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摘要：虚拟现实技术和增强现实技术作为一种现代科技前沿的综合体现，成为了改变我们生活方式的新突破口。现阶段虚拟现实和增强现实技术已经开始进入了消费市场中，但是还需要将一些隐藏的问题进行及时的解决。本文针对虚拟现实和增强现实技术及其标准化研究进行探析。
关键词：虚拟现实；增强现实技术；标准化
虚拟现实和增强现实技术应用在现实生活的各大领域中，不仅能够为各种行业带来可观的经济效益，还能大幅度的降低行业的生产成本，节约了大量的人力以及时间成本，还能促进各种领域走向高速的发展阶段。
一、虚拟现实和增强现实技术的基本内容
（一）虚拟现实技术
虚拟现实技术简称为VR技术，是人们通过对电脑世界进行模拟之后产生的一个具有三维立体空间的虚拟世界，它能够为使用者提供关于一些视觉、听觉以及触觉等各种感官的现实模拟，为使用者提供一个犹如身临其境的空间感受，可以对任何三维立体空间内的事物都进行不受时间和空间限制的观察。当使用者的位置发生移动变化时，通过电脑还能够即刻就进行复杂的运算，将精确的3D世界位置通过影响传递给使用者，犹如亲身经历现场中。虚拟现实技术由于使用者所观看到的场景和人物都是一些假象，只是将人物的意识带入一个虚拟的世界当中。
虚拟现实技术从发展到演变经历了四个阶段，第一个发展阶段是指在1963年以前的有声形动态的莫比阶段，第二个发展阶段是1963-1972年的虚拟现实萌芽思想发展阶段，第三个阶段是1973-1989年的虚拟现实概念产生和理论的初步形成阶段，第四个阶段是指1990-2004年的进一步完善和应用到实际阶段。虚拟现实技术发展到如今，主要由计算机、输入输出设备、应用软件系统、数据库和用户五个部分组成虚拟现实系统。
计算机系统主要是负责生成虚拟世界，或者将用户与虚拟世界实现自然交互等功能。输入与输出设备是指用户与虚拟世界实现自然交互所需要的一些输入和输出设备，方便用户对于各种信息进行输入和生成反馈。一般所用到的输入和输出设备有数据手套、三维声音系统等。应用软件系统是指建立虚拟世界中的几何模型以及物理模型等，生成三维虚拟立体图形，然后将虚拟数据库进行建立和管理。数据库里面主要是将所有虚拟世界中的物体信息存放在里面。
虚拟技术属于一种人们通过计算机对复杂数据进行计算之后，就可以进行可视化操作和交互方式。这种虚拟的操作系统由计算机、头盔式显示器、数据手套、话筒和耳机等各种设备组合而成的。首先使用计算机将虚拟世界在系统中生成，然后在使用头盔式显示器将数据信息进行输出，形成一个三维立体式的图形。这样用户就可以移动手部、头部、语音部分就可以与虚拟世界进行自然交互。计算机就能够根据用户输入的数据信息进行实时计算，完成与用户之间的信息交流反馈，头盔显示器就可以将一些相应的场景进行更新显示。
（二）增强现实技术
增强现实技术简称为AR技术，是一种通过实际的计算摄影机影像位置以及角度的相应变化技术，这种技术能够将虚拟中的世界带入到现实世界中，并且能够产生相应的互动。增强现实技术是在虚拟现实技术的基础上进行发展的，它在发展中综合了计算机视觉、图形学、图像处理、多传感器技术、现实技术等一些新兴计算机技术应用和人机之间的相互交互技术。增强现实技术其实也属于虚拟现实技术的一个重要分支，是虚拟现实技术在发展过程中的新兴技术。增强现实技术能够将真实的世界融入到计算机的系统中，然后生产相应的虚拟信息图形，这样就能够加强用户与外界世界之间联系真实性，在自然交互上也更贴近于自然现实。
