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      唯物主义
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      盘后梳理 1003 周一 量化结构

      如期爆拉 大纲 大盘结构 日内主升浪+扩展+盘后扩低三洗盘;9月OL+派突破测试;盘前HS突破测试;周五回拉派突破测试 点位空间 扩展区主升浪目标116;周五回拉派OL反身目标113x完成;准备周五盘前HS主升浪目标117;准备周四主跌浪反身目标1175-118 时间周期 隔周三变盘失败 周四周五持续OL 则换周上涨,周一变盘完美;下个时间窗口10月4日 分时应用 $纳斯达克(.IXIC)$ 主升浪+扩展;11:30/1:30 变盘积极 趋势研判 缺口(上周三);波幅转低波高区看趋势延续或高波洗盘;盘前上升,改变隔周节奏;H/L有 波动率观察 $标普500波动率指数(VIX)$ 继续扩第三反身+OL下降通道,短期有派模型反抽测试 外围股市 $CME日元日经主连 2212(NIYmain)$ 大级别(2021-2022)突破回踩+上摇下摆+HS下沿 看涨 个股点评  $特斯拉(TSLA)$ 分时OL突破,尾盘派模型回落看涨;日线级别初步HS目标到位看反弹;周二关注缺口回补位OL/OH $微美全息(WIMI)$ 大级别OL完成,短期回拉派 看涨 综合观点:继续维持中期积极,积极积累筹码,周一变盘完美,周二关注多空线 1135
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      元宇宙观测站
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      09-19

      全息/VR/AR行业发展动态周报2022年第37周

      一、政策环境【AR打造城市景观,济南好品山东首个AR灯光秀亮相泉城】9月12日,“泉城”济南首个AR灯光秀亮相,虚拟灯光与城市地标视频首次实现融合,引发了市民的赞叹。该场AR光影秀,由新黄河客户端联手山东三迪照明设计研究院及山东光魔新媒体艺术科技有限公司联合创作。这场灯光秀将趵突泉、大明湖、荷花泉标、绿地中心、“I济南”等济南特色元素浮现在天空之中,此外,泰山、栈桥、蓬莱阁等“好客山东”代表性建筑,风筝、火箭、宇航员、麦田、崂山绿茶、泰山女儿红、雪蜡车、重汽卡车等“山东好品”纷纷亮相。山东光魔新媒体艺术科技有限公司负责人牛晓菲介绍,此次项目团队20余人参与其中,从创意确定到上演,只用了一周时间。谈及AR灯光秀火爆的原因,牛晓菲表示,AR灯光秀是对传统灯光秀的数字化升级,更具科技感、创新性,视觉呈现更加完美。【河南南阳召开“元宇宙技术赋能数字经济”研讨会,已大力发展VR/数字人+文博】近日,由环球网“数字经济赋能高质量发展”课题组发起的“元宇宙技术赋能数字经济”研讨会在河南南阳市成功召开,来自政府、学界以及数字经济产业界的多位嘉宾共同商讨南阳“数实”深度融合新路径,特别是如何充分发挥现有的元宇宙技术应用优势,推动南阳市数字经济高质量发展。目前,南阳市也在加强数字科技企业的发展上不断加快步伐。除了引入国内优秀的数字化技术企业、对南阳数字经济产业格局进行升级之外,南阳本地也涌现出一批本土数字科技企业。由河南中泰集团创立的河南亿点宇宙科技有限公司,围绕数字藏品、VR、数字人等领域,将南阳深厚的历史文化进行数字化呈现,目前已在文旅、文博等领域初步实现应用。二、产业发展【Meta启动扩展现实促进计划,帮助印度构建XR生态元宇宙基础】9月13日消息,Meta宣布与印度创业生态系统Meity Startup Hub启动扩展现实促进计划“XR Startup Program”,以促进印度的扩展现实(XR)生态系统,并帮助构建元宇宙的基础。XR Startup Program得到了Meta XR计划和研究基金的支持,该基金旨在为期两年内向元宇宙项目投资5000万美元。【谷歌和NASA合作推出AR科普宇宙应用,包含60余颗星球】近日,谷歌和美国宇航局(NASA)合作推出了一系列全新的学习工具,旨在通过网站和新AR模型为用户带来多种体验。此次合作将60颗行星、卫星和NASA航天器的3D模型直接带入了谷歌搜索,用户浏览时无需任何应用程序。到目前为止,对用户来说最有趣的是在手机上以AR的方式渲染行星、航天器和卫星。谷歌在房间内以3D形式呈现这些对象将变得非常便利。例如,将3D渲染的James Webb太空望远镜放在桌子上。【IDC:预计2026年中国AI投资规模将达266.9亿美元 全球占比约为8.9%】9月14日消息,市场分析机构IDC发布数据,预计2026年中国AI投资规模有望达到266.9亿美元,全球占比约为8.9%,位列全球单体国家第二。近年来越来越多的企业投身于 “数智化时代”,企业开始布局数字化转型以及智能化升级,从而催生出对人工智能更多的需求。受政策、技术、市场等因素驱动,人工智能赋能产业正成为主流发展趋势。【沃尔玛App加入AR试穿功能】9月16日,沃尔玛在其 iOS 应用程序中推出了一项新 AR 功能,使客户可以上传自己的照片,以模拟不同衣服穿在自己身上的效果。这项新功能名为 Be Your Own Model,它利用机器学习技术,可以将服装图像叠加在潜在买家身上。该技术最初用于地球地形测绘,当应用到虚拟试穿领域时,它使客户能够看到服装如何贴合身体,包括逼真的阴影、颜色,甚至模拟织物悬垂等细节。沃尔玛之前推出了一系列 AR 功能,包括可视化家具在空间中外观的工具、虚拟试穿其山姆会员店出售的眼镜,并查看与它们相似的模特服装外观。沃尔玛预计将扩展该功能,以允许 iOS 用户拍摄可在沃尔玛网站和应用程序上使用的照片,并表示将在未来几周内向 Android 用户推出。未来这项功能还将持续更新,如适配 Web 平台、面向男装、童装以及一些配饰推出试穿功能等。【Meta与日本角川多玩国合作】Meta宣布与角川多玩国学院(Kadokawa Dwango Academy)合作,在日本启动“沉浸式教育学院”教育计划。该计划将为初学者、专业人士等人群提供次世代AR/VR技术开发相关的学习机会,目的是为日本培养下一代XR创作者。【三星手机的趣味模式AR滤镜功能已被使用超过25亿次 】Fun Mode(趣味模式)是三星面向旗下Galaxy A系列手机推出的AR滤镜功能,该功能基于Snap的AR Lenses所开发,可通过手机自带的相机软件使用。近日,三星透露,该功能已被用户使用超过25亿次。通过趣味模式,Galaxy A系列用户可将拍摄的照片和视频叠加滤镜特效,生成有趣且独特的内容。此外,用户还可以将这些内容分享到社交媒体中。三星官网透露,未来趣味模式还将引入到Galaxy F和M系列设备中。另一边,三星也会将其相机功能引入到Galaxy旗舰机型所安装的《Snapchat》软件中,使得软件能获得更好的分辨率、超级夜景、平滑变焦等功能。三、市场动态【苹果VR眼球追踪专利:结合闪烁光源,用反光信息识别注视点】9月14日消息,USPTO公布了一项与AR/VR相关的苹果专利,专利中指出了一种利用闪烁辅助的眼球追踪方案,应用场景为AR/VR头显。据悉,该方案的原理是通过捕捉用户眼球图像,并检测光源在角膜上的反射和瞳孔信息,来定位角膜中心和瞳孔中心,并利用这两个中心点来重建眼球的光轴,然后与人眼3D模型结合,重建视轴。【高通正在测试下一代VR芯片,代号为Project Halliday】近日,数据挖掘者Samulia从一份导入日志中发现高通正在测试下一代XR2芯片,该芯片代号为“Project Halliday”。根据该产品以往的命名规则,这代芯片可能会被称为XR2 Gen 2。XR2 Gen 2芯片最早可能会应用在明年推出的VR头显中,因此高通最早会在今年年底展示这款芯片。这款芯片适用的设备包括 Pico Neo 3 Link、HTC Vive Focus 3和即将推出的Lynx R-1。该芯片的代号致敬了科幻小说《玩家一号》以及电影《头号玩家》中的虚拟角色James Halliday。詹姆斯哈利迪(James Halliday)是《头号玩家》中塑造的一个角色,其身份为科技行业商人。2018年3月,斯皮尔伯格执导的《头号玩家》在国内上映,也引发了很多观众对于虚拟现实的兴趣。【AR上玩漫威?《Pokémon Go》开发商Niantic联合漫威开发AR游戏,2023全球发行】漫威与《Pokémon Go》开发商Niantic日前宣布,由双方合作开发的AR游戏《MARVEL World of Heroes》将于2023年在全球范围内发行。据介绍,这款作品采用类似于《Pokémon Go》的LBE玩法,并允许玩家在在漫威世界中创造属于自己的超级英雄。在这款多人AR游戏中,你可以与朋友们创作的角色一起参与,并与诸如蜘蛛侠和美国队长等漫威英雄合作,共同对抗邪恶的力量。【苹果HMD新专利曝光,使用“头部里程表”进行眼动追踪】近日,美国专利商标局正式公布了苹果公司一系列共5项专利,涉及可能被纳入MR头显的各种属性。包括被称为"头部里程表"的头部运动传感器、Glint辅助的注视追踪、使用神经网络的基于事件相机的注视追踪等技术。苹果公司的AR/VR眼球追踪专利,指出了一种配备头部运动传感器或“头部里程计”的方案,特点是利用眼球追踪相机来捕捉低分辨率帧和高分辨率帧,并合并摄像头传感器捕捉到的水平和垂直像素条纹,而不是直接捕捉整个帧,这种混合方案的好处是功率低,更省电。$微美全息(WIMI)$ $高通(QCOM)$ $Meta Platforms(META)$ 
      全息/VR/AR行业发展动态周报2022年第37周
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      微美全息
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      09-22

