户在虚 拟环境中的自然交互操作 。
虚拟现实硬件设备
头戴式显示器
用于呈现虚拟场景的三维 立体图像，提供沉浸式视 觉体验。
3D音效设备
提供环绕立体声效果，增 强用户在虚拟环境中的听 觉体验。
交互设备
包括手柄、手套、头盔等 ，用于捕捉用户的动作和 姿态，实现与虚拟环境的 自然交互。
软件系统与开发工具
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虚拟现实引擎
提供创建和管理虚拟环境的软 件平台，支持多种开发语言和
加强虚拟现实与增强现实技术在教育 、医疗、工业等领域的应用研究，探 索其对社会发展和人类进步的潜在影 响。
继续探索虚拟现实与增强现实技术的 融合与创新，推动混合现实等前沿技 术的发展和应用。
感谢观看
THANKS
虚拟现实与增强现实技术解析
02
增强现实技术概述
定义与发展历程
定义
增强现实（Augmented Reality，简称AR）是一种将虚拟信 息融合到真实世界中的技术，通过计算机生成的图像、声音 、触觉等感官信息，增强用户对现实世界的感知和交互体验 。
发展历程
自20世纪90年代初期，AR技术开始受到关注并迅速发展。随 着计算机视觉、图形学、人机交互等技术的不断进步，AR技 术在医疗、教育、娱乐等领域的应用逐渐拓展和深化。
质量的虚拟三维场景和物体，保证用户在虚拟环境中的视觉体验。
应用领域及案例
游戏娱乐
教育培训
工业设计
医疗健康
虚拟现实技术为游戏玩家提 供了更加真实、沉浸式的游 戏体验。例如，玩家可以在 虚拟的游戏世界中自由探索 、战斗和合作，获得前所未 有的游戏乐趣。
虚拟现实技术可以模拟各种 真实场景和情境，为教育培 训提供更加生动、直观的教 学方式。例如，医学学生可 以通过虚拟现实技术进行手 术模拟训练，提高实际操作 能力。
果，优化城市规划决策。
06
虚拟现实与增强现实融合探
讨
技术融合可能性分析
技术基础
虚拟现实（VR）与增强现实（AR）技术各自发展 成熟，为技术融合提供了基础。
互补性
VR提供沉浸式体验，AR则强调现实与虚拟信息的 叠加，二者具有互补性。
硬件设备兼容性
随着技术的发展，VR和AR设备在硬件方面的兼容 性逐渐提高，为技术融合创造了条件。
设计评审与展示
通过虚拟现实技术，设计 师可以更加直观地展示设 计成果，方便与客户或团 队成员进行沟通和评审。
05
增强现实技术应用详解
市场营销领域应用
产品展示
营销推广
通过增强现实技术，消费者可以在购 买前更直观地了解产品的外观、功能 和特点。
虚拟现实与增强现实技术
虚拟现实与增强现实技术一、虚拟现实技术1.定义：虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机技术模拟出的一种人工环境，用户可以通过头盔显示器、手柄等设备，全方位地感受和操作这个环境中的内容，如同真实世界一般。
2.原理：虚拟现实技术利用头戴式显示器、传感器、计算机等设备，将用户的视觉、听觉、触觉等感官与虚拟环境相结合，使用户产生身临其境的感觉。
3.应用领域：虚拟现实技术在游戏、教育、医疗、军事、房地产等领域有着广泛的应用。
例如，虚拟现实游戏可以让玩家沉浸在游戏世界中；虚拟现实教育可以提供更加生动、直观的学习体验；虚拟现实医疗可以用于心理治疗和康复训练等。
二、增强现实技术1.定义：增强现实技术（Augmented Reality，简称AR）是一种将虚拟信息与现实世界融合的技术。
通过智能手机、平板电脑、头戴式显示器等设备，在现实世界中叠加虚拟信息，使用户能够实时地看到虚拟信息与现实世界的结合。
2.原理：增强现实技术利用计算机图形学、视觉识别等技术，将虚拟信息实时地渲染到用户的视野中。
用户可以通过设备看到现实世界的同时，也能看到虚拟信息，从而实现虚拟与现实的融合。
3.应用领域：增强现实技术在游戏、教育、医疗、购物等领域有着广泛的应用。
例如，增强现实游戏可以让玩家在现实世界中与虚拟角色互动；增强现实教育可以提供更加生动、直观的教学方式；增强现实购物可以用于试穿、试戴等场景，提高购物体验。
三、虚拟现实与增强现实技术的区别与联系1.区别：虚拟现实是完全模拟出一个全新的环境，使用户沉浸在其中；而增强现实是在现实环境中叠加虚拟信息，使用户能够看到现实与虚拟的融合。
2.联系：虚拟现实与增强现实技术都是计算机视觉领域的重要应用，它们在技术上有相似之处，如计算机图形学、视觉识别等。
同时，这两种技术都可以为用户提供丰富、直观的交互体验。
四、未来发展1.硬件设备的发展：随着技术的进步，虚拟现实与增强现实设备的性能将不断提高，更加轻便、舒适、低延迟的头戴式显示器将逐渐普及。
《虚拟现实应用技术基础》教学课件 项目5 三维全景技术
步骤7
