虛擬現實技術在公共服務中的應用發展分析

摘 要：隨著計算機及人機交互手段的發展，虛擬現實技術的應用正逐步滲透到航天、軍事、通信、醫療、教育、藝術、娛樂、建筑和商業等各個領域，文章將重點關注虛擬現實技術在公共服務中的應用，從專利文獻的角度，對其發展脈絡進行全面統計分析，并從分析結果中得到了有益的結論。

關鍵詞：虛擬現實；公共服務；應用發展

引言

虛擬現實（Virtual Reality，VR）是以計算機技術為核心，結合相關科學技術，生成與一定范圍真實環境在視、聽、觸感等方面高度近似的數字化環境，用戶借助必要的裝備與數字化環境中的對象進行交互，產生真實環境的感受和體驗。

1 虛擬現實技術的應用類專利申請整體狀況分析

1.1 全球分析

圖1是涉及VR技術應用于商業的全球專利申請量年代分布圖，從中可以看出，自1992年起申請量呈較為穩定的上升趨勢，在2000年達到第一個巔峰，但在2001年起專利申請量有所回落，2002年到2004年申請量較為平穩。在2005年起申請量開始回升，除2009年外整體呈現上升趨勢，在2012年達到第二個巔峰。雖然圖中顯示2013年起的申請量有所回落，但依據該類專利申請量的發展軌跡來看，在2000年與2007年申請量達到峰值后，隨后的2到3年內申請量往往有所回落，可以認為這正是新一輪基礎技術的研發積累階段，由此可見，該類申請的發展態勢呈現波動上升的趨勢，總體上保持良好狀態。

1.2 國內分析

圖2示出了國內VR技術應用于商業中的專利申請自1996年以來隨時間變化的趨勢，從中可以看出此類專利申請總量整體來說呈上升發展趨勢。2000年以前申請量極少，年申請量均在10件以下；2001年開始，申請量從2000年的14件躍升到接近50件；之后的5年間，呈緩慢增長趨勢；直至2006年，申請量達到87件；隨著計算機技術的發展，VR技術也得到了極大的帶動，經過7年的發展，2013年的年申請量達到峰值153件；而由于專利文件自申請至公開的期限限制，公開數據不完整，導致2015年的數據不準確，不能準確反映其申請情況。

2 虛擬現實技術在公共服務中的應用發展

VR技術在公共服務中的應用主要包括教學和醫療兩個大的方面，本節重點從專利文獻的申請時間軸上，對VR技術在公共服務中的應用發展進行梳理分析。

1998年5月18日，日本東芝集團在專利申請JP13514698A中提出了將VR技術應用于工廠設備安裝使用的教學中，在存儲器中存儲有虛擬教學內容，通過處理器控制虛擬操作員的行為，并將其展示在顯示設備中，以供工人學習工廠設備的安裝使用方法。可見此時的虛擬教學僅僅是將教學內容動態的展示給學員，缺乏在虛擬環境中的互動操作。

2001年6月13日，日本川崎重工業株式會社在專利申請JP20

01178134A中提出了受訓人員通過終端下載虛擬空間模型和事件模型，并通過終端傳輸受訓者在虛擬環境中的位置、發言以及動作數據給服務器，由服務器存儲該訓練數據并共享給受訓者和培訓老師。此時，VR技術在培訓教學中的應用已經有了互動形式，此后VR技術在公共服務中的應用類專利申請也趨向于增強參與者在虛擬環境中的交互感覺和沉浸感。

2008年1月29日，河海大學在專利申請CN200810018879中提出了利用VR技術幫助用戶進行訓練康復的方法，通過構建三維人體數據模型；采集大腦皮層的電波；用戶眼睛上戴著頭盔顯示器連接計算機，利用這種方法進行訓練康復訓練，對人體不適部位的恢復產生積極影響。

2010年3月8日，韓國電子電信研究所在專利KR20100020297

A中提出了一種運用增強現實（Augmented Reality，AR）技術提供例如地下設施信息的裝置，包括分析地下設施位置的位置信息分析單元，根據分析信息尋找相同具體設施信息的信息搜索單元，描繪設施信息的單元，以及增強現實提供單元來將設施的位置信息和具體的設施信息進行合成，生成增強現實信息。

2015年7月21日中國礦業大學（北京）在專利申請CN2015104

30078中公開了一種基于頭戴式混合現實設備的危險行業安全培訓系統，將虛擬場景顯示在位于受訓者眼前的半透明顯示器上，配合現實場景，真實模擬各種危險情況，可以對相關從業人員進行有效的安全培訓；通過混合顯示設備的顯示器讓受訓者看到混合顯示場景，彌補現有非現場培訓的不足，帶給受訓者最接近現場培訓的體驗，得到最佳培訓效果。

此間，VR技術在公共服務中的應用分支也在不斷擴展，陸續被應用于虛擬股票市場的交易練習，虛擬社區，災害環境預演，紡織品染色效果仿真，以及醫療教學等方面，隨著VR技術的不斷完善，其衍生技術的不斷成熟，可以預見的其在公共服務中的應用還將不斷細分擴展。

從本節分析中可以看出，重點專利主要集中在日韓等專利大國，其從虛擬現實的雛形技術人工現實（Artificial Reality）技術到虛擬現實（Virtual Reality）技術，再到目前交互性更強的增強現實（Augmented Reality）技術都有一定的研究基礎，針對如何從技術角度來提高VR在不同領域的沉浸性、交互性和構想性，這些方面的改進創新點相對較高，對VR技術的應用也起到了很大的推動作用，與之相對的，國內申請人主要針對VR技術在適應中國具體國情下的更多的應用領域提出了較多的專利申請，對其技術上的缺陷進行的改進較少。

3 結束語

盡管VR技術已經在諸多領域獲得了比較成熟的應用，但其仍是一門年輕的技術，通過VR技術應用于商業的全球專利申請量趨勢，可以預見的，在未來人們還會著眼于VR技術的開發，那么為了能在此領域能夠跟上國際發展的步伐，中國具有加大投入研發VR技術的需求，加強技術改進，如從通過對體感式環境的搭建來增強沉浸性；通過對體驗前后用戶自身的改變，來增強真實感；通過與虛擬環境在視覺、聽覺、觸覺上的代入來增強交互性等等。

參考文獻

[1]鄒湘軍，孫健，何漢武，等.虛擬現實技術的演變發展與展望[J].系統仿真學報，2004，16（9）：1905-1909.

[2]趙沁平.虛擬現實綜述[J].中國科學，2009（1）：2-46.

作者簡介：劉瑩（1992，02-），女，湖北武漢，漢族，國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心，碩士研究生。