增强现实技术有三大主要技术特征，分别是虚实物体配准、显示技术和真实感绘制技术。虚实物体配准是指增强现实系统中会对成像系统的位置和方向进行全面实时的追踪，能够使虚拟景象与用户视野当中的实际景象相结合。增强现实系统是建立在一个真实的场景中，通过对真实场景的三维立体建模，就能够追踪真实场景中的地理位置以及数据影像信息，还可以将这些虚拟景象通过投影的方式展现在用户的视野范围中，这样真实场景就能够与虚拟场景进行有效的结合和交互。虚实物体配准要求用户必须在真实的生活环境中将影像事物的配准关系维持在一个准确的范围内，这样才能够实现有效实时的结合。
显示技术是指在观察者的眼睛和真实物体之间形成数据影像的投影，这种显示技术能够有效的将虚拟物体与真实场景融为一体。显示技术一般情况下可以分为三种，分别是手持式显示技术、头戴式显示技术和空间显示技术。
真实感绘制技术主要是用来将虚拟物体和真实场景之间的重叠边缘进行消除，这样才能够使用户观察到的虚拟场景和显示场景有效结合，并且不会出现任何的影像叠加现象。
（三）虚拟现实技术和增强现实技术应用的平台
（1）台式机平台、移动终端设备平台和一体式平台都是虚拟现实技术和增强现实技术应用的平台。台式机平台属于一种将虚拟现实和增强现实的基础性应用平台，它将动作捕捉技术、运动追踪技术和屏幕显示等技术有效的结合为一体，不仅性能比较稳定，处理数据信息的功能比较强大，画面也呈现出高清画质，而且还能够取得较好的显示效果和体验效果。但是相应也具有一些不可改变的缺点，例如开发时所用的成本资金费用较高，不方便用户随身携带等。
（2）移动终端设备平台属于一种生活中比较常见的平台，不仅拥有接入互联网的功能，而且还能够与各种操作系统相结合，满足不同用户之间的不同需求。我们日常生活中常见的移动终端设备平台已经逐渐趋向于智能化的技术发展，有移动智能终端、车载智能终端、智能电视终端和可穿戴设备等。移动终端设备平台具有较强的移动性和实时性，而且硬件和软件也具有非常高的可靠性，能够实现多种任务的实现和多媒体功能的使用。但是由于在实际的应用中受到了数据处理能力、网速等各种因素的限制，还需要进一步的发展和技术水平的提升。
（3）一体式平台就是指部分一体化自动设备，不分模块的平台，将显示、传感和计算等各种系统结合为一体，实现在一种平台上进行应用。一体式平台携带相对比较快捷容易，可以按照用户的实际需求，根据选配功能的实际需求变化，可以随时的调整和增加功能模块，而且还能对软件功能进行升级和系统优化。性能比较稳定，处理数据信息的能力也比较强。逐渐成为广大消费者所青睐的产品。
二、虚拟现实和增强现实技术的实际领域中的应用
（一）在智能制造领域中的应用
随着虚拟现实技术和增强现实技术的发展，也逐渐的从实验室中走向了工艺中的智能制造领域。这种技术的应用，使工程师在制造过程中对于产品的复杂设计概念理解的更加透彻，也使得人机交互工作的效率大幅度的提升。无形中就降低了生产成本，使智能制造领域得到快速的发展。
在组建机电系统中，由于现阶段智能制造领域中大多机械产品都是机械、电子、控制系统和各种软件之间的结合产物，因此就需要通过智能系统的生产原理和方式来改变机械产品的制造过程。自动管理下的机电系统能够通过计算机处理模块将所有的数据信息结合在一起进行处理计算，而且还能够实现各种机电产品的复杂度和配置的高效化使用和分析。
（二）在游戏领域中的应用
随着游戏行业的快速发展，虚拟现实和增强现实技术也逐渐应用在游戏领域中。3D游戏主要就是通过虚拟现实的实现，能够为用户带来更刺激的感官体验。一些大型的网络3D游戏，主要是体现在能够为用户带来最真实和交互性，通过客观世界营造一种游戏的虚拟世界。通过虚拟现实技术和增强现实技术的应用，就能够通过三维空间模型的建立，将游戏中的物体景象进行一比一的复制和真实场景还原，给用户带来一种最真实的感官体验。操作者可以通过一系列的穿戴设备，与游戏中的角色合二为一，将虚拟世界的逼真性、互动性和构想性发挥到极限。
