混合现实头盔体感交互技术研究

方广东，陈凤翔

混合现实头盔体感交互技术研究

方广东，陈凤翔

（贵州电网有限责任公司输电运行检修分公司，贵州 贵阳 550005）

目前，虚拟技术的发展如火如荼，在此基础上，发展演变出了一种新技术——混合现实技术。混合现实技术通过在现实场景呈现虚拟场景信息，在现实、虚拟世界和用户间建起了一个交互反馈的平台，进一步增强了用户体验的真实感。同样作为新技术的体感交互技术，可以让使用者用肢体动作与周边环境或装置进行互动，不需要复杂的控制设备。新型研发产品混合现实头盔让人们感受到了VR、AR和MR结合的力量，三者的结合让使用者能够更好地感受虚拟与现实的结合。目前来看，虚拟现实头盔研发商中微软占据着世界领先地位。通过混合现实头盔可以自主检测周围的环境，让体验者看到真实环境，同时使用者能够在真实环境中感受虚拟样机或者是3D模型，不论从哪个方面来说，混合现实头盔都是先进产品的代表，是虚拟技术发展中的一大进步。

混合现实；VR头盔；UE4；体感交互技术

虚拟现实头盔最初是由哈佛大学的某位学者于1968年提出的，并设计出虚拟现实立体头盔，经过几十年的发展，虚拟现实立体头盔已经得到了巨大的进步和广泛的应用，在某些领域已经成为不可或缺的存在。混合现实头盔的迅速发展离不开其先进的构想，对于多方面都有帮助，因此才能得到重视，最终发展迅速，不断更新完善。然而在高校中，实践教学投入资金大，所耗费的人力、物力也比较多，利用虚拟模仿真技术可以减少许多不必要的支出，同时也解决了传统实践教学模式难以满足现阶段教育需要的难题，可以说，虚拟现实技术为高校的教育解决了一个困扰多年的难题，其未来发展图景也是一片大好。

1 混合现实头盔相关介绍

1.1 混合现实头盔介绍及原理

混合现实头盔是在虚拟技术基础上的进一步发展，在利用人的左右眼获取信息差异的基础上，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉，而混合现实即在现实环境中进行虚拟，将现实环境与虚拟环境相结合的一种新型技术。虚拟现实头盔应用广泛，运用在虚拟驾驶、虚拟城市、军事训练中，利用的是虚拟现实头盔封闭性强的特点。

虚拟现实头盔主要运用的是光学系统放大显示器所产生影响的原理，具体地说，头盔内的小型显示器发射的光线经折射产生类似远方的效果，从而达到全像视觉，总的来说是一种视觉效果。虚拟现实头盔技术仍在不断发展与完善之中，不仅可以作为个人应用显示器，同时还被普遍运用于现代军事中，成为单兵作战系统必需装备，另外仿真电子游戏机也开始使用混合现实头盔，这便使得混合现实头盔技术涉及了多个领域。

1.2 混合现实头盔的使用方法及相关应用

也许很多人并不了解，混合现实头盔是不能单独使用的，单独使用时体验效果并不是很好，配合一些设备才能达到最好的使用效果。混合现实头盔需要配合3D虚拟现实真实场景，同时配合大屏幕立体现实屏幕，当然3D立体眼镜也是不可或缺的，这一系列的设备混合使用，彼此搭配起来才能使混合现实头盔达到最佳使用效果。虚拟现实头盔的运用范围极广，主要是体验视觉图像变化时投入的临场感，军事上的模拟训练、医学上远程医疗和手术或在单兵作战时的传达命令都可以利用混合现实头盔技术。

1.3 混合现实头盔的进一步发展

混合现实头盔能够捕捉到人的身体动作，经过一段时间的发展，英国的某创业公司设想用VR头盔捕捉到人们的面部情绪变化，它通过在VR头盔上安装一系列小型传感器，通过这些传感器来获取使用者的心率变化，最终将获取的信息转化成情绪投射到虚拟现实的人物头像中，由此来看，头像便可以根据所带者的情绪变化而发生改变了，这无疑又是混合现实头盔的又一大发展。除了想要捕捉VR头盔佩戴者情绪的公司外，还有想要捕捉佩戴者表情的公司，正是这些创业公司敢想敢做，才有了混合现实头盔的飞速发展，而没有停滞不前。虚拟现实头盔的发展也得益于当今的发展大环境，现如今国家鼓励新式技术的发展，投入大量资金鼓励科技研发。在此背景下，虚拟现实技术发展迅猛，才有了混合现实头盔的问世，因此，新技术的不断发展研究，靠的是国家发展大环境，当然不可否认的是，企业的敢打敢拼也占据着重要地位。这些因素缺一不可，对于这项新技术的发展，大多数人都是抱着信心十足的态度，毕竟，就目前形势来看，近几年的发展之中，混合现实头盔无疑占据着领导地位。