单击“渲染”按钮，打开渲染对话框，根据图中参数调整。
步骤8
完成全景图像渲染。
步骤9
合成后产生的全景图。
任务4 360°全景视频拍摄技术
5.3.4 360°全景视频拍摄技术
GoPro摄像相机组合机，也称运动相机，称得上 是极限运动专用相机，因为它不仅是一款小型相 机，携带方便，而且性能卓越,集固定、防水、防 震、防抖功能于一体。这种组合机可以固定在人 的头部以及头盔、山地自行车、机动车等运动物 体上，广泛运用在冲浪、滑雪、极限自行车、跳 伞、蹦极、游乐场等极限运动的拍摄，与 VR配合， 运用到各种游戏和运动体验项目的制作之中。 GoPro运动相机体积小，质量轻,且成像质量高， 清晰度可达到12K，非常适合360°全景动态影像 的拍摄。
任务3 360°全景摄影图像合成
5.3.3 360°全景摄影图像合成
Autopano Giga软件是一款高度自动化全景缝合软件，不像 Photoshop软件 需要人工拼接,容易产生误差，其只要求图像拍摄的清晰，角度正确就可以自 动拼接出完美的360°全景图像。全景摄影图像只是一个产品，因为它不需要 艺术处理和艺术的创意，只求再现真实环境而已。
5.3.5 360°全景视频后期制作
5.3.5 360°全景视频后期制作
5.3.5 360°全景视频后期制作
任务6 360°全景漫游制作
5.3.6 360°全景漫游制作
目前有多种360°全景漫游软件， 我们推荐使用 Pano2VR全景漫游 制作软件，这是一款专业软件，不 需要编程，界面简单易懂，上手快， 播放方式为浏览器。
5.3.3 360°全景摄影图像合成
任务分析
Autopano Giga是一款功能强大的全景图缝合制作工具。它致力于创造 大场景空间，虚拟旅行导游和布景千兆像素级别的图像,，主要用途是 帮助用户在短时间内将多张图像缝合成为一张360°视角的全景图像。
虚拟现实与增强现实技术
虚拟现实和增强现实技术提供了全新的交互方式，如手势 识别、语音识别、脑机接口等，使得人机交互更加自然、 便捷和高效。
推动产业发展
随着虚拟现实和增强现实技术的不断发展和普及，将会带 动相关产业的快速发展，如游戏娱乐、教育培训、医疗健 康、工业制造等。
发展趋势预测
融合发展
虚拟现实和增强现实技术将不断融合发展，形成更加自然、真实和沉浸式的用户体验，同 时结合5G、AI等技术，实现更高层次的人机交互和智能化应用。
教育培训领域
模拟实践
远程教育
通过虚拟现实技术，学生可以模拟实 践各种操作和技能，提高学习效果和 实践能力。
虚拟现实和增强现实技术可以打破地 域限制，实现远程教育和在线学习。
场景化教学
利用增强现实技术，教师可以创建生 动的教学场景，帮助学生更好地理解 和掌握知识。
工业设计领域
虚拟原型设计
利用虚拟现实技术，设计师可以 在计算机上创建虚拟原型，进行
目前，Байду номын сангаасR/AR技术已经应用于游戏、影 视、教育、医疗、工业设计等领域，并 取得了显著的成果。同时，随着5G、 AI等技术的融合应用，VR/AR技术的发
展前景将更加广阔。
02
虚拟现实技术
硬件设备
头戴式显示器
提供沉浸式体验，通过头戴设 备将用户的视觉、听觉等感官 隔离，创造出一种身临其境的
虚拟环境。
3D眼镜/头盔
类似于头戴式显示器，但更为 轻便，通常用于手机或电脑的 虚拟现实体验。
空间定位设备
通过红外线、超声波等定位技 术，实现用户在虚拟空间中的 位置追踪。
数据手套
穿戴在用户手上，通过传感器 捕捉手部动作，实现与虚拟环
未来的虚拟现实和增强现实技术
现代虚拟现实技术
计算机技术
为虚拟现实技术 的发展提供了强
大的支持
头戴式显示 器
让用户沉浸式体 验虚拟世界
手持式控制 器
提供更多操作方 式和互动体验
传感器技术
使虚拟现实设备 更加智能和精准
未来虚拟现实技术的展望
轻巧便捷
未来的虚拟现实 设备将更加轻便
便捷
广泛应用
虚拟现实技术将 渗透到更多领域
进步和发展
虚拟现实（VR）和 增强现实（AR）是 当代最具前沿和创新 性的技术之一。它们 通过模拟现实世界或 增强人类感知能力来 改善用户体验。
虚拟现实技术
头戴式显示 器
创造虚拟环境
沉浸体验
身临其境
增强现实技术
01 信息增强
丰富体验
02 用户操作
效率提升
03
虚拟现实和增强现实技术的应用
教育
沉浸式学习体验 视觉化知识传递
医疗
手术模拟训练 病例演示和分析
娱乐
虚拟现实游戏 增强现实互动
结尾
虚拟现实和增强现实技术的迅速发展将为未来带 来更多可能性，我们期待着这些技术的革命性应 用和影响。
● 02
第2章 虚拟现实技术的发展 历程
早期虚拟现实技 术
虚拟现实技术起源于 上世纪60年代，最早 由 伊 万 ·萨 瓦 里 创 立 。 早期的虚拟现实设备 笨重且昂贵，应用范 围有限。
