虛擬現(xiàn)實frtual reality，通常簡稱為VR，是通過計算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建出的三維虛擬環(huán)境，用戶在使用這種技術(shù)時可以產(chǎn)生與現(xiàn)實環(huán)境相似的感知體驗。這種技術(shù)通過模擬各種感官體驗，讓用戶如同身臨其境，可以在任何時間無限制的觀察三維空間內(nèi)的事物。

教育培養(yǎng)方向：vr技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用得到了普遍的實施，可確保學(xué)生在安全的虛擬環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)和深入探索相關(guān)知識。

游戲娛樂領(lǐng)域：vr已經(jīng)在游戲產(chǎn)業(yè)中引發(fā)了顛覆性的變革，提供了玩家更為沉浸式的游戲體驗。

旅游方向：vr技術(shù)可以提供豐富的虛擬旅游體驗，涵蓋虛擬現(xiàn)實觀光和虛擬博物館等方面。

心理學(xué)與認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域：vr技術(shù)在恐懼癥、焦慮癥和認(rèn)知治療等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

無人機(jī)領(lǐng)域：vr技術(shù)在模擬飛行訓(xùn)練、無人操控、無人機(jī)巡檢等方面有廣泛應(yīng)用。

工業(yè)設(shè)計方向：vr技術(shù)在工業(yè)和建筑領(lǐng)域能夠支持虛擬設(shè)計、原型測試和錯誤糾正等任務(wù)。主要技術(shù)有光場，為空間中涵蓋位置和方向，信息的四維光輻射場的參數(shù)化表示是所有光線輻射函數(shù)的總體，它的真實記錄和復(fù)原覆蓋了整個空間環(huán)境。應(yīng)用領(lǐng)域包括vr領(lǐng)域的暈動癥解決方案、攝影中的失焦問題，對高速運動具有較大主體距離以及光線不足的室內(nèi)場景進(jìn)行拍攝。利用光場數(shù)據(jù)合成視角，實現(xiàn)虛擬3d顯示。

光場采集的方法有采用微透鏡陣列相機(jī)、多相機(jī)陣列、掩膜及其他相機(jī)孔徑處理方案，眼球追蹤與眼圖錄像法、角膜反射法是獲取眼球信息的兩種方法。眼球的中心區(qū)域被透明的角膜所覆蓋，其中心是瞳孔，瞳孔的后面是晶體，而視網(wǎng)膜則位于眼球的那個上視網(wǎng)膜上，包含大量的光感受器，其中主要是視感細(xì)胞和視錐細(xì)胞。當(dāng)光線經(jīng)由瞳孔晶體投射到視網(wǎng)膜后，光感受器會產(chǎn)生神經(jīng)信號，這些信號通過視神經(jīng)傳遞到大腦進(jìn)行處理。

眼動追蹤設(shè)備主要包括攝像頭和光源，光源通常是紅外光用于照射眼球，攝像頭則負(fù)責(zé)捕捉眼球的運動，尤其是角膜和瞳孔的位置，通過紅外光反射原理，攝像頭能夠檢測到角膜和瞳孔的相對位置變化。

在眼動追蹤設(shè)備所捕捉的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行解析的過程中需要遵循一系列算法處理步驟，以定位并確定用戶的視線焦點所采用的算法通常包括圖像預(yù)處理、角膜反射點定位以及瞳孔中心檢測等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，且各環(huán)節(jié)皆需關(guān)注空間校準(zhǔn)和視線焦點計算等技術(shù)要點。

手勢識別與手勢交互的實現(xiàn)依賴于計算機(jī)視覺和人工智能的算法，該算法在攝像機(jī)所攝取的圖像中檢測，并估算出用戶手部區(qū)域的位置，并對其姿態(tài)進(jìn)行評估，從而取得對全自由度自然手勢的跟蹤技術(shù)。

從通俗的角度來看，這個過程可以劃分為三個步驟：首先確定手在圖像中的確切位置。其次，確定手的姿勢狀態(tài)。最后確定手的動作或動作內(nèi)容。

在實際操作中，為了預(yù)測手部的姿態(tài)，經(jīng)常需要同時處理手部位置和姿態(tài)的問題，并最終將動態(tài)手勢和靜態(tài)手勢進(jìn)行時間序列的劃分，以確保命令的順利實現(xiàn)。

計算機(jī)視覺可以捕捉到動作，而慣性傳感器的動作捕捉可以使用手套或機(jī)械骨骼，最后是觸覺的重定向。定位追蹤主要由外向內(nèi)與內(nèi)向外兩類技術(shù)構(gòu)成，包括燈塔追蹤和vr頭盔追蹤，皆為精確的定位方式。

外向內(nèi)追蹤技術(shù)，包括燈卡追蹤，采用光學(xué)追蹤設(shè)備，可實現(xiàn)精確定位。內(nèi)向外追蹤技術(shù)，僅需vr頭盔攝像頭即可，無需額外定位。設(shè)備追蹤主要借助硬件設(shè)備，包括機(jī)械跟蹤器、電磁跟蹤器、超聲波跟蹤器、慣性跟蹤器和光學(xué)跟蹤視覺追蹤，主要涉及slam（同步定位與地圖構(gòu)建），激光定位與紅外光學(xué)定位也是可行的定位方式。

體感交互設(shè)備的組成部分包括兩類：一類是配置在操作者身上，用于實現(xiàn)人機(jī)交互的立體頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣等，它們主要用于視覺、聽覺、觸覺、力覺等方面的感知。另一類是部署在現(xiàn)實環(huán)境中，用于精確感知環(huán)境的各種視覺、聽覺、觸覺、力覺等傳感器，這些傳感器的協(xié)同作用是實現(xiàn)vr中沉浸式體驗的重要前提。