2 基于VR头盔和UE4虚幻引擎开发

当今社会中，智能手机的普及程度日益扩大，同时VR虚拟现实头盔技术也在日渐成熟，如何将手机与VR头盔结合使用，开发出虚拟现实的体感游戏，是许多开发商正在思考的问题。利用VR头盔中的某些特殊系统，从而捕获人身体的变化，由此来达到体感操作的目的。二者的结合能够使使用者身临其境地体验虚拟现实体感游戏，获得更为真实的游戏场景，相信许多人都会支持这项技术的研发。VR虚拟现实技术利用计算机来生成一种模拟的环境，玩家将手机放入VR头盔中就可以尽情地体验较为真实的体感交互游戏场景。玩家佩戴VR头盔，可以通过自己的头部和身体移动来控制角色移动，完全沉浸在视觉效果中。对于热爱游戏的玩家来说，这项技术的研发无异于是锦上添花。体感互动系统能将运动和娱乐融合在一起，操作者亲自用肢体控制系统，与游戏玩家进行互动，同时简单地翻页滑动就可以完成商品购买，消费者同样能够享受到体感技术在消费领域的便利之处。与此同时，商家通过计算机对消费者表情的记录、对商品的浏览时间等进行消费反馈，依据这些来制订恰当的营销策略，可见体感交互技术与消费者和商家是共赢的关系。体感交互技术在动画娱乐业的应用极为广泛，对于体感游戏的应用就是鲜明例子，但同时，体感交互技术还有利于学生智力的开发，生动的教学模式容易让学生产生深刻的记忆。

UE4是当前业界主流、技术领先的游戏引擎。UE4结合其他相关技术为虚拟现实的开发提供了一个全新的方向。虚拟现实集合了许多其他领域的最新科研成果，比如人机交互技术。目前虚拟技术UE4与VR头盔的结合为游戏引擎虚拟现实的开发进行了具体的描述，可以利用专业的三维GIS仿真平台或其他专业的三维仿真平台来开发虚拟现场。UE4虚拟技术仍在进一步的开发研究之中，它的发展为虚拟现实的发展奠定了基础。

3 混合现实头盔体感交互技术在电力行业中的应用

体感交互技术在现如今的地位不言而喻，已经成为教育信息化研究应用的十大关注技术领域之一。在电力教育中，体感交互学习具有很多优点，利用混合现实头盔体感交互技术可以模拟电力行业真实的运行环境、应急演练、安全规程。这也提升了电力工作现场人员对技术难点的处理效率。可以说，体感交互技术是人机交互史上的一次重大革命，自体感交互技术出现以来，人们从未停止过对体感交互技术的研究探索，其发展速度也令人吃惊。混合现实头盔同样作为较为新式的技术之一，与体感交互技术的融合也可以进一步发展。两种新技术的交互发展带来的是更为先进的产品混合。现实头盔在虚拟技术的基础上发展而来，现实中存在虚拟，虚拟过程又是基于现实，混合现实头盔高端先进，它的研发也不是一日之功。

如今的体感交互技术发展也是如日中天，在这里谈到的是混合现实头盔体感交互技术与无人机电网巡检的结合。很多人都想过将无人机与VR技术结合，二者的结合带来了意想不到的效果。工作人员只需要带上混合现实头盔，就可轻松地调整无人机来获得电网巡检情况，大大提高了电网巡检的效率。混合头盔体感交互技术与无人机巡检的结合可谓是VR发展的又一里程碑。VR技术的运用被进一步推广，无人机巡检可以简单地使用头盔操控，操作者只需要戴上头盔便可以轻松地观测电网情况，不再需要像传统的方法一样，耗费巨大的人力。此项技术的推广应用标志着混合体感交互技术迈上了一个新台阶，最重要的是利民，为巡检人员减轻了负担，相信在日后也会得到进一步的认可。

4 结束语

总的来看，混合现实头盔的发展在当前处于先进地位，新技术的应用发展值得鼓励与支持，同样，体感交互技术的应用范围逐渐扩大，为更多人所熟知、所接受。这些技术以往在普通人眼中，根本不会特别在意，但现在新技术的发展扩展到了生活之中，每个人身边都可能出现这样那样的利用新技术研发的产品，这也注定每个人都不可能脱离现实科技而独立生存，新技术越来越生活化，普通大众也从中受益。戴上新式的混合现实头盔，采用体感交互技术，你就可以轻松地通过肢体动作购买商品，体验极度真实的游戏世界，感悟想象中的虚拟世界，仿佛身临其境。这种种好处都是由体感交互技术发展带来的，因此，每个人都要支持新技术的发展，国家更要鼓励新技术在现实生活中的应用，让新技术真正为民而生、利民而行。

［1］柯瀚庭.应用扩充现实技术于配置设计之视觉化［D］.台湾：国立成功大学，2010.

［2］张洁.新一代游戏革命——小议Kinect体感游戏［J］.大众文艺：学术版，2011（22）：300.

TP391.9

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.17.042

2095－6835（2019）17－0093－02

方广东（1992—），男，江西赣州人，本科，学士，机巡管理所机巡班班长，助理工程师，主要研究方向为无人机技术应用、新技术在输电线路运维上的应用。陈凤翔（1981—），男，贵州贵阳人，本科，无学位，机巡管理所技术专责，工程师，主要研究方向为输电线路运行维护。

〔编辑：王霞〕