推动人类社会向 更美好的方向发
展
更真实
虚拟现实技术将 不断提升真实感
虚拟现实技术的挑战和机遇
01 技术成本
虚拟现实技术的研发和应用成本较高
02 内容创作
虚拟现实内容的制作和更新是挑战之一
03 用户习惯
虚拟现实与增强现实课件
04
ARKit：苹果开发的AR SDK，支持iOS设备
Unreal Engine：另一款强
02 大的游戏引擎，支持
AR/VR开发
03
ARCore：谷歌开发的AR SDK，支持Android设备
05
Vuforia：PTC公司开发的 AR SDK，支持多种平台
06
Wikitude：一款AR浏览器， 支持多种平台
安全性：在虚拟环境中进行 实验，避免真实环境中可能
出现的危险
沉浸式体验：学生可以沉浸 在虚拟环境中，提高学习效 果
灵活性：可以根据需要随时 调整虚拟环境，方便教学设
计
虚拟现实课件制作流程
添加标题 添加标题 添加标题 添加标题 添加标题 添加标题
确定课件主题和内容 设计课件界面和交互方式 制作3D模型和动画 编写程序代码，实现交互功能 测试和调整课件 发布和分享课件
游戏领域：利用 虚拟现实技术进 行游戏开发，提 高游戏的沉浸感 和体验感
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增强现实课件制作
增强现实课件的特点与优势
互动性：学生可 以通过AR课件与 虚拟物体进行互 动，提高学习兴
趣。
沉浸式体验：AR 课件可以提供沉 浸式的学习体验， 让学生更好地理 解和掌握知识。
实时性：AR课件 可以实时更新和 调整，方便教师 和学生进行教学
0 3
增强现实技术起 源于20世纪90 年代，随着智能 手机、平板电脑 等移动设备的普 及，逐渐应用于 导航、购物、教 育等领域。
0 4
虚拟现实与增强现实的联系与区别
虚拟现实（VR）和 增强现实（AR）都 是利用计算机技术 生成的虚拟环境， 为用户提供沉浸式 体验。
VR和AR的主要区 别在于，VR是完全 虚拟的环境，而AR 是在现实世界中叠 加虚拟元素。
虚拟现实与三维技术
眼镜和头盔显示技术
❖分时技术
利用双眼视觉的继时显示特性，将两套画面在 不同时间播放，将两套画面以极快的速度切换， 在人的视觉暂留特性的作用下合成连续的画面， 这种眼镜目前也称为液晶快门眼镜。
❖头盔显示器
头盔显示其安装有两个小型显示器在人的眼前， 分别为左右眼提供具有双目视差的不同图像。 同时遮挡住外部的光线和视野，会有很强的沉 浸感。
研究动向
❖美国Actuality systems 公司在2003年美国 HIMSS 2003上介绍了立体图像显示系统 “perspecta 3D system”
❖ 2004年，日本日立公司生产出可以实时生成三维 图像的3D显示设备transport，在360度的任何 角度都能看到它显示的立体图像。
三维模型重建系统
几个典型的三维重建系统： ❖ 美国CMU大学的AVENUE Project城市环境中的
自动场景建模 ❖ 欧洲的ACTSRESOLV Project进行环境的三维信
息获取与建模,用于重构VR模型 ❖ 美国MIT大学的City Scanning Project在城市环
境中自主导航,获取场景的三维数据并进行三维模 型重构 ❖ 加拿大NRC实验室的VIT Group:三维数字化及建 模系统 ❖ 日本东京大学的VLMS:三维空间的数据自动获取 与建模
虚拟现实简介
虚拟现实系统
沉浸性
多感知性
虚拟现实
真实性
构想性
交互性
虚拟现实简介
虚拟现实系统 组成
虚拟境界 生成设备
感知设备
跟踪设备
交互设备
虚拟现实简介
简易型 沉浸型 共享型
虚拟现实系统
三维立体显示技术 ❖三维立体显示技术
三维全景技术ppt课件
5.3全景图制作实例
5.3.2 用Photoshop拼接静态全景图
步骤2：此时Photoshop会自动打开所有的图像，然后 关闭，再弹出Photomerge对话框，如果单张照片拍摄 得比较好（也就是相邻两幅图像的重叠部分比较明 显），在这里基本上就能自动拼出来，单击“好”按 钮然后保存全景图即可。 步骤3：如果没有选择“尝试自动排列源图像”选项， 则会打开Photomerge对话框，在上方的“源图片区” 显示着添加的单张图片，下方是“拼图区”，可将图 片从“源图片区”拖到“拼图区”排列。拖动右侧 “导航器”下的“滑块”可以调节“拼图区”的显示 比例。
5.3全景图制作实例
5.3.3 用Ulead COOL 360制作动态全景图 步骤2：单击“下一步”按钮出现的对话框，按住Ctrl键分 别选择用来制作全景图的照片，然后单击“添加”按钮添加， 单击“全部添加”按钮可以添加文件夹中的全部图片；单击 “获取”按钮，可以直接从外部数码设备（如：摄像头、数 码相机等）中获取图像。