（三）在医疗领域中的应用
虚拟现实技术和增强现实技术作为医疗领域中的辅助工具，对于医学虚拟现实中的临床教学、疾病诊断、假体植入、手术模拟、康复保健和远程医疗等都有着深远的应用影响。
（1）首先是在虚拟外科手术上的应用，它可以利用计算机图形、医学图像与虚拟现实技术的有效结合，然后进行现场模拟、指导外科手术所涉及的各种过程，能够对手术前、手术时以及手术后的整个过程进行全面实时的指导和监控。现阶段主要应用在手术计划制定、手术排练演习和手术教学等。
（2）在手术培训上的应用是通过虚拟现实系统为手术教学培训提供一个虚拟化的平台，建立一个三维立体式的人体模型图像，通过各种触觉的感官，可以让工作人员在培训中感受到手术中所受到的机械压力，让工作人员犹如身临其境，在真实的手术台中一样。这样就可以降低由于操作失误导致病人出现生命安全危险，还可以有效的避免出现一些高风险以及低概率等手术事故。可以为培训的工作人员提供一个可靠安全并且真实的环境，而且还可以多次反复进行练习操作。
（3）在远程干预过程中的应用主要是通过虚拟手术与远程干预的结合使医务人员在手术中将实时情况传输给远程的专家，进行交互式会诊。虚拟手术是使用计算机对临床外科手术的现场模拟和仿真训练，医务人员就可以在手术中通过远程传输的数据影像进行现场手术模拟操作，传感器会将操作控制信号传送到手术的目的地，进而完成整台手术操作。
（4）在假体设计与制作中，计算机会利用三维立体模型对辅助假体进行模拟设计和制造，根据人们正常的身体组织结构和各种美学指标，设计出更加完美的手术方案和肢体模型，从而完成假体植入的手术。
（四）在现代教育领域中的应用
虚拟现实技术和增强现实技术在现代教育领域中的应用，主要表现在硬件定制化、内容可视化、环境虚拟化和体验真实化。
（1）随着科学技术产品的快速发展，人们对于产品的体验需求也在不断的提升，因此产品的升级换代速度也在进一步加快。在现代教育领域的硬件定制化应用中，能够将硬件和内容实现同步开发，让教学中的创意和实践很好的匹配。通过相应教学模块的增加，对硬件设备进行大幅开发，可以提升计算机的计算能力，使其更加适应于教学。利用各种传感器和可穿戴设备的使用可以将情感教学与各种先进教学技术进行深度的结合。通过各种信息同步技术、数据转化技术、识别和合成技术还能够改变现有的教学系统，使学生获得一个更好的学习体验氛围，使学生在学习中将虚拟中的世界和现实中的世界发生相互交换。
（2）在内容可视化的设计中，通过一系列的感知技术，例如视觉传感、眼球追踪、体感识别和触觉反馈等技术与教学技术的融合，可以让学生通过对周围事物产生一定的感知，进而对学生的动作进行反馈，还能够对教学中的一些领碎性知识进行有效的整合，让教学更加含有故事性的内容，让学生在虚拟的教学环境中收获更多的真实性知识，促使学生的学习成绩不断的提高。
（3）在环境虚拟化的设计中，可以打破传统教学中受到时间和空间的限制，让学生在一个虚拟化的智能教学氛围内感受到学习与教学的互动，这样学生就会被教学的趣味性吸引，深度的融入到教学中，引发学生全身心的互动和参与。还能为学生打造一个灵活和广泛的学习环境，学生就能够自主的参与到学习当中，与学习的联系更为密切。教师也可以在这种教学环境下针对学生的学习特点为学生制定个性化的教学计划，改变自身的教学方式和模式，让学生高强度、自主积极的参与到教学中。这种虚拟化教学环境的打造，还能够为学生提供一个知识交流和传递的平台。学生可以在这种教学环境下进行丰富的知识交流，使学生的身心都能够得到发展。