      微美全息科学院:图像滤波先进技术

      图像是人们获取信息和交换信息的一种重要信息源,图像质量的好坏直接决定了后续应用及处理的性能。现实中的图像在生成、数字化和传输过程中常常受到各种噪声的干扰和影响而降低质量,称为含噪图像或噪声图像。为了抑制噪声,改善图像质量,便于更高层次的处理,作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们对图像进行去噪处理,这种减少图像噪声的过程称为图像去噪,又称为图像滤波或平滑。图像去噪作为图像分析的预处理步骤,一直是图像处理和计算机视觉领域的一项基础性工作。在过去的几十年里,已经有了大量的图像去噪方法。这些方法大致可以分为两类:空间域方法和变换域方法。其中空间域方法主要利用了图像中各像素随机噪声之和为零的特点,常用的空间域滤波方法有均值滤波法(邻域平均法)、中值滤波法、高斯滤波法、双边滤波法和维纳滤波法等。变换域方法通过数学变换,在变换域上把信号和噪声分离,然后把噪声过滤掉,剩下的就是信号。其基本思想其实就是首先进行某种变换,将图像从空间域转换到变换域,然后从频率上把噪声分为高中低频噪声,用这种变换域的方法就可以把不同频率的噪声分离,之后进行反变换将图像从变换域转换到原始空间域,最终达到去除图像噪声的目的。常用的变换域滤波方法主要有傅里叶变换法、离散余弦变换法、多尺度几何分析法和小波变换法等。后来又出现了一种精心设计的自适应空间估计策略—非局部平均(Non-Local Means,NL-Means)算法。这种方法不同于变换域方法,它的基本思想是建立图像的逐点估计,其中每个像素的像素值均用某些区域的中心像素的加权平均值来进行估计,这些区域与以待估计像素为中心的区域相似。该估计是非局部的,因为这种加权平均原则上可以在图像中的所有像素上进行。该算法由Buades在2005年提出,与常用的双线性滤波、中值滤波等利用图像局部信息进行滤波不同,它利用了整幅图像来进行去噪,以图像块为单位在图像中寻找相似区域,再对这些区域求平均,因而能够较好地去掉图像中存在的噪声。这种方法的一个重要扩展是基于样本的估计器,它利用成对假设检验来定义自适应非局部估计邻域,并可获得与最好的基于变换技术所产生的结果相媲美的结果。再后来又出现了一种更先进的图像滤波算法—三维块匹配滤波(Block-matching and 3D filtering,BM3D)算法,可以说它是目前为止效果最好的去噪算法之一,能够得到迄今为止最高的峰值信噪比(PSNR),因而可以更好地恢复出图像的某些细节信息。BM3D的思想跟NL-Means有点类似,也是在图像中寻找相似块的方法进行滤波,但是相对于NL-Means要复杂得多。它不但吸收了NL-Means算法中计算相似块的方法,而且还同时融合了小波变换域滤波去噪的方法,因而同时具有空间域滤波和变换域滤波的优点。BM3D的基本原理是:首先将一幅图像分割成尺寸较小的像素块,选定参考块后,寻找与参考块相似的所有像素块并将它们组成一个三维块组。然后将所有相似块进行三维变换。将变换后的三维块进行阈值收缩,这也是除去噪声的过程。然后进行三维逆变换。最后将所有的三维块组通过加权平均后还原到图像中。BM3D算法的具体实现流程如图1所示,下面分别展开介绍其具体步骤:(1)块匹配分组。分组的过程是找到所有组内相似图块并且堆叠在一起的过程。有很多种方法可以实现分组过程,最常用的是利用距离的倒数来作为阈值参数,实现相似图块的查找:当距离的倒数小于这个阈值参数,那么这两个块就是相似的。所以距离越小代表着两个图块越相似。而距离的计算方法有多种,如加权欧式距离,扩展角度距离等等。(2)协同滤波。从字面上理解,协同的意思是利用每个分组的块协同滤波所有这个组内的其他块。因此,对于每个组,这种协同平均产生所有分组块的估计。因为这些分好组的块有很大的相似性,所以无论信号块有多复杂,只要这些组包含大量块,我们都可以获得非常好的估计。此时,块的最终估计误差仅由与组中的块数成反比的残差方差引起。(3)加权聚合。加权像素平均后得到每个目标块的每一个像素平均值。因为每个组的估计值都可能有多个,所以需要对每个估计值计算加权平均值(聚合)才可以得到最终的估计值,经过两轮聚合之后便可以得到比较让人满意的去噪图像。目前BM3D已成功应用于视频去噪、去模糊、超分辨率和压缩感知等领域。图1BM3D算法的具体实现流程可以预见,未来必定是BM3D的天下,相比于非局部均值算法其噪声更少,图像细节恢复更多。当然,它也有一个比较大的缺点,那就是算法复杂度实在太高,在实际应用中很难实现实时处理。因此,如何提高BM3D算法的计算效率将是未来的一个研究难点和热点所在。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,参与发表多篇期刊论文。刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室合现实技术研修班学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得ICRCA-2018机器人EI国际会议"最佳论文奖"。杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI论文6篇,中文核心1篇,申请专利4项。李维娜,2017年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。主攻数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对U型网络(U-net)的改进和应用。曲晓峰,香港理工大学博士,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。刘超,新加坡南洋理工大学博士,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。陈能军,中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后。主要从事文化科技和产业经济的研究,近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。潘剑飞,香港理工大学博士学位,现为广东省高校“千百十工程”人才,深圳市海外高层次人才,深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR应用、先进数字化制造、数字制造全息孪生工厂、机器人等。杜玙璠,北京交通大学光学工程博士,取得与显示产品相关专利20余项,发表期刊文章3篇,曾打造全球最高分辨率的8K*4K的VR产品,并提出了采用光场显示技术,解决VR辐辏冲突问题;推出首款国产化率100%的单目AR眼镜,第一次联合提出基于未来空间信息的非接触式交互的操作系统概念(System On Display)。伍朝志,深圳大学光机电工程与应用专业博士,研究方向主要为精密/微细电解加工,发表过多篇期刊论文和会议论文,获得三项相关专利,曾参与国家重点研发计划、国家自然科学基金重大研究计划重点项目等。丁茹,中国社会科学院,数量经济研究所的技术经济及管理博士,从事大数据与数字经济、创新发展研究、科研项目管理等领域,主要研究领域为科技服务、产业经济研究、技术创新与创业。翟振明,美国肯塔基大学博士毕业,曾撰写英文专著《Get Real:A Philosophical Adventure in Virtual Reality》,该书对虚拟现实和扩展现实发展趋势进行技术迭代预言并得到相关印证,此著作被美国评论者认为“有可能在虚拟现实技术和哲学两个领域都成为里程碑性的著作”。陆建勋,深圳大学工学博士,其主要产学研方向为虚拟现实技术应用、智能制造技术及相关设备开发等,在相关领域有着广泛而深刻的研究,并发表过多篇期刊论文。张鑫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究硬件电路前后仿真,并进行实际的芯片设计工作,有丰富的整套流流程的经验,如集成电路设计、性能仿真、版图设计、版图验证、前后仿真、流片及封装测试等。洪岳,瑞典乌普萨拉大学工程科学学院博士。研究方向包括全息计算机科学、半导体光电、自动化与信息工程、通信系统等等。研究方向主要有沉浸式现场娱乐,跨文化研究、用户体验、本地化策略、沉浸式戏剧等等,其拥有众多光路设计作品,曾获2014上海青年创意基金相关奖项。王璨,哈尔滨工业大学电气工程博士,德国慕尼黑工业大学,电力电子与电力传动研究所,联合培养博士。研究领域有电力电子工业VR技术应用、新一代全息孪生工厂技术、工业4.0等。发表了多篇相关领域的期刊论文,联合取得相关专利3项。刘艺涛,新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院博士。参与发表过多篇相关领域的学术论文。刘云,浙江大学电力系统及其自动化工学博士,主要研究方向包括微网/主动配网分布式优化控制等。参与发表过多篇相关领域期刊论文和会议论文,联合发明专利一项,参与/主持多项科研项目,包括图像信息处理与智能控制教育部重点实验室开放基金(IPIC2019-02),多能源集成优化调度等。胡国庆,北京大学电子学系博士、博士后,参著学术专著一部,发表SCI/EI/ISTP等高质量学术论文40余篇,申请发明专利17项;主持国家及省市级科研项目六项,参研国家级项目十余项。袁志辉,中国科学院大学(中国科学院电子学研究所),通过硕博连读获得通信与信息系统专业博士学位,主要研究方向:(1)InSAR信号处理;(2)信号分析与处理。彭福来,北京理工大学电子科学与技术专业的工学博士。长期从事电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理等领域的研究工作。在电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理分析、生理信号检测等方面具备丰富的研究开发经验。发表论文10余篇,申请专利20余项。林炯康,香港理工大学电力电子与电力传动专业博士,主要研究方向为工业VR引擎等。曾在诺丁汉大学电子与电机工程系负责控制算法的研究和测试,软件的开发与维护等。发表SCI论文多篇。张铸,香港理工大学电气工程系博士,研究项目包括VR工业培训系统设计,电机控制器设计与优化等,且参与了多项国家自然科学基金的项目,取得多项相关科技成果,包含一项发明专利、三项实用新型专利和两项软件著作权。徐翠东,香港理工大学博士,研究方向包括电气工程、电力电子的智能应用等,参与发表多篇期刊论文和会议论文。李社,哈尔滨工业大学博士,主要研究方向为手性光子晶体、手性光子晶体光纤及传感。发表论文多篇,其中SCI检索3篇,EI一篇。乔牧,哈尔滨工程大学博士,研究方向包括VR设计原理等,发表过多篇科技论文。滕达,中国铁道科学研究院博士,研究方向包括计算机科学与技术自然语言处理、信息工程及控制等,曾主持多项相关课题的研究,参与发表多篇学术论文,已申请发明专利3项。田雪松,哈尔滨工业大学博士,研究方向包括图形图像光电信息处理及传感技术、量子通讯电子物理研究、激光防护用氧化钒薄膜性能研究等,曾发表多篇相关学术论文。朱学群,北京林业大学博士,具备交叉学科背景,擅长数理统计、量化分析、科学管理,主导多个重点全息AR项目实施,在材料、显示理论与研究很深的行业经验。李迁,北京科技大学博士,研究方向包括材料加工分析、镀膜、工业VR等,在激光共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜等进行深入研究,对于分子材料、材料连接技术方向曾参与发表多篇相关论文。赫万佳,香港理工大学博士,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统及相关临床和基础研究,曾参与发表多篇相关论文及多个相关项目的研究。周福礼,重庆大学博士。主要研究方向包括VR/AR驱动商业模式创新、大数据商务分析等,发表相关论文30余篇,其中SCI/SSCI检索10余篇,EI期刊12篇,CSSCI 1篇。刘伟星,中国科学院大连化学物理研究所博士,研究方向包括AR衍射光波导的光栅设计,包括效率、显示均匀性、成像质量优化、AR技术技术路线的探索和调研等。曾发表多篇相关论文及主导多个相关项目,且获已授权专利8项。李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$微美全息(WIMI)$ 微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
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      微美全息
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      09-15

      微美全息科学院:虚拟现实技术在新冠肺炎患者肺功能康复中的应用

      新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019,COVID-19,新冠肺炎)是一种新发的急性呼吸道传染病,主要以侵犯呼吸道,尤其肺脏为主,也侵犯其他一些脏器系统,包括心脏、胃肠道、肾脏、淋巴组织、血液等。其在全球范围内传播蔓延,感染人数众多。新冠肺炎患者的后遗症是多方面的,最常见的后遗症包括呼吸及循环系统后遗症、神经系统后遗症、以及心理和认知障碍有关的后遗症等。现在已有证据表明,COVID-19患者痊愈后会有长期延迟伤害,被称为“新冠后综合征”(post covid syndrome, PCS)。这种综合征的发生严重影响幸存者的生活质量,已逐渐受到人们的关注,而有效的康复治疗可以减轻这些症状的发生。新冠患者,尤其是需要高度护理的患者,其对身体、心理和认知康复有很高的需求。能够及时恰当地采用康复治疗,将有利于消除新冠的后遗症状,促进患者心肺功能等的恢复。但由于现阶段提供康复治疗所需的资源不足,造成新冠后康复实施困难。作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们利用虚拟现实 (VR) 则可以远程管理快速、量身定制康复方案,为新冠之后出现的康复需求激增提供解决方案。1.远程康复模式远程医疗,即使用电子通讯技术为没有身体接触的患者提供护理,康复等医疗保健服务,远程医疗服务现已用于大规模患者筛查、远程临床会诊和监督患者护理中。远程医疗更加便利并且可以更好的以患者为中心,有助于改善医疗保健系统的水平。远程医疗保健领域包括:远程家庭护理、远程辅导和远程康复,以及提供相关医学教育等。而随着新冠肺炎的蔓延,远程康复变得越来越普遍,这种家庭远程医疗服务可以降低住院率和急诊就诊率,并且可以降低新冠肺炎的传播风险,减轻医疗保健和卫生机构的压力,同时保证康复的连续性。心肺运动耐量下降是新冠肺炎恢复期患者最常出现的症状之一。6分钟步行试验(6MWT)是评估心肺运动耐量的重要指标,对新冠肺炎患者出院后3个月的随访显示,其6MWT距离显著低于年龄相近的健康人群;而急性感染期病情程度较重的患者在出院6个月后,6MWT距离降低的人数更多。研究者对需进行肺康复且依从性较好的55例患者采取了肺康复训练。将患者分为两组,对照组根据“4S”康复原则采用传统的肺康复策略,另一组采用远程医疗管理患者肺康复。对比两组患者肺康复效果,对患者采用6MWT、MEP、MIP等指标进行评估,结果证明新冠肺炎患者肺康复训练有利于患者呼吸肌力及肺功能的恢复,且远程医疗管理下的肺康复效果更佳,康复计划有效、安全、可行。远程康复凭借其居家可行的优势可能会在“后新冠肺炎时代”发挥重大作用。2.虚拟现实技术虚拟现实技术是一种以合成或虚拟方式提供几乎真实和可信体验的技术。在实践中,虚拟现实是由专门的硬件和软件的结合。虚拟现实技术持续快速发展,也作为远程康复的一种重要方式。其由头戴式显示器 (HMD) 组成,它可以通过计算机生成的视觉效果将用户带入身临其境的、逼真的多感官环境。虚拟现实分为四种类型:沉浸式虚拟现实、桌面虚拟现实,也称为非沉浸式增强虚拟现实和模拟虚拟现实。VR是“具有实时交互的、完全人工计算机模拟的图像和环境”,广泛用于逼真再现人体结构、病理生理和临床场景。沉浸的本质在肺康复中具有重要的现实意义,患者可以更多地参与其中。其构建场景可以促进患者的“注意力转移”,可以在身体活动期间分散患者的负面感觉(例如,疲劳、呼吸困难)。2.虚拟现实技术在肺康复中的应用新冠肺炎作为一种全新的疾病对肺实质和肺功能的长期影响仍是一个悬而未决的问题,研究表明,一些幸存者存在严重的肺部后遗症(肺实变和肺纤维化)。大多数幸存者可以恢复工作和正常生活,但仍有相当一部分人出现死腔样通气和弥散功能异常。而肺康复是一种基于个性化评估和治疗的多学科干预,旨在改善呼吸系统疾病患者的身体和心理状况。通过虚拟现实技术,肺康复方面的远程医疗服务已经成功开展。研究证明在康复过程中使用虚拟现实会改变患者对治疗的参与,与单调的锻炼不同,患者会在VR环境里体验一个有趣的世界,从而激发其康复的动力。而对于慢性阻塞性肺病患者等慢性患者,这以方面也至关重要。众所周知,慢性阻塞性肺病患者的康复基础在于耐力训练,耐力训练往往长期伴随患者,以防止疾病进展。因此,采用VR技术会激发患者的康复积极性与主动性。另一方面,混合虚拟现实的使用使得生成训练的投影/图像成为可能,该投影/图像可用自主康复训练的来源。研究证明表示,与传统的肺康复相比,VR 干预会导致氧气消耗水平降低,并且VR 干预不会引起严重的呼吸困难。并且研究分析了 VR 用于 COPD 康复的技术视角,通过康复计划的持续时间(2 至 8 周)和评估参数虽然各不相同,但均证明,基于 VR 的康复训练有益于COPD 患者的肺功能恢复。基于 VR 的肺功能康复训练对患者来说是可行且安全的,虚拟现实技术可以为患者创建一个新环境,从而提高患者参与度,从而提高身体活动水平。此外,在现今新冠长期存在的情况下,有一个可以替代住院康复的方式至关重要。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,参与发表多篇期刊论文。刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室合现实技术研修班学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得ICRCA-2018机器人EI国际会议"最佳论文奖"。杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI论文6篇,中文核心1篇,申请专利4项。李维娜,2017年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。主攻数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对U型网络(U-net)的改进和应用。曲晓峰,香港理工大学博士,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。刘超,新加坡南洋理工大学博士,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。陈能军,中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后。主要从事文化科技和产业经济的研究,近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。潘剑飞,香港理工大学博士学位,现为广东省高校“千百十工程”人才,深圳市海外高层次人才,深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR应用、先进数字化制造、数字制造全息孪生工厂、机器人等。杜玙璠,北京交通大学光学工程博士,取得与显示产品相关专利20余项,发表期刊文章3篇,曾打造全球最高分辨率的8K*4K的VR产品,并提出了采用光场显示技术,解决VR辐辏冲突问题;推出首款国产化率100%的单目AR眼镜,第一次联合提出基于未来空间信息的非接触式交互的操作系统概念(System On Display)。伍朝志,深圳大学光机电工程与应用专业博士,研究方向主要为精密/微细电解加工,发表过多篇期刊论文和会议论文,获得三项相关专利,曾参与国家重点研发计划、国家自然科学基金重大研究计划重点项目等。丁茹,中国社会科学院,数量经济研究所的技术经济及管理博士,从事大数据与数字经济、创新发展研究、科研项目管理等领域,主要研究领域为科技服务、产业经济研究、技术创新与创业。翟振明,美国肯塔基大学博士毕业,曾撰写英文专著《Get Real:A Philosophical Adventure in Virtual Reality》,该书对虚拟现实和扩展现实发展趋势进行技术迭代预言并得到相关印证,此著作被美国评论者认为“有可能在虚拟现实技术和哲学两个领域都成为里程碑性的著作”。陆建勋,深圳大学工学博士,其主要产学研方向为虚拟现实技术应用、智能制造技术及相关设备开发等,在相关领域有着广泛而深刻的研究,并发表过多篇期刊论文。张鑫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究硬件电路前后仿真,并进行实际的芯片设计工作,有丰富的整套流流程的经验,如集成电路设计、性能仿真、版图设计、版图验证、前后仿真、流片及封装测试等。洪岳,瑞典乌普萨拉大学工程科学学院博士。研究方向包括全息计算机科学、半导体光电、自动化与信息工程、通信系统等等。研究方向主要有沉浸式现场娱乐,跨文化研究、用户体验、本地化策略、沉浸式戏剧等等,其拥有众多光路设计作品,曾获2014上海青年创意基金相关奖项。王璨,哈尔滨工业大学电气工程博士,德国慕尼黑工业大学,电力电子与电力传动研究所,联合培养博士。研究领域有电力电子工业VR技术应用、新一代全息孪生工厂技术、工业4.0等。发表了多篇相关领域的期刊论文,联合取得相关专利3项。刘艺涛,新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院博士。参与发表过多篇相关领域的学术论文。刘云,浙江大学电力系统及其自动化工学博士,主要研究方向包括微网/主动配网分布式优化控制等。参与发表过多篇相关领域期刊论文和会议论文,联合发明专利一项,参与/主持多项科研项目,包括图像信息处理与智能控制教育部重点实验室开放基金(IPIC2019-02),多能源集成优化调度等。胡国庆,北京大学电子学系博士、博士后,参著学术专著一部,发表SCI/EI/ISTP等高质量学术论文40余篇,申请发明专利17项;主持国家及省市级科研项目六项,参研国家级项目十余项。袁志辉,中国科学院大学(中国科学院电子学研究所),通过硕博连读获得通信与信息系统专业博士学位,主要研究方向:(1)InSAR信号处理;(2)信号分析与处理。彭福来,北京理工大学电子科学与技术专业的工学博士。长期从事电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理等领域的研究工作。在电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理分析、生理信号检测等方面具备丰富的研究开发经验。发表论文10余篇,申请专利20余项。林炯康,香港理工大学电力电子与电力传动专业博士,主要研究方向为工业VR引擎等。曾在诺丁汉大学电子与电机工程系负责控制算法的研究和测试,软件的开发与维护等。发表SCI论文多篇。张铸,香港理工大学电气工程系博士,研究项目包括VR工业培训系统设计,电机控制器设计与优化等,且参与了多项国家自然科学基金的项目,取得多项相关科技成果,包含一项发明专利、三项实用新型专利和两项软件著作权。徐翠东,香港理工大学博士,研究方向包括电气工程、电力电子的智能应用等,参与发表多篇期刊论文和会议论文。李社,哈尔滨工业大学博士,主要研究方向为手性光子晶体、手性光子晶体光纤及传感。发表论文多篇,其中SCI检索3篇,EI一篇。乔牧,哈尔滨工程大学博士,研究方向包括VR设计原理等,发表过多篇科技论文。滕达,中国铁道科学研究院博士,研究方向包括计算机科学与技术自然语言处理、信息工程及控制等,曾主持多项相关课题的研究,参与发表多篇学术论文,已申请发明专利3项。田雪松,哈尔滨工业大学博士,研究方向包括图形图像光电信息处理及传感技术、量子通讯电子物理研究、激光防护用氧化钒薄膜性能研究等,曾发表多篇相关学术论文。朱学群,北京林业大学博士,具备交叉学科背景,擅长数理统计、量化分析、科学管理,主导多个重点全息AR项目实施,在材料、显示理论与研究很深的行业经验。李迁,北京科技大学博士,研究方向包括材料加工分析、镀膜、工业VR等,在激光共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜等进行深入研究,对于分子材料、材料连接技术方向曾参与发表多篇相关论文。赫万佳,香港理工大学博士,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统及相关临床和基础研究,曾参与发表多篇相关论文及多个相关项目的研究。周福礼,重庆大学博士。主要研究方向包括VR/AR驱动商业模式创新、大数据商务分析等,发表相关论文30余篇,其中SCI/SSCI检索10余篇,EI期刊12篇,CSSCI 1篇。刘伟星,中国科学院大连化学物理研究所博士,研究方向包括AR衍射光波导的光栅设计,包括效率、显示均匀性、成像质量优化、AR技术技术路线的探索和调研等。曾发表多篇相关论文及主导多个相关项目,且获已授权专利8项。李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$微美全息(WIMI)$ 微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
      微美全息科学院:虚拟现实技术在新冠肺炎患者肺功能康复中的应用
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      新时代科技圈
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      08-08