5.3全景图制作实例
制作全景图的目的：克服摄像器材的物理性能限制，将景 物四周的一切事物摄入摄像头，360度向观众全方位的展现景 物。 5.3.1 拍摄照片 步骤1：准备好相机，选择好景点，然后在景点的中心位置确 定一个中心点，再将相机放置在中心点处。 步骤2：在开始拍摄前，最好关闭相机的自动曝光功能，所以 尽量使用手动曝光模式，这样可以保证每张照片的曝光参数相 同，拍摄出来的图片色调会比较统一，便于使用软件进行无缝 拼接。
单击“保存”按钮，保存当前全景图；单击“电子邮件”按 钮，将当前全景图转换为EXE文件，并作为电子邮件附件发送；单 击“网页”按钮，以Web页面的形式保存当前全景图，且可在浏览 器中观看；单击“屏幕保护”按钮，设置全景图为默认的屏幕保 护程序；单击“打印”按钮，以平面图形式打印该全景图；单击 “复制”按钮，将该全景图复制到剪贴板上以便其他程序调用； 单击“导出”按钮，生成一个可执行文件，执行它就可浏览全景 图的内容。这里选择“导出”按钮，文件名称设置为“COOL360全 景图”，输出文件夹设置为“D:\全景图”，单击“确定”按钮， 则在D:\全景图文件夹下生成了COOL360全景图.exe文件。
虚拟现实(VR与增强现实(AR技术应用方案
虚拟现实（VR与增强现实（AR技术应用方案第一章：虚拟现实（VR）技术概述 (2)1.1 VR技术的发展历程 (2)1.2 VR技术的核心组成部分 (3)第二章：虚拟现实（VR）硬件设备 (4)2.1 头戴式显示器（HMD） (4)2.2 手柄与追踪设备 (4)2.3 虚拟现实交互设备 (5)第三章：虚拟现实（VR）软件平台 (5)3.1 VR内容创作工具 (5)3.1.1 Unity (6)3.1.2 Unreal Engine (6)3.1.3 VR Studio (6)3.2 VR应用程序开发框架 (6)3.2.1 OpenVR (6)3.2.2 OSVR (6)3.2.3 Unity XR Interaction Toolkit (6)3.3 VR内容分发平台 (7)3.3.1 SteamVR (7)3.3.2 Oculus Store (7)3.3.3 Viveport (7)第四章：增强现实（AR）技术概述 (7)4.1 AR技术的发展历程 (7)4.2 AR技术的核心组成部分 (8)第五章：增强现实（AR）硬件设备 (8)5.1 智能眼镜 (8)5.2 手机与平板电脑 (9)5.3 AR投影设备 (9)第六章：增强现实（AR）软件平台 (9)6.1 AR内容创作工具 (9)6.1.1 Unity AR Foundation (9)6.1.2 ARKit（iOS） (10)6.1.3 ARCore（Android） (10)6.1.4 Vuforia (10)6.2 AR应用程序开发框架 (10)6.2.1 ARKit（iOS） (10)6.2.2 ARCore（Android） (10)6.2.3 EasyAR (10)6.2.4 Wikitude (11)6.3 AR内容分发平台 (11)6.3.1 Apple App Store (11)6.3.2 Google Play (11)6.3.3 Vuforia Developer Services (11)6.3.4 Wikitude Studio (11)第七章：虚拟现实（VR）在教育领域的应用 (11)7.1 虚拟课堂 (11)7.1.1 概述 (11)7.1.2 应用场景 (12)7.1.3 技术实现 (12)7.2 虚拟实验 (12)7.2.1 概述 (12)7.2.2 应用场景 (12)7.2.3 技术实现 (12)7.3 虚拟实训 (12)7.3.1 概述 (12)7.3.2 应用场景 (12)7.3.3 技术实现 (13)第八章：增强现实（AR）在零售行业的应用 (13)8.1 虚拟试衣 (13)8.2 商品展示 (13)8.3 购物体验优化 (14)第九章：虚拟现实（VR）在医疗领域的应用 (14)9.1 虚拟诊疗 (14)9.1.1 概述 (14)9.1.2 应用场景 (15)9.1.3 技术特点 (15)9.2 虚拟手术 (15)9.2.1 概述 (15)9.2.2 应用场景 (15)9.2.3 技术特点 (15)9.3 康复训练 (16)9.3.1 概述 (16)9.3.2 应用场景 (16)9.3.3 技术特点 (16)第十章：增强现实（AR）在娱乐与游戏领域的应用 (16)10.1 虚拟现实游戏 (16)10.2 增强现实游戏 (16)10.3 虚拟现实娱乐体验 (17)第一章：虚拟现实（VR）技术概述1.1 VR技术的发展历程虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术作为一种新兴的信息技术，旨在通过计算机的模拟环境，为用户提供一种沉浸式的交互体验。