（4）在体验真实化的设计中，虚拟现实技术和增强现实技术可以有效的将学习焦点放在学生的学习上，打破传统的规矩教学原则，让学生将死记硬背的记忆方式转变为理解运用型，将枯燥乏味的题海战术转变为富有极限挑战和刺激性的知识探索，让学生在学习中收获更多的乐趣。首先教师就可以将教学内容、教学任务通过与教学工具的结合转变为学生实际生活中的案例，教学就会逐渐趋向开放和多元化。学生也可以通过课程体验来积极自主的参与到课堂学习中，能够加深对于知识的领会，加强对于技能的运用，能够积极的探索更多的学习方式。
三、针对虚拟现实和增强现实技术在实际应用中的标准化研究措施
（一）国际中的标准化
现阶段虚拟现实和增强现实技术已经开始运用在各个领域中，在国际中的标准化需求也逐渐强烈。在国际中的标准化职责为要将混合和增强现实体系中的结构元素进行确定，将虚拟现实和增强现实技术之间的接口进行合适的定义；开发出虚拟现实和增强现实技术通用的参考模型，并且各个体系之间和结构元素要之间相互联系；能够研究和确定一个或者多个抽象层平台，能够使多种类型的平台都在一个独立的平台上得到支持和独立；制定多个相互结合的结构元素可用化标准。
（二）国内标准化
目前我国制定的相关标准化准则包括计算机图形、图像处理、虚拟现实、增强现实和信息交互等。此外我国工业和信息化部中国电子技术标准化研究院和新华网也联合举办了关于虚拟现实和增强现实国家以及行业标准化准则征集活动，要将推动我国虚拟现实等新兴行业进行不断的创新和产业化。共同推动虚拟现实和增强现实技术的标准化研制、产业发展和应用推广，引导和支持我国产业良性快速发展。
（三）未来发展前景展望
现阶段虚拟现实在用户的体验中出现的最大问题就是眩晕感，体验者在适应全新的感官环境中，可能会出现一些类似于晕车的现状。在今后的发展中还需要不断的将体验设备进行高端性制造，才能解决体验者不同程度上出现的眩晕感，尽量的为体验者带来更好的体验。
在现阶段的技术条件下，沉浸体验时就会受到画面真实感的影响，如果要想提升画面的真实感和清晰感，就需要将体验设备离人眼的距离逐渐增远。但是距离一旦增远，体验的真实感和画面的清晰感虽然提升了，可是用户的沉浸体验感就会下降。因此在将来的技术发展中还要解决这两者之间存在的矛盾。
虚拟现实技术发展还不够成熟，虽然立体化的模型建立拓宽了用户的感知空间，但是虚拟现实技术还不能被完全清晰的勾勒出来，在未来的发展中还需要很长的时间去解决这一难题。虚拟现实和增强现实技术在未来的发展中将会成为一种重要的媒介出现在我们的日常生活中，也会为我们的生活提供一个全新的平台，也将会逐渐应用到更多的领域当中。
结语
综上所述，虚拟现实技术和增强现实技术已经逐渐开始应用在我们日常生活的各大领域中，也为各个行业的发展带来了非常直观的积极影响。随着现代化技术的进一步完善和发展，相信虚拟现实和增强现实技术将会突破在发展中遇到的瓶颈问题，在创新和优化中开始广泛的应用。随着更多的AR、VR产品投入在市场中，也引起了很多人们的关注。
参考文献
[1]王聪.虚拟现实和增强现实技术及其标准化研究[J].信息技术与标准化,2016,09:27-31.
[2]王聪.增强现实与虚拟现实技术的区别和联系[J].信息技术与标准化,2017,05:57-61.
[3]陆颖隽.虚拟现实技术在数字图书馆的应用研究[D].武汉大学,2017.
[4]陆颖隽.虚拟现实技术在现代教育领域中的应用研究[D].武汉大学,2017.
[5]高麟鹏,王聪,李婧欣.增强现实技术与标准化[J].信息技术与标准化,2017,09:43-45.