      全息/VR/AR行业周报2022年第31周(8.1-8.7)

      一、政策环境【中国工信部徐文立副司长:中国VR/AR市场快速扩大,未来三年仍将高速增长】8月1日,中国工业和信息化部电子信息司副司长徐文立在2022世界VR产业大会新闻发布会上表示,中国虚拟现实市场规模快速扩大,预计未来三年仍将保持高速增长。徐文立说,中国虚拟产业发展迅速,核心技术不断突破,产品供给日益丰富,应用创新生态持续壮大。终端硬件环节,国内厂商创新能力显著提升,各类VR、AR终端产品不断推出,体积、重量、续航、散热等指标持续优化;关键技术环节,近眼显示、光学模组、网络传输、渲染处理、感知交互、数据采集建模等技术能力不断进步;内容制作与分发环节,教育、建筑、医疗、电影电视、体育等应用领域的内容供给持续丰富。【《北京市促进数字人产业创新发展行动计划(2022-2025年)》】为落实《“十四五”数字经济发展规划》战略部署,抓住以数字人为代表的互联网3.0创新应用产业机遇,北京市经济和信息化局发布了《北京市促进数字人产业创新发展行动计划(2022-2025年)》。计划提出,到2025年,北京市数字人产业规模突破500亿元;培育1-2家营收超50亿元的头部数字人企业、10家营收超10亿元的重点数字人企业;突破一批关键领域核心技术,建成10家校企共建实验室和企业技术创新中心;在云端渲染、交互驱动、智能计算、数据开放、数字资产流通等领域打造5家以上共性技术平台;在文旅、金融、政务等领域培育20个数字人应用标杆项目;建成2家以上特色数字人园区和基地。【1至6月河北新建5G基站2.2万个】从河北省通信管理局获悉,今年上半年,河北全力推进5G网络建设,5G支撑产业能力进一步提升。1至6月,全省新建5G基站2.2万个,完成年度建设计划的88%。5G基站累计达到74266个,居全国第七位,同比增长136%。二、产业发展【英特尔:Wi-Fi 7将扩大VR/AR等先进技术的产品应用】据消息,英特尔计划到 2024 年在设备中引入下一代无线网络技术——Wi-Fi 7(802.11be)。数据处理速度会比现有 Wi-Fi 6E 快两倍以上,英特尔已经开始在笔记本电脑中安装 Wi-Fi 7,并将逐步扩大其应用。Wi-Fi 7 是英特尔之前发布的 Wi-Fi 6E“802.11ax”的继任者。英特尔预测,Wi-Fi 7 的应用将会扩大。它将通过高端游戏、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)和机器人等先进技术扩大产品应用,加强对 Wi-Fi 市场的渗透。此外,高通、博通、联发科正准备发布基于 Wi-Fi 7 的产品。【2023法国橄榄球巡回展,Meta将为球迷推出XR互动项目】8月2日消息,Meta将在2023年法国橄榄球巡回(Rugby Tour)预热活动中布局AR/VR营销项目,来丰富球迷的线**验。据悉,这场活动的重点是通过VR来模拟未来的橄榄球赛体验,并通过AR试衣间来增进球迷和品牌的互动。细节方面,Meta将作为本次活动的官方供应商,提供VR内容体验,带领球迷参观虚拟橄榄球场,查看法国队成员的虚拟化身,回顾橄榄球历史和法国橄榄球世界杯。而AR项目则将结合Instagram AR滤镜,允许球迷在交互式AR终端上创建Avatar,并为其设计头发、皮肤等外观,穿戴不同的橄榄球运动服饰。Meta计划将这种AR试衣间与实体试衣间结合,球迷似乎通过AR试穿后还可以购买实体服装。【远程交互新方案!全球首次国际间双向全息隐形传输!】近日,西安大略大学太空探索研究院实现了全球首次国际全息传送演示。简单来说,就是创建一个物体或人的全息图像,然后将其发送到目的地,另一端的用户只需要带上全息透镜,就能看见传输过来的图像。如果两个人都带上全息透镜,就可以在虚拟现实中进行互动。这一技术有望在医疗、太空探索等领域大显身手。项目负责人、西安大略大学教师亚当·塞雷克博士说:“我们将一个人从美国阿拉巴马州‘运送’到加拿大安大略省,不用付机票就可穿越边境。”【Technavio:到2026年,元宇宙市场规模将达到503.7亿美元】据技术研究和咨询公司Technavio的一份新报告显示,未来五年元宇宙将呈上升趋势。这份题为“金融元宇宙市场的组成(按地理划分)——2022-2026年预测和分析”的报告从软件和硬件两个角度分析了元宇宙,以及元宇宙对各个地理区域的影响。该报告显示到2026年,元宇宙市场规模将达到503.7亿美元,报告分析了2021年至2026 年之间的五个时间段内的元宇宙增长。此外,报告预计预测期内元宇宙市场复合年增长率接近21%,仅今年一年,预计增长率为20.11%。【Unity与Capgemini达成合作,助力企业探索和抓住元宇宙市场商机】据报道,Unity与跨国信息技术服务和咨询公司Capgemini达成合作,以帮助广大企业探索和抓住元宇宙市场商机。基于多年来为大型全球公司提供3D和沉浸式服务的经验,Unity和Capgemini将共同定义和执行特定行业的解决方案和专业服务,以为客户提供量身定制的平台。通过合作,Unity将增强Capgemini从客户和员工体验 (CX/EX) 战略到设计前端开发和集成的能力,而Capgemini将凭借其全球布局和行业专业知识以加速Unity技术平台的发展。【 Pico Neo4再曝细节图,全球化势在必行 】8 月 1 日,海外博主 TonyVTSkarredGhost 通过 Twitter 曝光了 Pico Neo4 系列的真机手柄照片。从曝光的图片可以看到,相比上一代 Pico Neo3 ,新的手柄在外观形态上做了很大革新,采用了弧柱形设计,并且在按键上也由通常“摇杆+A+B+Home 键”四常规进行了增加,新增按键的图形为一个“Camera”图标,这可能意味着新的手柄集成了一键截图/录像功能。手柄大小和体积似乎也有进一步缩小,更符合人体工学设计和长时间使用需求。另外,手柄传感器的弧形布局变化,猜测新手柄的造型可能帮助提高 VR 头显定位交互精确度,还能配合手部触觉感知,拓展更多 VR 玩法。作为字节跳动收购 Pico 之后官方发布的首款 VR 产品,本次新品的曝光自然备受关注。【提倡元宇宙办公,Zigbang推出虚拟办公空间出租服务】韩国元宇宙独角兽初创公司Zigbang正在为希望实现完全无纸化、并搬迁至更可持续、更经济办公空间的元宇宙公司提供办公空间出租服务。Zigbang 在今年5月推出了虚拟办公室应用「Soma」,在这个被称为“Soma World”的虚拟世界内,矗立着办公主楼、可容纳 3000人的会议中心、网络中心和Zigbang总部,随着物理世界与虚拟现实世界的界线消失,在「Soma」办公空间工作的员工可以从任何具有互联网连接的城市或国家/地区登录。三、市场动态【三星宣布正在研究AR可穿戴设备,可通过AR眼镜及触觉手套进行控制】三星公司近日宣布,该公司的一位知名研究员发表了关于AR可穿戴设备的新研究论文。三星研究院的Bongsu Shin博士与韩国亚洲大学机械工程系合作,在《自然通讯》上发表的论文,讨论了使用AR设备为人工肌肉执行器提供动力。为了获得生动的触觉,人们对可穿戴式触觉手套的兴趣越来越大,因此,改善AR/VR近眼显示器和紧凑型触觉可穿戴设备的光学性能的努力包括各种执行系统,以实现额外的功能,如多焦点AR眼镜和外形尺寸轻薄的触觉手套。【苹果展示新AI系统GAUDI,可将文字提示转变为3D场景】近日,苹果公司展示了其新的人工智能系统GAUDI,该系统可以根据文本提示创建3D场景,是一款基于新一代NeRFs的生成式人工智能系统。所谓的神经渲染能够将人工智能引入计算机图形。如今,苹果正在为生成式人工智能系统奠定另一个基础,该系统可以渲染3D物体和场景。一个可能的应用是,为苹果的XR头显生成数字位置。【小米米家眼镜相机正式亮相,众筹价2499元】8月1日上午,小米商城宣布米家眼镜相机将于8月3日10点开启众筹,众筹价2499元,建议零售价2699元。这是一款面向未来的智能眼镜形态相机,首次将头戴形态与强大的潜望双摄系统相结合,并辅以高性能AR光机系统,为用户提供可解放双手的、第一视角实时拍摄全新体验。【USPTO公布苹果“数码表冠”授权专利,或为苹果未来AR/VR头显部件】据报道,美国专利商标局(USPTO)公布了苹果一项与“数码表冠”(Digital Crown)相关的授权专利,该专利可能是苹果未来AR/VR头显的一部分,同时也可能最终扩展到智能眼镜和前面板,根据专利说明,该数码表冠可控制例如放大图像、控制音量、显示亮度等诸多独特功能。基于该头戴式设备,用户可在视野内获得视觉信息,该头戴式设备可用作虚拟现实(VR)系统、增强现实(AR)系统和/或混合现实(MR)系统,头显显示器支持用户有选择观察头戴式设备外部环境。【 Quest 2正式涨价,128GB版本售价升至399美元】美国东部时间 8 月 1 日,Meta 旗下 VR 头显 Quest 2 正式涨价,128GB 版本起步价从 299 美元升至 399 美元。256GB 版本从 399 美元升至 499 美元。值得一提的是,在 7 月 27 日,Meta Quest 发推文宣布产品涨价期间,Quest 2 很可能得到了大卖,不少用户在社交平台上表示附近可以买到 Quest 2 的商店都缺货了,亚马逊也处于缺货状态,另外,128GB 版本在官网也处于缺货状态,用户无法正常购买。$微美全息(WIMI)$ 
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      微美全息
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      04-14