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：32/2 开课学期：7适用专业：计算机科学与技术/大数据课程类型：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。
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。
课程支撑的毕业要求如下表所示：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2-2）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, 10-3）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2-2, 10-3）6.掌握虚拟现实技术的应用方法（毕业要求2-2, 10-3）7.掌握三维建模工具3ds Max（毕业要求2-2, 10-3）8.掌握三维开发工具Unity 3D（毕业要求2-2, 10-3）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，对教材内容进行科学处理。
虚拟现实和增强现实
● 05
第五章 虚拟现实与增强现实的挑 战与机遇
技术挑战
虚拟现实和增强现实技术仍面临诸多技术挑战， 如延迟、分辨率、眩晕等问题。解决这些挑战 需要不断进行创新和技术突破，推动行业持续 发展。
隐私安全
用户数据保护 重要性不可忽视
加密技术 保障信息安全
隐私政策 制定合规规范
法律法规
合法性规范
01 技术应用遵从
增强现实技术被广泛应用于教育、医疗、军事、 企业等领域，例如通过AR眼镜操作直升机、在 手术中使用AR辅助等。
虚拟现实和增强现实的区别
虚拟现实
完全虚拟世界 用户无法看到真实环境
增强现实
叠加虚拟信息 可看到真实世界
设备需求
VR需要头戴式设备 AR可通过手机实现
虚拟现实技术应用
教育 虚拟实验室、虚拟旅行
2006年 Google推出了首个增强现实项 目Google Glass。
2016年 虚拟现实头戴设备Oculus Rift 正式发售，引领了虚拟现实技 术的新潮流。
虚拟现实技术未 来趋势
未来虚拟现实技术将更加智能化，融合人工智 能、大数据等技术，实现更沉浸式的虚拟体验。 虚拟现实将在教育、医疗、娱乐等领域得到更 广泛的应用。
虚拟现实是一种通过计算机技术模拟现实环境的技术， 用户通过头戴式显示设备可以沉浸在虚拟世界中。增 强现实是一种将虚拟信息叠加到真实世界中的技术， 用户通过手机或眼镜等设备可以看到增强的现实。
虚拟现实技术原理
头戴式显示设备 双眼显示不同画面
计算机图形学 生成虚拟世界
运动追踪器 跟踪用户动作
增强现实技术应 用
创新教学方式，提升学习效 率，使知识更加直观、生动。
2. 医疗保健
虚拟现实与增强现实技术
虚拟现实与增强现实技术虚拟现实（Virtual Reality，VR）和增强现实（Augmented Reality，AR）技术在近年来得到了广泛的关注和应用。
虚拟现实是通过电子设备和多媒体技术模拟出一种仿真的环境，使用户能够与这个虚拟环境进行交互。
增强现实则是指通过计算机生成图像或音频等信息，将其叠加在真实世界中，使用户能够感知到虚拟对象的存在。
一、虚拟现实技术虚拟现实技术可以为用户提供一种身临其境的感觉，使用户沉浸在虚拟环境中。
这项技术主要有以下特点：1. 头戴式显示装置虚拟现实技术通常采用头戴式显示装置，例如VR头盔，它能够将虚拟环境的场景实时呈现在用户眼前，并通过传感器追踪用户的头部动作，从而实现头部自由旋转，增强用户的沉浸感。
2. 手柄或手套为了使用户在虚拟环境中能够进行交互，虚拟现实技术通常还配备了手柄或手套等输入设备。
用户可以通过手柄或手套操作虚拟环境中的物体，与虚拟环境进行互动。
3. 多感官体验虚拟现实技术不仅仅局限于视觉上的体验，它还可以通过声音、触觉等多种方式实现多感官的沉浸体验。
例如，用户可以通过耳机获得环绕音效，以及通过触觉反馈装置感受虚拟物体的质地和形状。
二、增强现实技术增强现实技术与虚拟现实技术相比，更加注重与真实世界的交互。
这项技术主要具有以下特点：1. 感知真实环境增强现实技术通过计算机生成的信息叠加在真实环境中，使用户能够感知到虚拟对象的存在。
例如，通过手机、眼镜或头戴设备显示虚拟物体的位置、形状或动作。
2. 实时交互增强现实技术能够实时地将虚拟对象与真实环境进行交互。
