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虚拟现实与增强现实技术导论虚拟现实的计算体系结构虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机生成的虚拟环境模拟现实世界或者创造一个全新的虚拟世界的技术。
虚拟现实技术的计算体系结构是指支持虚拟现实应用的硬件、软件及其相互之间的组织和关系。
虚拟现实技术的计算体系结构包括以下几个关键要素：1.输入设备：虚拟现实的输入设备通常包括头戴式显示器、追踪器、手柄等。
头戴式显示器可以通过分辨率高的屏幕和镜片进行像素展示和聚焦，使用户可以获得更真实的视觉体验。
追踪器可以追踪用户的头部和手部运动，实现对用户动作的反馈。
手柄可以提供更多的交互方式，以增强虚拟现实的沉浸感。
2.计算设备：虚拟现实技术对计算能力的要求很高，需要能够实时处理大量图形数据的计算设备。
目前常用的计算设备包括个人电脑、游戏主机、智能手机等。
这些设备通常需要具备强大的图形处理能力，并且能够实时生成和渲染虚拟环境中的图像。
3.虚拟环境建模和内容生成：虚拟现实应用需要构建一个真实或虚构的场景，以实现用户的沉浸式体验。
虚拟环境建模和内容生成是通过计算机图形学、物理建模、虚拟现实引擎等技术来实现的。
这些技术可以生成逼真的场景图像、人物模型和物体模型，并提供物理引擎来模拟真实世界的物理特性。
4.虚拟现实引擎：虚拟现实引擎是指一种软件平台，它可以提供基于计算机图形学的场景渲染、用户输入处理、物理模拟等功能，以支持虚拟现实应用的开发。
常见的虚拟现实引擎包括Unity、Unreal等。
虚拟现实引擎可以提供各种接口和工具，帮助开发者实现虚拟现实应用的各种功能，例如用户交互、虚拟物体的碰撞检测等。
5.输出设备：输出设备用于向用户提供虚拟现实体验的结果。
常见的输出设备包括头戴式显示器、扬声器、振动器等。
头戴式显示器用于向用户展示虚拟环境的图像，扬声器用于提供音频效果，振动器用于模拟触觉反馈。
总体来说，虚拟现实技术的计算体系结构由输入设备、计算设备、虚拟环境建模和内容生成、虚拟现实引擎以及输出设备等组成。
基于Unity引擎的虚拟仿真设计与实现Unity引擎是一款广泛应用于游戏开发、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等领域的跨平台游戏引擎。
在当今数字化时代，虚拟仿真技术越来越受到人们的关注和重视。
本文将探讨基于Unity引擎的虚拟仿真设计与实现，介绍其在不同领域的应用以及设计与实现的关键技术。
1. 虚拟仿真技术概述虚拟仿真技术是利用计算机生成的虚拟环境来模拟真实世界的过程或系统。
通过虚拟仿真技术，可以实现对真实环境或系统的模拟、分析和预测，为工程设计、培训教育、医疗保健等领域提供了全新的解决方案。
在虚拟仿真技术中，Unity引擎作为一款强大的开发工具，为开发者提供了丰富的功能和资源，极大地简化了虚拟仿真系统的设计与实现过程。
2. Unity引擎在虚拟仿真中的应用2.1 游戏开发作为一款主流的游戏引擎，Unity在游戏开发领域有着广泛的应用。
开发者可以利用Unity引擎创建逼真的游戏场景、角色动画和特效，实现游戏中各种交互功能。
通过虚拟仿真技术，游戏开发者可以在虚拟环境中进行游戏测试和优化，提高游戏开发效率和质量。
2.2 虚拟现实（VR）与增强现实（AR）Unity引擎支持虚拟现实（VR）与增强现实（AR）应用的开发，为用户提供沉浸式的体验。
通过Unity引擎，开发者可以创建逼真的虚拟环境，并结合传感器、头显等设备，实现用户与虚拟环境的交互。
在教育、培训、医疗等领域，VR和AR技术已经得到广泛应用，为用户带来全新的体验和学习方式。
2.3 工程设计与模拟在工程设计领域，虚拟仿真技术可以帮助工程师进行产品设计、模拟测试和优化。
利用Unity引擎，工程师可以创建逼真的产品模型，并进行各种物理特性模拟，如碰撞检测、流体动力学等。
通过虚拟仿真技术，工程师可以在数字化环境中验证设计方案，减少试错成本，提高产品质量。
3. 基于Unity引擎的虚拟仿真设计与实现关键技术3.1 虚拟场景建模在基于Unity引擎的虚拟仿真系统中，虚拟场景建模是至关重要的一环。
虚拟现实与增强现实技术导论第三章虚拟现实系统的核心技术xx年xx月xx日•引言•虚拟现实系统的基本组成•虚拟现实系统的核心技术•虚拟现实系统的性能评估与优化目•虚拟现实技术的发展趋势与挑战录01引言虚拟现实技术是一种模拟真实环境或创造虚拟环境的计算机技术，通过头戴式显示器、手柄等交互设备，使用户能够身临其境地感受虚拟环境，实现身临其境的沉浸式体验。
定义虚拟现实技术具有沉浸性、交互性、想象性和仿真性等特点，能够让用户感受到身临其境的体验，并可以通过交互设备与虚拟环境进行实时交互。
特点虚拟现实技术的定义与特点虚拟现实技术的应用场景虚拟现实游戏可以让玩家身临其境地感受游戏场景，提高游戏体验。
游戏娱乐领域教育培训领域医疗领域工业设计领域虚拟现实技术可以用于模拟实验、虚拟实训等，提供更为真实和生动的教学环境。
虚拟现实技术可以用于手术模拟、康复训练等医疗过程，提高医疗质量和效率。
虚拟现实技术可以用于产品建模、场景漫游等，提高设计效率和准确性。
1950年代虚拟现实技术的概念最早由科幻作家提出，当时的技术无法实现。
1990年代虚拟现实技术进一步发展，出现了更加先进的设备和算法，如3D图形引擎和物理引擎。
2010年代至今虚拟现实技术已经成为了热门的技术领域之一，得到了广泛的应用和发展。
1980年代虚拟现实技术开始得到发展，出现了一些早期的虚拟现实设备，如头戴式显示器和数据手套。
虚拟现实技术的发展历程02虚拟现实系统的基本组成由高性能计算机、输入设备、输出设备等组成，为虚拟现实应用提供硬件支持。
虚拟现实硬件系统包括高性能的图形处理器、存储器和输入/输出设备，例如头戴式显示器、手柄、触摸屏等，用于创建虚拟环境并提供沉浸式的体验。
为虚拟现实应用提供软件平台和开发工具，实现虚拟现实技术的应用程序开发。
虚拟现实软件系统包括操作系统、开发工具、图形引擎等，用于构建和管理虚拟现实应用程序，并提供各种接口和API，方便开发者进行快速的应用程序开发。