      微美全息科学院:基于虚拟现实技术的人体动作仿真模拟系统

      为提升运动训练的科学性与训练质量,作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们研究基于虚拟现实技术的运动训练仿真模拟系统。通过运动捕获方式采集初始运动数据构成动作数据库,采用偏移映射技术修正并设计动作数据库中的动作,依据运动员人体参数,结合人体运动方程,检验修正设计后动作的合理性,获取标准技术动作,通过运动拼接方式编排模拟各个标准技术动作,得到全新的成套标准技术模拟动作后,以同屏同步方式将其与运动员训练动作视频作对比分析,提升运动训练动作的质量与训练水平,实现运动训练的仿真模拟。一、引言:以标准技术动作为基础的竞技体育要求参与运动员具有娴熟的技术动作。为实现此目标不仅需要运动员持续刻苦地训练,更重要的是应向教练员提供科学有效的训练方式,提升运动训练水平。我国竞技体育运动训练的科技水平一直以来均处于相对较低的状态,大多数教练通过经验与主观意识进行运动训练教导,仅依靠经验与肉眼判断引导运动员的技术动作,导致运动员需数次重复练习方可掌握技术要领,因此造成我国竞技体育运动训练质量低且技术动作水平提升缓慢。为此,国内外研究者通过研究及实际验证得出,将数字图形图像技术加入运动训练当中,能够提升运动员运动训练时掌握技术要领的效率,有效降低运动员运动训练过程中受伤的几率,提升整体运动训练效果。虚拟现实技术也可简称为VR 技术,具有交互性、构想性及沉浸性等特点,通过综合运用人工智能技术、多媒体技术、数字图形图像技术、计算机网络技术及多媒体传感技术等对人的感官功能进行仿真模拟,令用户沉浸于其呈现的虚拟环境内,通过可以手势及语言等方式实现实时交互,构建出一种适人化的多维信息空间,应用前景极为广阔。如今,虚拟现实技术已进入建筑设计、文化娱乐、工业级教育培训等多个领域内,其中,体育领域的虚拟现实技术多用于运动训练与教学中,基于此技术实现对训练科学水平、训练过程及技术动作的优化与完善。为此,文中研究基于虚拟现实技术的运动训练仿真模拟系统,为有效提升教练员的科学训练与运动员的技术动作提供了帮助。二、运动训练仿真模拟系统2.1 系统整体概述通过人体实际运动和运动生物力学两种数据及数字化三维人体运动的虚拟现实技术,实现以虚拟现实技术仿真模拟、修正设计运动训练动作的目的,同时采用人体运动的动力学理论分析与检验所设计的技术动作,并将检验后的标准技术动作编排模拟为成套的动作序列,通过同步、同屏的方式对比该仿真模拟动作序列和运动员训练动作视频,提升仿真模拟的现实指导意义与应用价值。基于虚拟现实技术的运动训练仿真模拟系统整体架构见图1。图1系统整体架构构成系统的两个关键部分为仿真模拟动作和运动训练动作对比、标准技术动作仿真模拟。其中,运动训练标准技术动作指的是在裁判员或教练头脑中被认准的理想技术动作,此类技术动作能够提升运动训练水平与运动比赛时的得分。为了更好的辅助运动训练,可通过图形化与量化裁判员和教练的先验知识。基于此,需向裁判员或教练提供一种仿真模拟运动训练标准技术动作的方式。以偏移映射方式修正、设计运动训练捕获动作数据库中的动作,以运动员的人体参数为出发点,依据体态参数特点对我国人体惯性参数完成预估,同时,将该参数通过人体运动方程对仿真模拟结果进行检验,实现降低仿真模拟误差的目的,对检验后的标准技术动作进行编辑模拟,得出成套标准技术模拟动作,构成三维标准模拟动作库。仿真模拟运动训练标准技术动作的过程见图2。在现实运动训练时,为提升运动训练水平,可对比分析标准技术动作仿真模拟结果和运动员现实运动训练动作,提升运动员对自身运动训练时技术动作不足之处的认知[9]。通过摄影机正交投影模型,由运动训练视频内运算得出摄影机参数,以此确准运动训练视频视点相等的三维虚拟场景的控制参数,对比仿真模拟标准技术动作和现实运动训练动作,为教练引导运动训练提供有效帮助。图2标准技术动作仿真模拟过程三、仿真测试将文中系统应用于某地区跳水队与排球队的运动训练中,对两队运动训练过程中的运动员动作进行仿真模拟,通过仿真模拟效果文中系统呈现该体操队的训练效果,检验文中系统的应用性能。仿真模拟效果分析通过PC/Windows/VC5.9软件环境实现文中系统的开发,应用中系统仿真模拟某跳水运动员的起跳技术动作与某男子排球运动员的发球技术动作,并用y方向的欧拉角分别表示两个动作,对比技术动作的仿真模拟效果与y方向欧拉角表示的相似度,检验文中系统的仿真模拟效果。技术动作效果呈现及欧拉角表示如3所示。通过图3可看出,该系统对两个技术动作的仿真模拟效果与y方向欧拉角表示极为相符,说明文中系统仿真模拟效果好,模拟结果可用于实际运动训练中,且更便于在该系统模拟结果的基础上实现对动作的修改,以及便于将模拟结果用于之后与训练视频的对比分析中。(a) 跳水动作呈现(b) 跳水动作欧拉角表示(c) 发球动作效果呈现(d) 发球动作欧拉角表示图3仿真模拟效果呈现四、结论文中针对基于虚拟现实技术的运动训练仿真模拟系统展开研究,虚拟现实技术包括计算机网络、多媒体、多媒体传感及数字图形图像等技术,具备沉浸性与交互性等功能特征,能够实现对人体特性的仿真模拟,并令使用者沉浸于其虚拟环境内与其实现交互,文中构建了包含对比仿真模拟动作和运动训练动作及标准技术动作仿真模拟两部分的整体系统,并运用虚拟现实技术中的各种图形图像技术仿真模拟运动训练动作的相关特点,实现系统的仿真模拟功能,通过实际应用验证了文中系统可提升运动训练效果及效率,具有较高的实际应用价值。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室 合现实技术研修班 学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得 ICRCA-2018 机器人 EI 国际会议"最佳论文奖"。杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,华盛顿大学电子工程学院联合培养博士,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI 论文 6 篇,中文核心 1 篇,申请专利 4 项。李维娜 ,2017 年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017 年 8 月去了新加坡的 Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息(compressive digital holography)的博士后工作,2018 年 11 月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部,在以前工作的基础上把数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对 U 型网络(U-net)的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文 5 篇,以第二作者发表的高水平论文2 篇。曲晓峰,香港理工大学博士,现任清华大学深圳研究生院博士后,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。刘超,新加坡南洋理工大学博士,是深圳市南山区领航人才,深圳市海外高层次人才孔雀计划C类, Molecular Physics 2011年度最佳年轻作者提名,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛 湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。参与设计基于忆阻器的神经网络系统模型。基于忆阻器的仿生物神经元和突触连接的微电子电路设计,参与基于忆阻器的神经网络系统模型的设计与动力学行为的分析。彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。彭博士在国际刊物上发表20篇文章。已申请近50项中国发明和美国发明专利,其中10项美国专利和20项中国发明专利获得授权。陈能军,中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后,广东省金融创新研究会副秘书长、广东省国际服务贸易学会理事。主要从事文化科技和产业经济的研究,近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。近年来先后主持、主研“5G时代的数字创意产业:全球价值链重构和中国路径”“深圳加快人工智能产业发展研究”“贸易强国视角下中国版权贸易发展战略研究”,“文化科技融合研究:基于版权交易与金融支持的双重视角”等省部级课题多项,并在《商业研究》《中国流通经济》《中国文化产业评论》等核心期刊发表论文多篇。潘剑飞,香港理工大学博士学位,现为广东省高校“千百十工程”人才,深圳市海外高层次人才,深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR 应用、先进数字化制造、 数字制造全息孪生工厂、机器人等。主持多项国家自然科学基金项目、广东省科技计划项目和广东省自然科学基金项目。杜玙璠,北京交通大学光学工程博士,取得与显示产品相关专利20余项,发表期刊文章3篇,曾打造全球最高分辨率的8K*4K 的VR产品,并提出了采用光场显示技术,解决VR辐辏冲突问题;推出首款国产化率100%的单目AR眼镜,第一次联合提出基于未来空间信息的非接触式交互的操作系统概念(System On Display),在运营商体系进行虚拟现实数字产业合作。伍朝志,深圳大学光机电工程与应用专业博士,研究方向主要为精密/微细电解加工,发表过多篇期刊论文和会议论文,获得三项相关专利,曾参与国家重点研发计划 、国家自然科学基金重大研究计划重点项目等。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$纳斯达克(.IXIC)$ $微美全息(WIMI)$微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
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      06-23

