混合現實頭盔體感交互技術研究

方廣東，陳鳳翔

混合現實頭盔體感交互技術研究

方廣東，陳鳳翔

（貴州電網有限責任公司輸電運行檢修分公司，貴州 貴陽 550005）

目前，虛擬技術的發展如火如荼，在此基礎上，發展演變出了一種新技術——混合現實技術。混合現實技術通過在現實場景呈現虛擬場景信息，在現實、虛擬世界和用戶間建起了一個交互反饋的平臺，進一步增強了用戶體驗的真實感。同樣作為新技術的體感交互技術，可以讓使用者用肢體動作與周邊環境或裝置進行互動，不需要復雜的控制設備。新型研發產品混合現實頭盔讓人們感受到了VR、AR和MR結合的力量，三者的結合讓使用者能夠更好地感受虛擬與現實的結合。目前來看，虛擬現實頭盔研發商中微軟占據著世界領先地位。通過混合現實頭盔可以自主檢測周圍的環境，讓體驗者看到真實環境，同時使用者能夠在真實環境中感受虛擬樣機或者是3D模型，不論從哪個方面來說，混合現實頭盔都是先進產品的代表，是虛擬技術發展中的一大進步。

混合現實；VR頭盔；UE4；體感交互技術

虛擬現實頭盔最初是由哈佛大學的某位學者于1968年提出的，并設計出虛擬現實立體頭盔，經過幾十年的發展，虛擬現實立體頭盔已經得到了巨大的進步和廣泛的應用，在某些領域已經成為不可或缺的存在。混合現實頭盔的迅速發展離不開其先進的構想，對于多方面都有幫助，因此才能得到重視，最終發展迅速，不斷更新完善。然而在高校中，實踐教學投入資金大，所耗費的人力、物力也比較多，利用虛擬模仿真技術可以減少許多不必要的支出，同時也解決了傳統實踐教學模式難以滿足現階段教育需要的難題，可以說，虛擬現實技術為高校的教育解決了一個困擾多年的難題，其未來發展圖景也是一片大好。

1 混合現實頭盔相關介紹

1.1 混合現實頭盔介紹及原理

混合現實頭盔是在虛擬技術基礎上的進一步發展，在利用人的左右眼獲取信息差異的基礎上，引導用戶產生一種身在虛擬環境中的感覺，而混合現實即在現實環境中進行虛擬，將現實環境與虛擬環境相結合的一種新型技術。虛擬現實頭盔應用廣泛，運用在虛擬駕駛、虛擬城市、軍事訓練中，利用的是虛擬現實頭盔封閉性強的特點。

虛擬現實頭盔主要運用的是光學系統放大顯示器所產生影響的原理，具體地說，頭盔內的小型顯示器發射的光線經折射產生類似遠方的效果，從而達到全像視覺，總的來說是一種視覺效果。虛擬現實頭盔技術仍在不斷發展與完善之中，不僅可以作為個人應用顯示器，同時還被普遍運用于現代軍事中，成為單兵作戰系統必需裝備，另外仿真電子游戲機也開始使用混合現實頭盔，這便使得混合現實頭盔技術涉及了多個領域。

1.2 混合現實頭盔的使用方法及相關應用

也許很多人并不了解，混合現實頭盔是不能單獨使用的，單獨使用時體驗效果并不是很好，配合一些設備才能達到最好的使用效果。混合現實頭盔需要配合3D虛擬現實真實場景，同時配合大屏幕立體現實屏幕，當然3D立體眼鏡也是不可或缺的，這一系列的設備混合使用，彼此搭配起來才能使混合現實頭盔達到最佳使用效果。虛擬現實頭盔的運用范圍極廣，主要是體驗視覺圖像變化時投入的臨場感，軍事上的模擬訓練、醫學上遠程醫療和手術或在單兵作戰時的傳達命令都可以利用混合現實頭盔技術。

1.3 混合現實頭盔的進一步發展

混合現實頭盔能夠捕捉到人的身體動作，經過一段時間的發展，英國的某創業公司設想用VR頭盔捕捉到人們的面部情緒變化，它通過在VR頭盔上安裝一系列小型傳感器，通過這些傳感器來獲取使用者的心率變化，最終將獲取的信息轉化成情緒投射到虛擬現實的人物頭像中，由此來看，頭像便可以根據所帶者的情緒變化而發生改變了，這無疑又是混合現實頭盔的又一大發展。除了想要捕捉VR頭盔佩戴者情緒的公司外，還有想要捕捉佩戴者表情的公司，正是這些創業公司敢想敢做，才有了混合現實頭盔的飛速發展，而沒有停滯不前。虛擬現實頭盔的發展也得益于當今的發展大環境，現如今國家鼓勵新式技術的發展，投入大量資金鼓勵科技研發。在此背景下，虛擬現實技術發展迅猛，才有了混合現實頭盔的問世，因此，新技術的不斷發展研究，靠的是國家發展大環境，當然不可否認的是，企業的敢打敢拼也占據著重要地位。這些因素缺一不可，對于這項新技術的發展，大多數人都是抱著信心十足的態度，畢竟，就目前形勢來看，近幾年的發展之中，混合現實頭盔無疑占據著領導地位。