用户可以通过手势或其他输入方式与虚拟对象进行互动，同时也能够感知到虚拟对象对真实环境的影响。
3. 应用领域广泛增强现实技术在很多领域都有着广泛的应用。
例如，在教育领域，它可以用于提供更加直观、生动的学习方式；在医疗领域，它可以用于实时辅助手术操作；在游戏领域，它可以提供更加真实的游戏体验。
三、虚拟现实与增强现实的发展与应用虚拟现实和增强现实技术在过去几年中得到了飞速的发展，被广泛应用于多个领域。
虚拟现实与增强现实技术概论课件第6章 三维全景技术
6.4三维全景的软件实现方法
6.4.2三维全景图的软件实现
2.球面或立方体全景图的软件实现
6.4三维全景的软件实现方法
6.4.2三维全景图的软件实现
3.对象全景图的软件实现
本章小结
三维全景也称为虚拟现实全景，是基于静态图像 的虚拟现实技术，是目前迅速发展并逐步流行的一个 虚拟现实分支，广泛应用于网络三维演示领域。
2.三维建模软件营造虚拟场景
这种方法主要应用于那些不能拍摄或难于拍摄的场合，或是对于一些在现实 世界中还不存在的物体或场景。如还没有建成的小区、虚拟公园、虚拟游戏环境、 虚拟产品展示等。
6.3全景照片的拍摄方法
1.柱面全景照片的拍摄
（1）将数码 相机与三脚架
固定，并拧紧 螺丝。
（2）将数码相 机的各项参数 调整至标准状 态（即不变 焦），对准景 物后，按下快 门进行拍摄。
6.4.1 常见的三维全景软件
1.WPanorama
2.Pixtra OmniStitcher
3.PanoramaStudio
4.ADG Panorama Tools
5. Stitcher
6. Ulead COOL 360
7. 造景师
8. 漫游大师
6.4三维全景的软件实现方法
6.4.2三维全景图的软件实现
五台山全景
国外小镇全景
城市鱼眼镜头效果全景
3D全息影像技术真实展现汽车产品
6.1 三维全景概述
全景可分为两种，即虚拟全景和现实全景。虚拟全景是利 用3ds Max、Maya等软件，制作出来的模拟现实的场景；现实 全景是利用单反数码相机拍摄实景照片，由软件进行特殊的拼 合处理而生成的真实场景。本章介绍的主要是现实全景。
虚拟现实与增强现实技术
虚拟现实与增强现实技术虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）和增强现实（Augmented Reality，简称AR）是近年来兴起的两种新兴科技，它们正在逐渐改变人们的生活方式以及商业模式。
本文将分别从虚拟现实和增强现实两个方面来探讨它们的应用场景、优势和发展前景。
一、虚拟现实技术虚拟现实技术是一种将用户沉浸到虚拟环境中的技术，通过戴上VR设备，用户可以体验到身临其境的感觉。
虚拟现实技术在娱乐、教育、医疗等领域有着广泛的应用。
1.1 娱乐领域在娱乐领域，虚拟现实技术为用户带来了更加沉浸式的游戏体验。
通过VR设备，用户可以在3D虚拟世界中与游戏互动，感受到前所未有的游戏乐趣。
例如，著名的VR游戏《全景战争》让玩家感受到战场上的紧张氛围，极大提升了游戏的真实感。
1.2 教育领域虚拟现实技术在教育领域也有着广泛的应用。
通过VR技术，学生可以身临其境地参观世界各地的名胜古迹、探索宇宙空间，使学习变得更加有趣和生动。
同时，虚拟实验室也可以让学生在安全的环境下进行科学实验，提高他们的实践能力。
1.3 医疗领域虚拟现实技术在医疗领域的应用前景广阔。
医生可以利用VR技术进行手术模拟和训练，提高手术的准确性和安全性。
同时，虚拟现实技术还可以用于病人的康复训练，例如帮助截肢病人恢复自主行走的能力。
二、增强现实技术增强现实技术是将虚拟信息叠加到现实世界中的技术，通过AR设备，用户可以在真实环境中看到虚拟对象，实现虚拟与现实的交互。
增强现实技术在商业、教育等领域有着广泛的应用。
2.1 商业领域增强现实技术为商业领域带来了更多的营销和推广方式。
例如，在购物中心使用AR技术，用户可以通过手机App将虚拟的商品放在现实环境中进行试穿或试用，提高用户购买的体验。
另外，AR技术还可以用于实时导航、交通信息显示等，方便人们的出行与生活。
2.2 教育领域增强现实技术在教育领域也有着重要的应用。
教师可以利用AR技术创造互动的教学环境，使学生更加积极参与学习。
虚拟现实和增强现实ppt课件.ppt
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
虚拟现实有一定的健康和安全的考虑，并且VR智能眼镜不 应只作手机or电脑的附件，必须让设备独立起来、移动起来， 而不是依托手机或电脑，而是真正的一体机，这是多种技术 的综合和应用，是科技在努力的方向，也是整个行业的目标。 到了那个时候，人们的生活方式将会极大的改变!