2021年第01期67基于Kinect 和Leap Motion 的增强现实交互系统设计昔 克 新疆电子研究所股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000摘要：增强现实（AR）交互系统的研发，为文化创意及宣传产业发展提供了有效的科技支撑，可应用到政府及企业文化宣传的展厅、科技馆、特色商品展示、旅游景区的推介、大型广告的宣传等方面。
文章通过分析国内外基于增强现实（AR）的虚拟展示系统的发展现状，研究AR 交互系统的主要模块组成及影响其互动性能的主要因素及最优化框架，采用 Kinect 和Leap Motion 体感设备实现AR 交互系统中的三维跟踪注册与虚实交互，扩展体感设备的应用范围并有效地促进增强现实（AR）技术的发展。
关键词：Kinect；Leap Motion；现实交互系统中图分类号：TP391.9基金项目：优秀青年科技人才培养项目（2017Q069）。
作者简介：昔克（1973—），女，蒙古族，新疆乌鲁木齐人，硕士研究生，高级工程师。
研究方向为物联网、智慧旅游等。
0 引言增强现实（AR）是一种在虚拟现实技术基础上发展起来的新技术，是利用计算机系统提供辅助信息来增加用户对现实世界的感知和认知的技术。
它将虚拟信息应用到现实世界中，即把计算机生成的虚拟场景或提示信息叠加到真实场景中，从而实现现实的增强。
基于增强现实技术可以生成许多应用程序，这些应用程序可以在游戏、娱乐、展览、教育等领域发挥很好的作用。
随着应用的需要，对现实交互系统的实时三维跟踪能力、支持多种虚拟元素的渲染、良好的可扩展性、交互性、易用性等方面提出了要求。
文章探究了基于Kinect 和Leap Motion 等体感设备在增强现实交互系统中的设计，以达到系统应用要求，实现增强现实交互系统的目的［1］。
1 系统硬件架构图1所示是本文中所介绍的 AR 交互系统的整体架构，在该系统的设计过程中主要是通过Kinect 和Leap Motion 等体感设备及时有效的捕捉用户的具体动作和相对应的身体运行数据，并以此为基础，注册相关虚拟物体，然后进行切实交互。
增强现实技术(AR)一、AR定义：增强现实技术（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进行互动。
这种技术由1990年提出。
随着随身电子产品运算能力的提升，预期增强现实的用途将会越来越广。
二、技术原理：增强现实技术，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间围很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。
真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。
增强现实技术，不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。
在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。
增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器溶合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。
增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。
三、主要特点AR系统具有三个突出的特点：①真实世界和虚拟世界的信息集成；②具有实时交互性；③是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。
AR技术可广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。
四、组成形式一个完整的增强现实系统是由一组紧密联结、实时工作的硬件部件与相关的软件系统协同实现的，常用的有如下三种组成形式。
（一）Monitor-Based在基于计算机显示器的AR实现方案中，摄像机摄取的真实世界图像输入到计算机中，与计算机图形系统产生的虚拟景象合成，并输出到屏幕显示器。
用户从屏幕上看到最终的增强场景图片。
它虽然简单，但不能带给用户多少沉浸感。
Monitor-Based增强现实系统实现方案如下图所示。
增强现实技术(AR)一、 AR定义：增强现实技术（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进行互动。
这种技术由1990年提出。
随着随身电子产品运算能力的提升，预期增强现实的用途将会越来越广。
二、技术原理：增强现实技术，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。
真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。
增强现实技术，不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。
在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。
增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器溶合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。
增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。
三、主要特点AR系统具有三个突出的特点：①真实世界和虚拟世界的信息集成；②具有实时交互性；③是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。
AR技术可广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。
四、组成形式一个完整的增强现实系统是由一组紧密联结、实时工作的硬件部件与相关的软件系统协同实现的，常用的有如下三种组成形式。
（一）Monitor-Based在基于计算机显示器的AR实现方案中，摄像机摄取的真实世界图像输入到计算机中，与计算机图形系统产生的虚拟景象合成，并输出到屏幕显示器。
用户从屏幕上看到最终的增强场景图片。
它虽然简单，但不能带给用户多少沉浸感。
Monitor-Based增强现实系统实现方案如下图所示。