2 基于VR頭盔和UE4虛幻引擎開發

當今社會中，智能手機的普及程度日益擴大，同時VR虛擬現實頭盔技術也在日漸成熟，如何將手機與VR頭盔結合使用，開發出虛擬現實的體感游戲，是許多開發商正在思考的問題。利用VR頭盔中的某些特殊系統，從而捕獲人身體的變化，由此來達到體感操作的目的。二者的結合能夠使使用者身臨其境地體驗虛擬現實體感游戲，獲得更為真實的游戲場景，相信許多人都會支持這項技術的研發。VR虛擬現實技術利用計算機來生成一種模擬的環境，玩家將手機放入VR頭盔中就可以盡情地體驗較為真實的體感交互游戲場景。玩家佩戴VR頭盔，可以通過自己的頭部和身體移動來控制角色移動，完全沉浸在視覺效果中。對于熱愛游戲的玩家來說，這項技術的研發無異于是錦上添花。體感互動系統能將運動和娛樂融合在一起，操作者親自用肢體控制系統，與游戲玩家進行互動，同時簡單地翻頁滑動就可以完成商品購買，消費者同樣能夠享受到體感技術在消費領域的便利之處。與此同時，商家通過計算機對消費者表情的記錄、對商品的瀏覽時間等進行消費反饋，依據這些來制訂恰當的營銷策略，可見體感交互技術與消費者和商家是共贏的關系。體感交互技術在動畫娛樂業的應用極為廣泛，對于體感游戲的應用就是鮮明例子，但同時，體感交互技術還有利于學生智力的開發，生動的教學模式容易讓學生產生深刻的記憶。

UE4是當前業界主流、技術領先的游戲引擎。UE4結合其他相關技術為虛擬現實的開發提供了一個全新的方向。虛擬現實集合了許多其他領域的最新科研成果，比如人機交互技術。目前虛擬技術UE4與VR頭盔的結合為游戲引擎虛擬現實的開發進行了具體的描述，可以利用專業的三維GIS仿真平臺或其他專業的三維仿真平臺來開發虛擬現場。UE4虛擬技術仍在進一步的開發研究之中，它的發展為虛擬現實的發展奠定了基礎。

3 混合現實頭盔體感交互技術在電力行業中的應用

體感交互技術在現如今的地位不言而喻，已經成為教育信息化研究應用的十大關注技術領域之一。在電力教育中，體感交互學習具有很多優點，利用混合現實頭盔體感交互技術可以模擬電力行業真實的運行環境、應急演練、安全規程。這也提升了電力工作現場人員對技術難點的處理效率。可以說，體感交互技術是人機交互史上的一次重大革命，自體感交互技術出現以來，人們從未停止過對體感交互技術的研究探索，其發展速度也令人吃驚。混合現實頭盔同樣作為較為新式的技術之一，與體感交互技術的融合也可以進一步發展。兩種新技術的交互發展帶來的是更為先進的產品混合。現實頭盔在虛擬技術的基礎上發展而來，現實中存在虛擬，虛擬過程又是基于現實，混合現實頭盔高端先進，它的研發也不是一日之功。

如今的體感交互技術發展也是如日中天，在這里談到的是混合現實頭盔體感交互技術與無人機電網巡檢的結合。很多人都想過將無人機與VR技術結合，二者的結合帶來了意想不到的效果。工作人員只需要帶上混合現實頭盔，就可輕松地調整無人機來獲得電網巡檢情況，大大提高了電網巡檢的效率。混合頭盔體感交互技術與無人機巡檢的結合可謂是VR發展的又一里程碑。VR技術的運用被進一步推廣，無人機巡檢可以簡單地使用頭盔操控，操作者只需要戴上頭盔便可以輕松地觀測電網情況，不再需要像傳統的方法一樣，耗費巨大的人力。此項技術的推廣應用標志著混合體感交互技術邁上了一個新臺階，最重要的是利民，為巡檢人員減輕了負擔，相信在日后也會得到進一步的認可。

4 結束語

總的來看，混合現實頭盔的發展在當前處于先進地位，新技術的應用發展值得鼓勵與支持，同樣，體感交互技術的應用范圍逐漸擴大，為更多人所熟知、所接受。這些技術以往在普通人眼中，根本不會特別在意，但現在新技術的發展擴展到了生活之中，每個人身邊都可能出現這樣那樣的利用新技術研發的產品，這也注定每個人都不可能脫離現實科技而獨立生存，新技術越來越生活化，普通大眾也從中受益。戴上新式的混合現實頭盔，采用體感交互技術，你就可以輕松地通過肢體動作購買商品，體驗極度真實的游戲世界，感悟想象中的虛擬世界，仿佛身臨其境。這種種好處都是由體感交互技術發展帶來的，因此，每個人都要支持新技術的發展，國家更要鼓勵新技術在現實生活中的應用，讓新技術真正為民而生、利民而行。

［1］柯瀚庭.應用擴充現實技術于配置設計之視覺化［D］.臺灣：國立成功大學，2010.

［2］張潔.新一代游戲革命——小議Kinect體感游戲［J］.大眾文藝：學術版，2011（22）：300.

TP391.9

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.17.042

2095－6835（2019）17－0093－02

方廣東（1992—），男，江西贛州人，本科，學士，機巡管理所機巡班班長，助理工程師，主要研究方向為無人機技術應用、新技術在輸電線路運維上的應用。陳鳳翔（1981—），男，貴州貴陽人，本科，無學位，機巡管理所技術專責，工程師，主要研究方向為輸電線路運行維護。

〔編輯：王霞〕