      微美全息科学院:基于虚拟现实技术的铁路电务施工仿真系统设计

      基于虚拟现实技术的仿真系统是当前仿真模拟产品的重要组成部分和发展方向,已经在多个领域的仿真模拟中得到广泛应用。作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们针对当前电务施工演练培训方面存在的问题,提出了一种基于虚拟现实技术的铁路电务施工仿真系统设计方案,包括应用背景、系统概述以及系统功能设计等。该虚拟仿真系统参照现场施工标准,执行铁路信号工程施工工艺流程,充分利用虚拟现实、机器学习等多种技术,实现对铁路电务施工及维护人员的培训及考核。1.引言随着铁路电务施工技术要求和标准化程度的不断提高,电务职工的施工技术水平也需随之提高,建设实训基地对电务职工进行技能培训及考核成为铁路施工单位的迫切需求。但是,全部基于现场实物的培训基地需要较大场地,且需投入大量的人力、物力和财力;铁路电务设备型号繁多、价格昂贵、使用复杂,很难在一个实物培训基地采购多套完整的真实设备用于职工技能培训、定级考核等作业;现有铁路电务施工作业还存在人员培养周期长、施工图纸不直观,缺乏高效的培训考核技术手段和设备等问题。因此,现阶段无论是铁路施工单位的电务施工专业培训还是铁路电务段的职工职业技能训练,都需要一套安全、实用、高效、低耗的培训系统。虚拟现实技术(Virtual Reality, VR) 是一种可以创建和模拟各种环境的计算机仿真技术,利用计算机软件生成一种模拟环境,通过具备多种传感器的智能可穿戴设备向使用者提供视觉、听觉、触觉等多种现实世界中真实的感觉。本文提出一种基于虚拟现实技术的铁路电务施工仿真系统解决方案。该系统参照铁路信号工程项目施工标准,还原现场施工流程、施工要求、注意事项等电务专业施工要素,充分利用虚拟现实技术的表现形式,通过逼真的沉浸式仿真环境调动起使用者的兴趣,将整个施工流程和作业步骤在虚拟化场景中加以展示和演练;同时系统还设计了基于机器学习的智能化专家评估系统,对学员的操作做出评价及分析。2.系统概述系统硬件平台基于高性能商用图形工作站和Oculus VR 头盔系统, 软件开发基于Unity3D 平台,采用3Dmax 建模工具,结合. NET 框架程序设计。系统设计便捷、可靠,并且支持跨平台移植,可以方便地在移动终端使用,并在不同终端之间实现自由迁移。应用软件由虚拟现实场景、教学认知、实操演练、智能考核4 个模块组成,后3 个软件模块均基于第1个软件模块实现各自功能。系统组成框图见图1。图1 系统组成框图虚拟现实场景模块是实现整个系统功能的载体,它与实际施工环境几乎一致,能够提供良好的沉浸式施工环境体验;施工作业预案来自于现场施工单位,能够提供最贴近电务施工现场专业岗位的演练内容[5-6]。基于典型施工场景,系统通过教学、演练、考核3 条主线,实现整个铁路电务施工过程的实训。教学认知模块在虚拟环境中设计多媒体教学素材,使用者可以很直观地了解信号系统施工环境、工具、流程及技术动作等。系统设计具有交互功能的3D 课件,充分利用文本、图形、三维影像、三维动画和声音等多种媒体表现形式,通过刺激学员的视觉和听觉神经,调动起学员的学习积极性和主动性。实操演练模块以教师机为控制中枢,可以通过教师机设置并下发各种基于真实现场施工技术要求设计的预案,学员机可以通过本地控制软件完成各自独立的漫游和操作,也可以由教师机指定在组内实现角色扮演交互式演练,真正实现了网络环境下的管理员与学员、学员与学员的互动。智能考核模块具备基于机器学习技术的电子化智能考核功能,可以实现实操及理论客观题、主观题的自动考核、自动评分,结果上传至教师机统计并可打印输出[7]。题库设计为开放式题库,可以由使用教师自行编制试题。系统部分考核功能可以采用基于互联网的B/S 模式,使用者只要在移动终端或者计算机上使用浏览器,即可通过Web Server与服务器的数据库进行数据交互。3.功能设计软件采用模块化设计,各模块之间通过接口(协议) 进行通信。本文仅对系统中使用较多新技术、设计相对复杂的功能模块加以阐述。3.1 虚拟现实场景模块设计根据铁路施工单位岗位特点,设计实际操作考核场景,最终提取出信号施工工程六大场景,借助VR 交互平台工作站、OCULUS 套装,实现360 度立体展示沉浸式交互体验[4-5]。1) 信号路基场景,包含敷设电缆、方向电缆盒、终端电缆盒、信号机、钢轨引接线、应答器、双体防护罩等信号设备模型。2) 信号道岔场景,包含转辙装置、密贴检查装置、道岔融雪电气柜、隔离变压器、道岔跳线等信号设备模型。3) 信号桥梁场景,包含方向电缆盒、终端电缆盒、信号机、区间信号标志牌、钢轨引接线、应答器、双体防护罩等信号设备模型。4) 信号隧道场景,包含方向电缆盒、终端电缆盒、五位色灯信号机、钢轨引接线、双体防护罩、扼流变压器等信号设备模型。5) 信号室内场景,包含电缆柜、综合柜、防雷分线柜、接口柜、信号电源防雷箱、外电网检测箱、电源屏、室内上下走线等信号室内设备模型,见图2。6) 标准中间站场景,包含完整中间站模型等。图2 信号室内施工场景虚拟场景制作技术是体现虚拟世界构建是否真实的重要手段。该系统所有模型通过多层纹理设计,将场景内的重要细节展示出来,然后通过法线的凹凸贴图展示各个场景细节对于光线的反应,从而使整个场景更具立体感。在增加了多层纹理细节之后,整个画面的细腻程度有了很大提升,并且在法线贴图广泛应用之后,整个画面极具层次感。通过使用丰富的光照元素,使画面能够生动起来。为了最大限度地还原施工现场,使用沉浸式体验的表现方式是最佳途径。系统采用基于Face⁃book 系统的VR 设备实现演练功能,可以使受训人员快速融入到场景当中,切实体验到训练内容中的各处细节。系统采用基于Unity 物理引擎编写的第一人称视角行动组件。Unity 自带的物理引擎可以比较完整地模拟虚拟场景中的宏观物理运动,而电务施工大部分的应用场景都是宏观物理力学可以表达的场景。为了实现全过程身临其境的效果,在Unity 中使用RotateView()函数,可以实现摄像头的自由转动。该函数在3D 场景中通过对主角实施作用力来实现主角的运动,使用该函数后整个人物控制器都是在3D 的模拟力学环境中运动,从而能够较好地完成行动惯性、弹跳等展示任务。使用基于上述技术开发的VR 设备,整个环境对于受训人员的感受都是真实可见并且一一对应的,因此他们在虚拟环境中可以快速对应到实际的施工场景,完成地理位置、材料安装等方面的了解和实操。3.2智能考核模块设计为了评测学员的培训掌握情况,系统设计了基于机器学习技术的自动化考核功能,分为专业知识考核和预案考核2 类。专业知识考核采用B/S 模式,学员通过浏览器进入自己的个人主页,可通过在线考试页卡选择对应的专业知识考核。整个流程借助网络通信技术和数据库技术,既能方便在线学习与考核,又能拥有强大的题库且易于编辑扩充,教师只需要在服务器端编辑或更新基于规定模板的题库,即可实现全网试题的更新和升级。同时,试卷采用既有套组还是自动随机生成可由教师机进行设置,如果选择随机生成,则系统基于机器学习的原理自动根据学员历史操作生成不同难度试卷。预案考核以教师机为中心,对于学员的操作过程,系统使用了基于机器学习技术的决策树ID3 算法来分析预测其适合的考核标准。决策树通常被用来解决分类问题,通过一系列规则可对数据进行分类,它一般呈现为类似于流程图的树状结构,提供一种在一定条件下得到某些值的类似规则方法。决策树中的每个非叶子节点上的特征是根据不同分类算法特征选择标准,在所有特征之间相互比较获得,从根节点出发,顺着分支到达叶子节点,叶子节点是决策出的结果。每一条路径即为一条分类规则,决策树中的所有这些规则组合在一起就构成了分类器,用来进行预测。决策树计算复杂度不高,便于使用,可处理具有不相关特征的数据,能够很容易地构造出易于理解的规则。系统基于决策树的案例考核模块设计见图3。图3 基于决策树的案例考核模块设计系统将所有学员在实操演练模块中的操作记录在数据库中,使用决策树ID3 算法能够根据登录者在实操演练模块中表现出的操作习惯及错误概率,自动调整评判标准和考核预案选择提示,便于智能化区分初级、中级、高级学员的考核难度,无需更换题库及评判标准,即可得出准确的测试结果。智能考核模块软件流程见图4。图4 智能考核模块软件流程针对学员的每个预案考核结果,根据正确数、错误数,计算正确率、错误率,同时按预案名称分组,计算每个预案所有学员的平均分,并以图表的形式反馈到教员,便能清晰地知道每个学员对具体预案的掌握情况,以及学员知识点的掌握程度。智能考核结果分析见图5。图5 智能考核结果分析4结束语基于虚拟现实技术的电务施工仿真系统在中铁十二局和部分铁路院校实际应用,并取得良好效果。该系统改变了目前国内电务施工单位作业演练的培训方法,硬件投资小,以逼真的形式、完善的错误操作模型库,通过虚拟沉浸式场景最大限度地模拟铁路电务施工作业现场,对使用者有强大的吸引力,能够最大限度地调动使用者的学习兴趣和积极性。通过模拟真实铁路电务工作环境和工作流程,使施工人员熟悉作业环境,演练各种作业环节,有助于解决不可视、不可摸、不可入、危险性场所等施工演练方面的问题,同时可以解决员工培训设备不足、设备型号及技术参数落后等问题,从而提高施工作业仿真和演练的技术水平。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,曾经主研的科研项目包括山东科技大学菁英计划的《基于VR/AR技术的复杂机械产品设计变更管理研究》、重庆大学汽车协同创新中心重点项目《VR/AR技术在汽车消费行为偏好挖掘中的应用及关键技术》及其他多项国家自然科学基金项目,也曾参与发表多篇期刊论文。刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,香港理工大学研究员,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室合现实技术研修班学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得ICRCA-2018机器人EI国际会议"最佳论文奖"。杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,华盛顿大学电子工程学院联合培养博士,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI论文6篇,中文核心1篇,申请专利4项。李维娜,2017年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017年8月去了新加坡的Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息(compressive digital holography)的博士后工作,2018年11月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部,在以前工作的基础上把数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对U型网络(U-net)的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文5篇,以第二作者发表的高水平论文2篇。曲晓峰,香港理工大学博士,现任清华大学深圳研究生院博士后,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。刘超,新加坡南洋理工大学博士,是深圳市南山区领航人才,深圳市海外高层次人才孔雀计划C类,Molecular Physics 2011年度最佳年轻作者提名,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。参与设计基于忆阻器的神经网络系统模型。基于忆阻器的仿生物神经元和突触连接的微电子电路设计,参与基于忆阻器的神经网络系统模型的设计与动力学行为的分析。彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。彭博士在国际刊物上发表20篇文章。已申请近50项中国发明和美国发明专利,其中10项美国专利和20项中国发明专利获得授权。陈能军,中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后,广东省金融创新研究会副秘书长、广东省国际服务贸易学会理事。主要从事文化科技和产业经济的研究,近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。近年来先后主持、主研“5G时代的数字创意产业:全球价值链重构和中国路径”“深圳加快人工智能产业发展研究”“贸易强国视角下中国版权贸易发展战略研究”,“文化科技融合研究:基于版权交易与金融支持的双重视角”等省部级课题多项,并在《商业研究》《中国流通经济》《中国文化产业评论》等核心期刊发表论文多篇。潘剑飞,香港理工大学博士学位,现为广东省高校“千百十工程”人才,深圳市海外高层次人才,深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR应用、先进数字化制造、数字制造全息孪生工厂、机器人等。主持多项国家自然科学基金项目、广东省科技计划项目和广东省自然科学基金项目。杜玙璠,北京交通大学光学工程博士,取得与显示产品相关专利20余项,发表期刊文章3篇,曾打造全球最高分辨率的8K*4K的VR产品,并提出了采用光场显示技术,解决VR辐辏冲突问题;推出首款国产化率100%的单目AR眼镜,第一次联合提出基于未来空间信息的非接触式交互的操作系统概念(System On Display),在运营商体系进行虚拟现实数字产业合作。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$微美全息(WIMI)$ 微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
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      微美全息科学院:多种基于卷积神经网络的语义分割模型