VR
and 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
一、VR 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
&
AR的定义
VR(Virtual Reality，即虚拟现实，简称VR)： 也称灵境技术或人工环境。虚拟现实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，让使用者如同身历其境一般，可以 及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
AR
引入病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
李先生在广州工作，近来打
算买房，可是一直很忙，没
时间亲自到实地去看房，某
日他在网上看到某房产公司
推出的网上虚拟三维看房，
非常逼真，很快就相中一套
三室住房。 看来，虚拟现
虚拟现实与增强现实技术
虚拟现实与增强现实技术在当今科技飞速发展的时代，虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）与增强现实（Augmented Reality，简称 AR）技术正以惊人的速度改变着我们的生活和工作方式。
这两项令人瞩目的技术为我们带来了前所未有的沉浸式体验和交互方式，为各个领域带来了创新和突破。
虚拟现实技术，顾名思义，是通过创建一个完全虚拟的环境，使用户仿佛置身于一个全新的世界之中。
当我们戴上 VR 头盔，就能够瞬间进入一个由计算机生成的三维空间，无论是神秘的外太空、古老的历史遗迹，还是奇幻的魔法世界，都能栩栩如生地展现在我们眼前。
这种沉浸式的体验不仅仅是视觉上的冲击，还包括听觉、触觉等多种感官的模拟，让我们能够身临其境地感受和探索这个虚拟的世界。
比如在游戏领域，VR 技术为玩家带来了全新的游戏体验。
以往，我们只能通过屏幕和手柄来操控游戏角色，而现在，我们可以成为游戏中的主角，亲自参与到激烈的战斗、惊险的冒险中。
在教育方面，VR 技术可以让学生们穿越时空，亲身感受历史事件的发生，或者直观地观察到微观世界的奥秘，这大大提高了学习的趣味性和效果。
此外，在医疗领域，VR 技术也有着广泛的应用。
通过创建虚拟的手术场景，医生可以进行模拟手术练习，提高手术技能；对于患者来说，VR 技术还可以用于缓解疼痛和焦虑，帮助他们更好地应对治疗过程。
然而，虚拟现实技术也面临着一些挑战。
首先是技术方面的限制，如设备的重量、分辨率、刷新率等，这些都会影响用户的体验。
长时间佩戴沉重的 VR 设备可能会导致颈部和头部的不适，而低分辨率和刷新率则可能会引起头晕和恶心等症状。
其次，内容的创作也是一个难题。
创建高质量的 VR 内容需要耗费大量的时间和资源，而且目前还缺乏统一的标准和工具。
此外，VR 设备的价格相对较高，这也限制了其在大众中的普及程度。
与虚拟现实技术不同，增强现实技术是在现实世界的基础上叠加虚拟的信息和元素。
我们通过手机、平板电脑或者特殊的眼镜等设备，就能够看到现实场景中增添了各种虚拟的物体、文字、图像等。
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这种方法成本低，可一次性拍摄大量的素材，另一方面其制作速度 较快，是目前主流的硬件配置方案。 2.三维建模软件营造虚拟场景
这种方法主要应用于那些不能拍摄或难于拍摄的场合，或是对于一 些在现实世界中还不存在的物体或场景。如还没有建成的小区、虚拟公 园、虚拟游戏环境、虚拟产品展示等。
用户可以用鼠标或键盘控制环视的方向，进行上下、左 右的浏览，也可进行场景的放大、缩小、前进、后退等， 使用户能从任意角度、互动性地观察场景，具有身临其 境的感觉。
3.文件小，可传播性强 4.可塑性和保密性强
三维全景以栅格图片为内容构成，文件小（一般在 50KB-2MB之间），具有多种发布形式，能够适合各种 需要和形式的展示应用。
6.3 全景照片的拍摄方法
1.柱面全景照片的拍摄
（1）将数码 相机与三脚架 固定，并拧紧 螺丝。
（2）将数码 相机的各项参 数调整至标准 状态（即不变 焦），对准景 物后，按下快 门进行拍摄。
（3）拍摄完第 一张照片后， 保持三脚架位 置固定，将数 码相机旋转一 个合适的角度， 并保证新场景 与前一个场景 要重叠15%左 右，且不能改 变焦点和光圈， 按下快门，完 成第二张照片 的拍摄。