      图像分割基本上可以分为两种类型:语义分割和实例分割。近些年,基于CNN的语义和实例分割的研究得到了大量的关注。作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们详细探讨了关于多种基于卷积神经网络的语义分割模型。以下将详细探讨一些先进的基于CNN的语义分割模型的体系结构细节。模型是根据使用的最重要的特征进行分类的。在每一个分类讨论的最后,还简要讨论了特定模型类别的优点和缺点。1. 基于完全卷积网络Long等人提出了完全卷积网络(FCN)来解决语义分割问题。他们使用了AlexNet、VGGNet和GoogleNe(这三个都是在ILSVRC数据上预先训练过的)作为基本模型。他们将这些模型从classifiers转变为稠密的FCN,方法是用1×1卷积层代替完全连接层,并附加一个通道数为21的1×1卷积来预测20个PASCAL VOC类和1个背景类的得分。在FCN AlexNet、FCN-VGG16和FCN GoogLeNet中,FCN-VGG16在PASCAL VOC 2011验证数据集上的准确度最高。因此,作者选择FCN-VGG16网络进行进一步的实验。由于网络生成了粗糙的输出位置,作者使用双线性插值对粗输出32×进行上采样,使其像素密集。但是这种上采样对于详细的分割是不够的。因此,他们使用跳跃连接来组合预测层和VGG16丰富的下层特征,并将这种组合称为deep jet。图1显示了不同的deep jet:FCN-16s、FCN-8s和FCN-32s。其中FCN-8s在PASCAL VOC 2011中的表现最好。图1.FCN32s, FCN16s, FCN8s的结构FCN的主要变化有:基本模型VGG16、双极插值技术(用于对原始特征图进行上采样)和跳过连接(用于将低层和高层特征结合起来以进行细粒度语义分割),这些都有助于该模型达到最新的结果。FCN只利用局部信息进行语义分割,但由于局部信息会使图像的全局语义上下文变得模糊。从整个图像中减少模糊的上下文信息是很有帮助的。2. 基于Dialatation卷积Dialated-Net:传统的CNN用于分类任务,会损失分辨率,不适合密集预测。Yu和Koltun引入了传统CNN的改进版本,称为dialated卷积或Dialated-Net,系统地积累多尺度上下文信息,以便在不损失分辨率的情况下更好地进行分割。Dialated-Net就像一个卷积层的矩形棱镜,不像传统的金字塔CNN。如图2所示,在不丢失任何空间信息的情况下,它可以支持指数扩展的感知域。图2.(a) 1倍dialation,感知域3×3;(b) 2倍dialation,感知域7×7;(c) 4倍dialation,感知域15×15基于dialation模型的优点是它有助于保持图像的空间分辨率以产生密集的预测。但是,使用dialation卷积将图像像素从其全局上下文中分离出来,这使得它很容易被误分类。3. 基于自上而下/自下而上的方法DeconvNet由Noh等人提出,具有卷积和反卷积网络。卷积网络在拓扑上与VGG16的前13个卷积层和2个完全连接层相同,除了最后的分类层。反卷积网络与卷积网络相同,但层次相反。同时,它还具有多个系列的反卷积层、反池化层和反整流层。卷积和反卷积网络的所有层都提取特征映射,除了反卷积网络的最后一层是用于生成像素级的概率图,它与输入图像的尺寸相同。在反卷积网络中,作者应用了反池化操作来重建初始激活大小。此处,反池化操作是通过在卷积操作时存储的最大池索引来完成的。为了使放大但稀疏的反池化特征图的密度更大,作者将单个输入激活与多个输出相关联,使用多个习得的滤波器完成类似卷积的操作。与FCN不同,作者将他们的网络应用于从输入图像中提取出的目标建议,并产生像素级预测。然后,将所有建议的输出集合到原始图像空间,对整个图像进行分割。这种基于实例的分割方法能够处理多尺度对象的细节,同时降低了训练的复杂度和训练的内存消耗。为了处理网络中的内部协变量偏移,作者在卷积层和反卷积层之上添加了批处理规范化层。DevNet的架构如图3所示。图3. DeconvNet的网络结构由于基于FCN的模型在最后层的上采样率很高,所以会产生粗输出。因此,不可能进行精细的语义分割。另一方面,基于自上而下/自下而上方法的模型使用逐渐增加的上采样率,从而获得更精确的分割。但在这种情况下,该模型还缺少全局上下文信息的整合。4. 基于全局语境的方法ParseNet:Liu等人提出了一种端到端结构的ParseNet,它是对全卷积神经网络的改进。为了更好的分割,作者添加了全局特征或全局上下文信息。图4显示了ParseNet的模型描述。在提取卷积特征映射之前,ParseNet与FCN相同。之后,作者使用了全局平均池化来提取全局上下文信息。然后,对池化后的特征图进行反池化操作,使其与输入特征图的大小相同。现在,将原始特征图和反池化后的特征图结合起来预测分类。作者将两个不同的特征图组合在一起,而这些特征图在规模和标准上都是不同的。为了使这种组合起作用,他们使用了两个L2规范化层:一个是在全局池化层之后,另一个是在从FCN中提取原始特征图之后。该网络在ShiftFlow,PASCAL context上达到了最先进的性能,在PASCAL VOC 2012数据集上接近最新水平。图4. ParseNet的模型设计虽然全局卷积的应用有助于提高精度,但它缺乏多尺度目标的尺度信息。5. 基于感受野放大的方法DeepLabv2和DeepLabV3:DeepLabv2和DeepLabV3的作者使用Atrous Special Pooling Pyramid(ASPP)修改了他们的网络,聚集多尺度的特征以更好地进行定位,并提出了DeepLabv2。图5显示了ASPP。该体系结构同时使用ResNet和VGGNet作为基础网络。在DeepLabv3中,为了将多个语境合并到网络中,作者使用了级联模块,并对ASPP模块进行了深入研究。图5. Atrous Spatial Pooling Pyramid利用基于多分辨率金字塔的表示方法可以扩大感受野,这有助于上述模型融合对象的尺度信息,获得精细的语义分割。但是,为了获得更好的语义分割,使用感受野扩大来捕获语境信息可能不是唯一的解决方案。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室 合现实技术研修班 学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得 ICRCA-2018 机器人 EI 国际会议"最佳论文奖"。杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,华盛顿大学电子工程学院联合培养博士,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI 论文 6 篇,中文核心 1 篇,申请专利 4 项。李维娜 ,2017 年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017 年 8 月去了新加坡的 Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息(compressive digital holography)的博士后工作,2018 年 11 月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部,在以前工作的基础上把数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对 U 型网络(U-net)的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文 5 篇,以第二作者发表的高水平论文2 篇。曲晓峰,香港理工大学博士,现任清华大学深圳研究生院博士后,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。刘超,新加坡南洋理工大学博士,是深圳市南山区领航人才,深圳市海外高层次人才孔雀计划C类, Molecular Physics 2011年度最佳年轻作者提名,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛 湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。参与设计基于忆阻器的神经网络系统模型。基于忆阻器的仿生物神经元和突触连接的微电子电路设计,参与基于忆阻器的神经网络系统模型的设计与动力学行为的分析。彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。彭博士在国际刊物上发表20篇文章。已申请近50项中国发明和美国发明专利,其中10项美国专利和20项中国发明专利获得授权。陈能军,中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后,广东省金融创新研究会副秘书长、广东省国际服务贸易学会理事。主要从事文化科技和产业经济的研究,近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。近年来先后主持、主研“5G时代的数字创意产业:全球价值链重构和中国路径”“深圳加快人工智能产业发展研究”“贸易强国视角下中国版权贸易发展战略研究”,“文化科技融合研究:基于版权交易与金融支持的双重视角”等省部级课题多项,并在《商业研究》《中国流通经济》《中国文化产业评论》等核心期刊发表论文多篇。潘剑飞,香港理工大学博士学位,现为广东省高校“千百十工程”人才,深圳市海外高层次人才,深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR 应用、先进数字化制造、 数字制造全息孪生工厂、机器人等。主持多项国家自然科学基金项目、广东省科技计划项目和广东省自然科学基金项目。杜玙璠,北京交通大学光学工程博士,取得与显示产品相关专利20余项,发表期刊文章3篇,曾打造全球最高分辨率的8K*4K 的VR产品,并提出了采用光场显示技术,解决VR辐辏冲突问题;推出首款国产化率100%的单目AR眼镜,第一次联合提出基于未来空间信息的非接触式交互的操作系统概念(System On Display),在运营商体系进行虚拟现实数字产业合作。伍朝志,深圳大学光机电工程与应用专业博士,研究方向主要为精密/微细电解加工,发表过多篇期刊论文和会议论文,获得三项相关专利,曾参与国家重点研发计划 、国家自然科学基金重大研究计划重点项目等。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$纳斯达克(.IXIC)$ $微美全息(WIMI)$ 微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
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      08-25

      微美全息科学院:车联网的移动边缘智能与计算

      车联网(Internet of Vehicles,IoV)是一种新兴范式,由车辆通信和网络的最新发展推动(图1)。汽车的性能和智能正在迅速增强,将有可能支持大量令人兴奋的新应用,集成全自动驾驶汽车、物联网(Internet of Things,IoT)和环境。这些趋势将带来智能车联网时代,同时,这将严重依赖于通信、计算和数据分析技术。对于智能车产生的海量数据,由于资源/功率的限制和通信开销/延迟的限制,车载处理和云计算是不够的。作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们通过在无线网络边缘(如无线接入点)部署存储和计算资源,包括边缘缓存、边缘计算和边缘人工智能的边缘信息系统(Edge Information System,EIS)将在未来的智能车联网中发挥关键作用。EIS不仅将提供低延迟的内容交付和计算服务,而且还将提供本地化的数据采集、聚合和处理。图1车联网的一些概念图1.引言一个多世纪以来,汽车工业一直是主要的经济部门之一,其经济和社会影响不断扩大。信息和通信技术被认为是革新车辆网络的有前途的工具。车联网将具备通信、处理、存储和学习能力。特别是,有了车联网,车辆将能够利用云存储和计算等资源。除了车辆行驶和安全外,车联网还将为城市交通管理、车辆保险、道路基础设施建设和维修、物流运输等提供便利。作为物联网的特殊情况,车联网需要与智能城市等其他系统进行集成。由于嵌入式系统、导航、传感器、数据采集和传播以及大数据分析等方面的最新进展,我们正见证着汽车的日益智能化。它始于辅助驾驶技术,即高级驾驶员辅助系统(advanced driver assistance systems,ADAS),包括紧急制动、倒车摄像头、自适应巡航控制和自动停车系统。在全球范围内,ADAS系统的数量从2014年的9000万台增长到2016年的约1.4亿台,在短短两年的时间里增长了50%。根据国际汽车工程师学会(Society of Automotive Engineers International,SAE)对自动驾驶汽车的定义,上述系统主要属于自动化的1级和2级。特斯拉的自动驾驶系统也属于该类。2018年的奥迪A8是第一辆已投产的3级自动驾驶汽车。预测各不相同,但许多人预测,4级和5级自动驾驶汽车将在10年内上市。即将到来的智能车联网将需要各个领域的支持,包括汽车、交通、无线通信、网络、安全和机器人,以及监管机构和政策制定者。本文将从信息和通信技术的角度对智能车进行研究。特别是,在无线网络边缘(如无线电接入点)集成存储、通信、计算和数据分析,为解决智能车联网的数据采集、聚合和处理挑战提供一个有效的框架。接下来,阐述智能车联网面临的大数据挑战及其激发的对边缘信息系统EIS的需求。1.1智能车联网中的大数据信息技术的进步,包括通信、传感、数据处理和控制,正在将交通系统从传统的技术驱动系统转变为更强大的数据驱动的智能交通系统。这种流行的运动将产生大量的数据。在过去的20年里,无线行业一直在努力应对智能手机带来的移动数据爆炸。然而,与智能车预计将产生的海量数据相比,这样的竞争将会相形见绌。智能车辆配备了多个摄像头和传感器,包括雷达、激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)传感器、声纳和全球导航卫星系统(global navigation satellite systems,GNSS)。预计未来单辆车将有超过200个传感器,传感器总带宽将达到3Gb/s(1.4TB/h)至40Gb/s(19TB/h)。据英特尔估计,每辆自动驾驶汽车每天将产生大约4000GB的数据,相当于近3000人的移动数据。假设全球只有100万辆自动驾驶汽车,那么自动驾驶就相当于30亿人的数据。英特尔首席执行官布莱恩•科再奇(Brian Krzanich)表示:“数据是自动驾驶未来的新石油”。智能车联网产生的大数据将给通信、存储和计算基础设施带来前所未有的压力。虽然车载计算和存储能力正在迅速增长,但与存储和处理的数据规模相比,它们仍然有限。例如,NVIDIA的自动驾驶学习数据采集系统采用了固态硬盘(solid-state drive,SSD)作为外部存储器,最多可存储数TB的数据,在数小时内就可以被感知数据填满。此外,处理这些数据所需的计算很容易耗尽车载计算资源。配备10个高分辨率摄像头的汽车可以产生2Gpixels/s的数据。通过多个深度神经网络(deep neural networks,DNNs)处理这么多数据,可转换为大约每秒250万亿次操作(TOPS)。与此同时,为了实现比最佳人类驾驶员在100~150ms内采取行动的更高的安全性,自动驾驶系统必须能够在100ms的延迟内处理实时交通状况,这需要大量的计算能力。图形处理单元(graphics processing units,GPU)等耗电量大的加速器可以提供低延迟计算,但它们的高功耗,进一步被满足热约束的冷却负载放大,会显著降低车辆的行驶里程和燃油效率。关于使用云计算来帮助智能车辆的建议有很多,其中一些已经实现了,比如基于云的软件更新或训练强大的深度学习模型。云计算平台当然是车联网的重要支持者,但它们还不够。成本和功耗是车载计算的主要限制因素,而长延时和海量数据传输是云处理的瓶颈。从移动客户端到云中心的往返时间可能很容易超过100ms。而且这种延迟很大程度上取决于无线信道条件、网络带宽和流量拥塞,无法保证实时处理和可靠性。如所示,考虑到延迟需求,如果要卸载辅助驾驶系统的语音识别任务,服务器必须位于附近的基站(base station,BS),即无线网络的边缘。这与最近将计算资源部署在无线网络边缘的趋势是一致的。1.2边缘资源部署为了克服车载计算、通信、存储和能量的限制,同时避免云计算的过度延迟,在无线网络边缘部署资源受到了学术界和业界的广泛关注。在移动数据流量中占据主导地位的视频文件等热门内容,很可能会被不同的用户反复请求,这种请求是可以预测的。因此,在无线网络边缘部署存储单元并缓存流行内容,即无线边缘缓存,是一种很有前途的高效内容交付解决方案。同时,人工智能(artificial intelligence,AI)的复兴和智能移动应用的出现,需要能够支持计算密集型和延迟敏感的移动计算的平台。移动边缘计算(mobile edge computing,MEC)是一种新兴技术,它有潜力将电信与云计算结合起来,直接从网络边缘提供云服务,并支持关键延迟的移动应用。这是通过将计算机服务器放置在BSs或无线电接入点来实现的。边缘缓存和计算平台进一步实现了边缘AI,它在边缘服务器和移动设备上训练和部署强大的机器学习模型,并被视为物联网的关键支持技术。边缘AI正在改变半导体产业的格局。2018年,边缘AI的出货量收入达到13亿美元,到2023年,这一数字预计将达到230亿美元。在本文中,这些平台统称为EIS。EIS非常适合智能车联网。它能够辅助智能车辆的关键功能,从数据采集(用于态势和环境感知),数据处理(用于导航和路径规划),到驱动(机动控制),如图2所示。在网络边缘处理数据可以节省大量的通信带宽,也可以满足对关键任务的低延迟要求。车联网的内容通常具有较高的空间局部性,如路况和地图信息主要用于局部,而时间局部性,如上午的交通状况与晚上的关系不大。此外,车辆只对内容本身感兴趣,而不是其来源。这些关键特性使得IoV的缓存辅助内容中心传播和交付非常有效。另一方面,智能车辆由于具有大的传感数据,面临着巨大的计算负担。例如,计算能力仍然是阻碍车辆从高分辨率摄像机带来的高系统精度中获益的瓶颈。其中,功能强大的卷积神经网络(CNN)中用于视觉感知的卷积任务和用于视觉定位的特征提取任务是高度复杂的。将这些计算密集型任务转移到邻近的MEC服务器,将使强大的机器学习方法能够协助智能车辆的关键任务。智能车联网需要利用不同的信息处理平台1.车载处理用于高延迟敏感的任务,如车辆控制的实时决策,并对传感数据进行预处理,以减少通信带宽。2.边缘服务器适用于定位、地图绘制等对延迟敏感、计算量大的任务,也适用于聚集和存储地区高清地图等本地信息。3.云计算是为了用大量的数据集训练强大的深度学习模型,作为广域信息的非实时聚合器,并存储有价值的历史数据以供持续学习。EIS将在智能车信息基础设施中发挥重要而独特的作用。通过全面、深入地引入智能车车载EIS有望填补这一空白。图2EIS支持的智能车联网2.车联网的边缘信息系统2.1边缘信息系统EIS帮助智能车辆获取、聚合和处理数据。在车联网中,它充当车载处理器和远程云数据中心之间的中介平台。如图2所示,EIS主要包括以下几个部分。(1)边缘服务器:部署在BSs或路边单元(roadside units,RSUs)的计算机服务器,配备存储单元(如SSD)和计算单元,如GPU或边缘张量处理单元(TPU)。(2)车辆:智能车辆配备各种传感器、通信模块和具有计算和存储能力的车载单元,智能汽车是强大节点。(3)用户设备:用户设备种类繁多,如乘客智能手机、可穿戴设备等。(4)V2X通信:通信模块是EIS的重要组成部分。后续本文根据车辆的角色考虑两种不同的场景,车辆作为客户端(VaaC)和车辆作为服务器(VaaS)。(1)VaaC:首先,车辆可以作为客户端访问RSUs或BSs的边缘资源。其关键思想是将数据采集和处理并行进行。边缘服务器充当数据采集的锚节点,然后为本地应用程序处理数据。例如,他们可以从经过的车辆中收集地图数据,建立和更新高清地图,并可以主动监测当地的道路状况和交通状况。这些应用与车联网高度相关。(2)VaaS:车辆还可以作为车辆乘客、第三方接受者和其他车辆的移动服务提供商,提高用户体验,如通过驾驶员身份识别实现个性化驾驶体验,以及丰富的信息娱乐应用。与基于边缘服务器的方法相比,VaaS的移动性更小。此外,它还允许相邻车辆之间的协作,如协作感知、协作驾驶等。2.2智能汽车的关键任务智能车辆的基础是对环境的理解能力。不同的车载传感器用于不同的感知任务,如目标检测/跟踪、交通标志检测/分类、车道检测等。也利用了先验知识,如先验地图。基于传感数据和感知输出,应用定位和映射算法计算车辆的全局和局部位置,绘制环境地图。这些任务的结果然后用于其他功能,包括决策、计划和车辆控制,如图3所示。这里,重点关注感知、高清地图、同步定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)作为智能车辆的主要任务,如表1所示。图3智能车辆的关键任务,以及它们如何在自动驾驶中协同行动(1)感知有各种各样的车载传感器,具有不同的特点,服务于不同的感知任务。每种传感器都有其局限性。与主动传感器(如激光雷达和雷达)相比,相机和立体视觉在计算上是昂贵的,而激光雷达和雷达在分类和非常近(<2m);而声纳的角度分辨率很差。智能汽车的感知面临一些主要挑战,如恶劣天气和光照条件下的感知,或复杂的城市环境下的感知,以及有限的感知范围。通过利用不同传感器的传感数据,可以利用传感器融合等技术来弥补单个传感器的不足。然而,这将显著增加机载计算。通过提供额外的近似计算和存储资源,EIS能够提高感知能力。它可以帮助提高相机和立体视觉的传感精度,例如,通过强大的深度学习技术,并通过将计算密集型子任务转移到边缘服务器,实现复杂的多传感器融合。此外,协同感知通过共享板载感知能力和计算能力,以V2V和V2I通信为辅助,并通过边缘服务器进行协调,可显著提高感知鲁棒性和准确性,扩展感知范围。表1智能汽车的关键任务(2)高清地图地图是任何移动机器人应用的基础,它对自动驾驶尤为重要。高清地图模拟路面的精度为10-20cm。它包含道路所有关键方面的三维表示,例如,坡度和曲率,车道标记类型和路边物体。高清地图定位可以达到厘米级的精度。它利用车载传感器,将车辆感知的环境与相应的高清地图进行比较。这可以克服基于GNSS的方法(如GPS)定位精度低、可用性变化等局限性。预计,基于高清地图的本地化将成为4级和5级自动驾驶系统的通用方法。在制作高清地图方面,业界已经做出了很大的努力。然而,在实际执行方面存在困难。制作高清地图非常耗时。为生成高清地图,需要配备专门映射移动映射系统(mobile mapping system,MMS)的车辆,整个过程包括三个步骤:数据采集用于获取测绘数据,数据积累用于积累测绘车辆采集的特征,数据确认用于手动细化和确认地图。而且高清地图是动态的,需要及时更新的变化。一些高清地图供应商与汽车制造商合作,从智能汽车上获取最新的地图数据,但这将大大增加车辆的车载处理负担。由于高清地图数据精度高,且具有丰富的几何信息和语义,因此高清地图数据的尺寸非常大,造成了传输和存储高清地图的困难。它们通常是由云服务提供的,地图附近的一些小区域会下载到车辆上。一份厘米级精度的3D高清地图需要下载的数据量可以达到3-4Gb/km。这不仅给从云上下载数据带来了延迟,也给骨干网带来了沉重的负担。由于其固有的地理局部性,EIS将在智能车高清制图中发挥重要作用。可以采用不同的边缘辅助方法。边缘缓存可以帮助高清地图传播和地图数据聚合。通过利用本地缓存的数据,边缘计算可以帮助地图构建和地图变化检测。边缘服务器还可以协调车辆通过该区域进行众包绘图。这样,通过在本地保存和处理数据,并在需要的地方构造地图,可以实现更高效的高清制图。(3)同步定位与建图基于地图的定位对于在不经常变化的道路上行驶是有效的。然而,如果发生剧烈的变化,准确性的损失可能会影响驾驶安全。SLAM包括同时估计车辆状态和构建环境地图。它不依赖于先验信息,允许车辆持续观察环境,并容易适应新的情况。为了实现完全自主,智能车辆必须能够在其所处的环境中进行准确的SLAM。SLAM被认为是自动驾驶的关键实现技术,2007年DARPA城市挑战赛的车辆已经使用了基于SLAM的方法。虽然已经开发了许多SLAM算法,但它们主要是针对室内、高度结构化的环境。自动驾驶汽车需要在户外、光线多变的道路环境中运行,因此需要更快、更有效的算法。特别是,SLAM对自动驾驶的计算需求将是高度密集的;1小时的驱动时间可以生成1tb的数据,而利用高计算能力对1Tb的收集数据进行解释需要2天的时间才能得到可用的导航数据。此外,对于实时执行,延迟必须低于10ms,这给车载计算带来了很大压力。虽然基于云的SLAM算法已经被提出以减轻车辆的计算负担,但其传播延迟无法满足实时性的执行要求。边缘计算平台可以解决这一难题,它可以帮助处理部分计算密集型子例程。多车SLAM,车辆间的合作也有助于提高SLAM的性能。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$微美全息(WIMI)$ 微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
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      08-23

      微美全息科学院:一种用于图像分类的抗噪声干扰的卷积神经网络

      图像被噪声破坏会影响卷积神经网络(CNN)的性能。在预处理过程中,经常会对噪声图像进行恢复,能提升CNN的分类性能。然而,由于噪声的高密度,噪声图像可能在预处理步骤中不能完全恢复,因此会对CNN的学习和验证产生负面影响。此外,去除噪声的预处理是一个昂贵和耗时的过程。因此,一种用于噪声图像分类的抗噪声鲁棒性卷积神经网络(NR-CNN)被提出,它不需要进行去噪的预处理。这种方法对各种类型的噪声具有鲁棒性,如脉冲噪声、缺失的图像样本、图像传输中的丢包、损坏图像和篡改图像。这种NR-CNN通过添加一个噪声图层和自适应调整大小层来修改基本卷积神经网络的体系结构,实现对噪声的鲁棒性,并考虑了在NR-CNN不同分量中噪声图像的分类。作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们大量的实验证明了该NR-CNN在噪声图像分类中的有效性。卷积层、池化层和全连接层是卷积神经网络的主要组成部分。卷积层由几个包含特征图的卷积核收集。对于分类问题,softmax函数通常应用于输出层(CNN的最后一层)。用于分类的CNN参数的最优值(如权向量和偏差项)可以通过最小化损失函数来实现。接下来介绍NR-CNN的组成部分。1.噪声图层该NR-CNN有一个放置在NR-CNN开始地方的噪声图层,该图层可用于检测脉冲噪声、缺失的图像样本、图像传输丢包、损坏图像、篡改图像。噪声图层检测各种类型的噪声,并为每个图像产生一个的噪声层来表示有噪声和未损坏的图像。噪声图层的结构如图1所示。图1.噪声图层的架构从图1可以看出,脉冲噪声是通过局部一致性索引方法检测。图像传输中的丢包基于图像内容进行检测。此外,缺失的图像样本用目标区域进行检测,受损图像使用统计方法检测,篡改的图像使用图像身份验证方法进行检测。在所提方法中,为了增强CNN对噪声的鲁棒性,在前面的步骤中为每个图像生成一个基于噪声类型的噪声图。如图2所示,每幅图像包含四个通道:噪声图通道,红色通道,蓝色通道和绿色通道。因此,图像是通过四个通道传送给CNN的。在基于噪声图的训练过程中,NR-CNN学习处理噪声像素。图2.每个图像有四个通道。2.自适应调整层卷积神经网络通常从卷积层开始。CNN的输入图像一般有一个固定的大小(即244*244)。因此,图像的维度比CNN的尺度要大时,应该减小其维度。在NR-CNN中,一个新的层(称为自适应调整大小层)被放置在CNN以增加网络对噪声的鲁棒性。自适应调整大小层的任务是提高用于较大图像的降维方法。在利用噪声图从几个像素中选取一个像素来减小图像尺寸时,噪声像素被移除,利用剩下的像素实现降维处理。自适应调整层使噪声像素不参与在CNN输入图像的降维过程中。具有自适应调整大小层的CNN的开始部分如图3所示。图3.具有自适应调整层的CNN的开始部分3.对噪声的自适应卷积层卷积层参数包括一组可学习的滤波器。在NR-CNN中,通过自适应滤波为CNN对噪音的鲁棒性提供了一种有效的方法,从而实现了对CNN卷积层结构的改进。3.1自适应滤波该方法通过丢弃卷积的源和核之间的噪声连接,减小噪声对CNN的影响。自适应滤波基于CNN中那些能提高分类精度的像素值,来执行丢弃噪声连接。丢弃噪音连接能阻止输入的噪声像素进入到下一层。这种丢弃噪声连接的方法可用于不同的卷积核尺寸。值得一提的是,噪声图在每一层都会更新。3.2自适应步幅这里提出的自适应步幅在算法1中进行了描述,提高了噪声图像的分类精度。算法1:1制作一个位矩阵作为步幅图2在每个步幅中标记所选像素3匹配噪声图和步幅图,检测噪声像素4将滤波器的位置从有噪声的区域更改为最接近w*w的未损坏的区域修正自适应步幅图可以使噪声像素在分类过程中不被考虑。如图4所示,噪声图与步幅图最初是匹配在一起的,然后执行步幅操作。w*w是搜索找到用于改变过滤器位置的最近的未损坏位置的区域。图4.基于噪声图的CNN自适应步长。有噪声的像素用黑色表示。此后,再经过针对噪声的自适应池化层和基于噪声图的数据增广等过程。总结我们可以将NR-CNN的优点总结为如下:1.该方法可同时用于CNN对几种类型噪音的鲁棒性分析。具有不同噪声类型的图像只需要该NR-CNN处理一次。2.该NR-CNN无需噪声图像恢复的预处理,并能在训练阶段加速这些图像的分类。3.该NR-CNN的性能优于其他噪声图像的分类方法。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,曾经主研的科研项目包括山东科技大学菁英计划的《基于VR/AR技术的复杂机械产品设计变更管理研究》、重庆大学汽车协同创新中心重点项目《VR/AR技术在汽车消费行为偏好挖掘中的应用及关键技术》及其他多项国家自然科学基金项目,也曾参与发表多篇期刊论文。刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,香港理工大学研究员,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室合现实技术研修班学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得ICRCA-2018机器人EI国际会议"最佳论文奖"。杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,华盛顿大学电子工程学院联合培养博士,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI论文6篇,中文核心1篇,申请专利4项。李维娜,2017年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017年8月去了新加坡的Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息(compressive digital holography)的博士后工作,2018年11月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部,在以前工作的基础上把数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对U型网络(U-net)的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文5篇,以第二作者发表的高水平论文2篇。曲晓峰,香港理工大学博士,现任清华大学深圳研究生院博士后,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。刘超,新加坡南洋理工大学博士,是深圳市南山区领航人才,深圳市海外高层次人才孔雀计划C类,Molecular Physics 2011年度最佳年轻作者提名,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。参与设计基于忆阻器的神经网络系统模型。基于忆阻器的仿生物神经元和突触连接的微电子电路设计,参与基于忆阻器的神经网络系统模型的设计与动力学行为的分析。彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。彭博士在国际刊物上发表20篇文章。已申请近50项中国发明和美国发明专利,其中10项美国专利和20项中国发明专利获得授权。陈能军,中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后,广东省金融创新研究会副秘书长、广东省国际服务贸易学会理事。主要从事文化科技和产业经济的研究,近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。近年来先后主持、主研“5G时代的数字创意产业:全球价值链重构和中国路径”“深圳加快人工智能产业发展研究”“贸易强国视角下中国版权贸易发展战略研究”,“文化科技融合研究:基于版权交易与金融支持的双重视角”等省部级课题多项,并在《商业研究》《中国流通经济》《中国文化产业评论》等核心期刊发表论文多篇。潘剑飞,香港理工大学博士学位,现为广东省高校“千百十工程”人才,深圳市海外高层次人才,深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR应用、先进数字化制造、数字制造全息孪生工厂、机器人等。主持多项国家自然科学基金项目、广东省科技计划项目和广东省自然科学基金项目。杜玙璠,北京交通大学光学工程博士,取得与显示产品相关专利20余项,发表期刊文章3篇,曾打造全球最高分辨率的8K*4K的VR产品,并提出了采用光场显示技术,解决VR辐辏冲突问题;推出首款国产化率100%的单目AR眼镜,第一次联合提出基于未来空间信息的非接触式交互的操作系统概念(System On Display),在运营商体系进行虚拟现实数字产业合作。伍朝志,深圳大学光机电工程与应用专业博士,研究方向主要为精密/微细电解加工,发表过多篇期刊论文和会议论文,获得三项相关专利,曾参与国家重点研发计划、国家自然科学基金重大研究计划重点项目等。丁茹,中国社会科学院,数量经济研究所的技术经济及管理博士,从事大数据与数字经济、创新发展研究、科研项目管理等领域,主要研究领域为科技服务、产业经济研究、技术创新与创业。任山东省技术市场协会副秘书长,擅长整合创新资源、拓展创新业务和创新产业规划和产业经济,参与虚拟现实技术应用方面的相关创新研究和产业资源对接。翟振明,美国肯塔基大学博士毕业,为广州大学R立方研究所所长、中山大学博导、人机互联实验室主任,曾撰写英文专著《Get Real:A Philosophical Adventure in Virtual Reality》,该书对虚拟现实和扩展现实发展趋势进行技术迭代预言并得到相关印证,此著作被美国评论者认为“有可能在虚拟现实技术和哲学两个领域都成为里程碑性的著作”。其设计创建中山大学人机互联实验室,其中的“虚拟与现实之间无缝穿越体验系统”已在国内外产生广泛影响。其首创了虚拟现实作为逆向艺术的概念,为虚拟世界的艺术与人文理性做出了突出贡献。谭昕,副教授,主要研究全息虚拟现实应用设计等战略新兴产业相关课程,是数字媒体艺术设计专业主任,担任国泰安教育技术有限公司名誉顾问;受聘深圳市文化广电旅游体育局文化产业专家库专家;受聘深圳市龙岗区文化创意产业专家库专家;担任重庆青年职院项目化课程重构指导指导专家。曾主编《虚拟现实应用设计》。陆建勋,深圳大学工学博士,其主要产学研方向为虚拟现实技术应用、智能制造技术及相关设备开发等,在相关领域有着广泛而深刻的研究,并发表过多篇期刊论文,曾参与了国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金项目和深圳市知识创新基础研究等项目。张鑫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究硬件电路前后仿真,并进行实际的芯片设计工作,有丰富的整套流流程的经验,如集成电路设计、性能仿真、版图设计、版图验证、前后仿真、流片及封装测试等。曾参与过多项国家自然科学基金项目,发表多篇相关学术论文,多次参加相关领域的学术会议。洪岳,瑞典乌普萨拉大学工程科学学院博士,现为深圳大学全息计算机技术、光电通信技术助理教授。研究方向包括全息计算机科学、半导体光电、自动化与信息工程、通信系统等等。曾参与发表相关研究领域的多篇期刊论文和会议论文。张伟略,昆士兰科技大学博士,研究方向主要有沉浸式现场娱乐,跨文化研究、用户体验、本地化策略、沉浸式戏剧等等,其拥有众多光路设计作品,曾获2014上海青年创意基金相关奖项。王璨,哈尔滨工业大学电气工程博士,德国慕尼黑工业大学,电力电子与电力传动研究所,联合培养博士。研究领域有电力电子工业VR技术应用、新一代全息孪生工厂技术、工业4.0等。曾参与国家自然科学基金委联合基金重点支持项目、国家自然科学基金委青年项目、广东省自然科学基金委面上项目等。发表了多篇相关领域的期刊论文,联合取得相关专利3项。刘艺涛,新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院博士,曾为新加坡南洋理工大学,罗尔斯•罗伊斯-南洋理工大学联合实验室博士后。曾主持国家自然科学基金青年项目、广东省科技厅博士启动项目、深圳市基础研究等项目。参与发表过多篇相关领域的学术论文。刘云,浙江大学电力系统及其自动化工学博士,美国中佛罗里达大学电气工程和计算机科学联合培养博士,曾为新加坡南洋理工大学能源研究中心博士后研究员,是深圳市南山区C类“领航人才”、深圳市海外高层次人才C类,主要研究方向包括微网/主动配网分布式优化控制等。参与发表过多篇相关领域期刊论文和会议论文,联合发明专利一项,曾做过多场专业学术报告,参与/主持多项科研项目,包括图像信息处理与智能控制教育部重点实验室开放基金(IPIC2019-02),多能源集成优化调度等。胡国庆,北京大学电子学系博士、博士后,北京大学深圳研究院副研究员,北京大学深圳研究院5G课题组组长,北京大学深圳系统芯片设计重点实验室副主任,深圳市高层次专业人才,广东省百名博士博士后创新人物,深圳市南山区“十大南山好青年”,深圳市新兴战略产业博士专家联谊会创始发起人、副会长兼执行秘书长,深圳5G产业协会专家委员会副主任,深圳5G产业联盟专家委员会副主任,深港澳博士专家联盟副秘书长,朴素资本首席信息技术顾问。拥有副研究员、高级工程师两个高级职称,一个客座教授荣誉称号。参著学术专著一部,发表SCI/EI/ISTP等高质量学术论文40余篇,申请发明专利17项;主持国家及省市级科研项目六项,参研国家级项目十余项。袁志辉,中国科学院大学(中国科学院电子学研究所),通过硕博连读获得通信与信息系统专业博士学位,主要研究方向:(1)InSAR信号处理;(2)信号分析与处理。现主持国家自然科学基金项目1项,湖南省自然科学基金项目1项,主持湖南省教育厅科学研究项目2项;先后参与国家自然科学基金、湖南省自然科学基金和省教育厅重点科研项目等5项;目前获专利授权2项;在国内外重要学术期刊上发表论文十余篇,其中SCI收录9篇,并担任过IEEE GRSM、TGRS、JSTARS、Access、Letters、SPL和JARS等国际遥感类和信号处理类权威期刊的审稿人。李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$微美全息(WIMI)$ 微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
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      ai元宇宙小站
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      08-18