可塑性就是可以根据不同的需求实现用户的目标，如： 添加背景音乐、旁白、解说、添加天空云朵、彩虹等功 能。同时可设计域名定点加密（全景只能在指定的域名 下播放，下载后无法显示）、图片分割式加密等多种手 段有效的保护图片的版权。
6.1 三维全景概述
6.1.3 三维全景的应用领域
1.旅游景点 2.宾馆、酒店 3.房地产 4.电子商务 5.军事、航天 6.医学虚拟仿真 7.历史文化 8.公司企业 9.娱乐休闲场所 10.虚拟校园 11.政府开发区环境
6.1 三维全景概述
全景（Panoramic）是一种使用相机环绕四周进行360度 拍摄，将拍摄到的照片拼接成一个全方位、全角度的图像。这些 图像可以在计算机或互联网上进行浏览或展示。
五台山全景
国外小镇全景
城市鱼眼镜头效果全景
6.1 三维全景概述
全景可分为两种，即虚拟全景和现实全景。虚拟全景是利用 3ds Max、Maya等软件，制作出来的模拟现实的场景；现实全 景是利用单反数码相机拍摄实景照片，由软件进行特殊的拼合处 理而生成的真实场景。本章介绍的主要是现实全景。
5.球形视频 球形视频生成的是动态全景视频，观众可以看到全方位、全角度的
视频直播。但是该项技术对网络带宽的要求较高，有可能限制其发展。
球形视频直播
球幕影院实景
6.1 三维全景概述
6.1.2 三维全景特点
三维全景特点
1.真实感强，制作成本低
2.界面友好，交互性强
特点阐述
基于照片制作的三维全景是以真实场景图像为基础，其 构成环境是对现实世界的直接表现。
仰视和俯视的视野受到限制，
既看不到天，也Biblioteka 不到地，即 图像的采集快捷方便。仅通过 垂直视角小于180度。 简单的硬件，如数码相机、三脚架、
全景云台就可以实现采集，且不受
周围环境的限制。
6.1 三维全景概述 6.1.1 三维全景的分类
2.球面全景 球面全景图是将原始图像拼接成一个球体的形状，以相机视点为球
心，将图像投影到球体的内表面。球面全景图可以实现水平方向360度 旋转、垂直方向180度俯视和仰视的视线观察。
球面全景示意图
6.1 三维全景概述
6.1.1 三维全景的分类
3.立方体全景 立方体全景图由6个平面投影图像组合而成，即将全景图投影到一
个立方体的内表面上。立方体全景图可以实现水平方向360度旋转、垂 直方向180度俯视和仰视的视线观察。
三维全景的应用领域示例
6.2 全景照片的拍摄硬件 6.2.1 硬件设备
1.单反数码相机 2.三脚架 3.鱼眼镜头 4.全景云台
Canon EOS 5D单反数码相机
劲捷AC-289+QE-1T三脚架
Canon 8-15鱼眼镜头
曼比利 KF-0 云台
6.2 全景照片的拍摄硬件 6.2.2 硬件配置方案
摄的照片投影到以相机视点为中心的圆柱体内表面，可以以水平360度 方式观看四周的景物。
柱面全景拍摄示意图
6.1 三维全景概述
6.1.1 三维全景的分类
柱面全景的优缺点
优点
缺点
圆柱面展开后成为一个矩形平
面，所以柱面全景图展开后就成为
一个矩形图像，然后利用其在计算
机内的图像格式进行存取。
用鼠标向上或向下拖动时，
（4）以此类推不断拍 摄，直到旋转一周360 度后，即得到这个位置 点上的所有照片。
6.3 全景照片的拍摄方法
2.球面全景照片的拍摄
（1）首先将全景云台安装在三脚架上，然后将相机和鱼眼镜头固定在一起，最后将相机固定在云台上。 （2）选择外接镜头。 （3）设置曝光模式。
（4）设置图像尺寸和图像质 量。
虚拟现实与增强现实技术导论
第6章
三维全景技术
导学
内容与要求
1.了解三维全景的应用领域和行业。 2.了解全景云台与相机、三脚架的安装方法。 3.了解数码相机的参数和术语。 4.掌握全景的概念，虚拟全景和现实全景的区别，三维全景的特点和分 类。 5.掌握常见的硬件设备及配置方案， 6.掌握柱面全景、球面全景、对象全景照片的拍摄流程和技巧，并能结 合学习、工作环境进行实地拍摄。 7.掌握柱面全景、球面或立方体全景、对象全景的软件制作流程。 8.掌握全景大师软件制作三维全景漫游的方法。
立方体全景示意图1
立方体全景示意图2
6.1 三维全景概述 6.1.1 三维全景的分类
4.对象全景 对象全景是以一件物体（即对象）为中心，通过立体360度球面上
的众多时角来看物体，从而生成对这个对象的全方位的图像信息。
对象全景静态示意图
对象全景动态示意图
6.1 三维全景概述 6.1.1 三维全景的分类
三维全景（Three dimensional panorama）是使用全景 图像表现三维虚拟环境的虚拟现实技术，也称虚拟现实全景。
3ds Max软件制作的虚拟全景
Maya软件制作的虚拟全景
6.1 三维全景概述 6.1.1 三维全景的分类
1.柱面全景 柱面全景，就是人们常说的“环视”。柱面全景的拍摄原理：把拍