      工业元宇宙已走进制造业,市场规模将超五千亿美元

      “中国制造业正在面临制造业外流、地缘经济分裂、劳动力成本上升等‘灰犀牛风险’,元宇宙元年之后,褪去科幻外衣的元宇宙将成为未来10-20年的最强科技风口。”亿欧智库《2022中国工业元宇宙产业研究报告》如是写道。实际上,在很多人眼里,工业元宇宙是“一次留给中国制造业弯道超车的历史性机遇”,也是全球智能制造的“未来形态”。而上一个获得“弯道超车机遇”的主体——工业互联网,在中国的发展尚不足十年。任何一个新物种的诞生都需要完整走完“概念层、产品端、产业化”三个阶段才算是彻底成熟,工业元宇宙也是如此。随着工业元宇宙相关技术的逐步成熟,对于连接进入系统的主体、内容将会越来越多。相关机构表示,2020年,我国工业互联网核心产业经济增加值总体规模达到6520亿元,2025年预计将达到16224亿元。工业元宇宙作为工业互联网更高级的形态,可以在工业互联网市场持续发力和渗透。TrendForce集邦咨询数据显示,工业元宇宙将催动全球智能制造市场规模于2025年达5400亿美元,2021至2025年复合成长率达15.35%。工业元宇宙的未来固然是明亮的,但很多人依然想知道:工业元宇宙究竟给中国制造业带来什么改变?排除掉元宇宙概念带来的虚火,工业元宇宙是否真能扛起制造业弯道超车的大旗?从工业互联网到工业元宇宙,是“扯虎皮拉大旗”,还是“顺利交棒”?工业元宇宙带来了什么?工业元宇宙的范畴远比工业互联网宽泛,两者之间有很大区别。工业互联网是工业元宇宙的一部分,更多扮演基础设施的角色,强调物理硬件和系统的联动,主要负责物理现实世界的打通。而工业元宇宙,还要进一步结合5G、AR、VR、AI计算机视觉、区块链等技术,按照元宇宙的规则重新整合。比如在二维互联网世界中,工厂操作人员只能通过二维的数字大屏来观测虚拟的工厂,需要鼠标点击设备、工位等才能查看实时状态。而在工业元宇宙中,理想情况下,操作人员只需要带上VR/AR设备,便能进入到虚拟世界的工厂中,不仅体验更逼真,而且信息传输也更及时,直接输入指令,就可以知道目标信息。宝马汽车曾用英伟达Omniverse平台来模拟完整的工厂环境,在虚拟工厂里,生产线、原材料、产品一一对应,甚至连物理规则都有严格设定。每辆车大小10GB左右,一个系统可同时模拟300辆车的生产过程。数字工厂让全球工程师、设计师、专家等融合到一个场景中协作,共同从事产品规划、设计、模拟等工作。无独有偶,意识到工业元宇宙价值的企业不止一个。此前,微软宣布,川崎重工已成为其工业元宇宙业务的新客户。川崎重工计划让车间工人佩戴微软HoloLens头戴设备来辅助生产、维修和供应链管理。据悉,目前微软的工业元宇宙已有亨氏和波音两家重要客户。更加值得注意的是,工业元宇宙更大的意义还在于为工业互联网中被“卡脖子”的基础软件、工业设备提供更高效率、低成本的解法。以芯片为例,一位从事建模的业内人员曾表示:“古时候开个铁匠铺,哪里放锅炉,哪里放铁砧,影响不大,因为改错的成本很低。现在做一个芯片生产车间,随便一个小改动,现实环境里就是几亿元的投入。”但若能在虚拟世界中模拟产品设计、规划、生产、优化的全生命周期活动,就能避免在现实世界中实打实地投入这些成本。且等到在虚拟世界中将其余问题解决后,现实世界工厂能够只负责生产,这一过程大大加快了产品设计迭代的速度。基于此,2022年6月,西门子表示继续与英伟达合作,将旗下Siemens Xcelerator平台与NVIDIA Omniverse平台结合,创建一个工业元宇宙,降低工厂、建筑物的运营成本,并加快新产品设计的速度。而虚拟数字化工厂的搭建都离不开工业元宇宙底层技术支撑。工业元宇宙底层技术亿欧参与撰写的《元宇宙与碳中和》将元宇宙技术支撑分为六大底层技术:物联网技术、区块链技术、交互技术、电子游戏技术、人工智能技术、网络及运算技术。这些技术融合到极致,将会打造出一个三维的、完全平行于现实社会的虚拟世界,将现实搬上虚拟世界将只是元宇宙的第一步。根据《2022中国工业元宇宙产业研究报告》,工业元宇宙底层技术将分批次爆发,2030年以后工业元宇宙有望进入雏形阶段:底层技术突破(2022-2027);产业跃升变革(2027-2032);工业元宇宙雏形(2032-2042)。具体为:MR技术群:VR/AR/MR和全息投影技术在工业场景实现规模化落地,20%的生产一线员工可以熟练掌握如何借助新型头盔提高工作效率。算力技术群:性能计算机、智能超算中心、边缘计算中心等实现低成本扩张,运算量约为2022年的500-800倍,且能保证高并发实时运算需求。数字孪生技术群:跨企业、跨行业的数字孪生术语、架构和模型等相关标准成熟且落地,从产品到设备、产线、工厂实现全要素数字孪生,且与物联网实时数据联动。AIoT技术群:在边缘智能计算优化的基础上,标准化、低成本的工业大数据解决方案实现推广复制。区块链:一方面,区块链性能不足核心技术瓶颈得以突破,另一方面,区块链技术不断适配工业分布式协作场景,工业元宇宙经济体系初步建立。计算机图形学:计算机图形学技术与行业Know-how相结合实现深度融合,物联网感知层数据借助3D建模软件等转化为海量实时的3D可视化内容。工业元宇宙场景中,虚拟信息和现实信息难以完全分离,呈现“实中有虚、虚中带实”的特点。据此,亿欧智库认为,考虑到场景需求相关性和设备替换成本,3至5年内,MR设备是最适合工业元宇宙的交互终端,当然不排除部分场景中VR、AR设备渗透率更高。目前,MR硬件和软件都已有相对成熟的产品和落地案例,未来要在工业元宇宙中实现更大规模应用,技术改进方向主要包括视场角、光学显示、人机交互,以及提高设备稳定性、安全性、降低硬件成本以适应工业场景特点等。此外,算力是工业元宇宙运行的基础,支撑着数字资产运维、虚拟内容创作、用户体验等一切行为,算力技术成熟阶段能满足工业元宇宙设备无限量接入、时延趋近于零的要求。中国工程院院士刘韵洁在2022年全球6G技术大会上表示,元宇宙相关技术的实现需要依靠超强算力,AR/VR、区块链、Al分别需达到3900EFLPOS、5500EFLPOS,以及6000EFLPOS级别算力,以提供连续长周期、突发短周期智能服务。亿欧智库估算,全球算力规模已基本满足元宇宙0.9的运行需求,从中国各行业算力应用分布来看,制造业算力占比仅4%,主要因为中国制造业整体数字化转型成熟度较低,企业缺乏动力自建算力,因此,短期内发展工业元宇宙还需要普惠型公共算力基础设施的支持。尾声实际上,元宇宙在很长一段时间内都是处于概念阶段。业界普遍预计,相关技术至少还需要10到20年的积累才能逐渐实现元宇宙产业雏形。中信证券都无奈表示,“当前时间点很难给出元宇宙的短期受益投资标的”。这也让很多人对工业元宇宙也持有保留意见,但在众人观望的同时,并不妨碍头部企业“以身试险”。2020年以来,多家公司涉足并持续深入布局工业元宇宙,当前国内不少企业正在向智能制造靠拢,高度依靠全自动化生产线生产的手机行业是其中的典型之一。比如小米智能工厂一期已经下线生产,二期工厂也将预计2023年底开始投入生产。此外,国内汽车厂商吉利汽车从新车设计、工艺开发、试产验证等都已大量使用赛博物理系统,大大缩减了新车研制的周期。亿欧智库表示,未来1-3年,工厂三维可视化场景和跨空间多人协作类场景需要重点把握,场景痛点将驱动技术持续突破。其中,三维可视化可以实现信息的高效精准传递,使更多生产一线员工接触到工业数据,并且更加直观地了解隐性数据,快速分辨出“有用的”和“没用的”数据,促进数据有效利用。此外,疫情因素催化下,大批工业企业被迫停工,远程协作逐渐成为刚需,员工借助XR眼镜解放双手,在虚拟场景中进行沉浸式协助有望成为效率最高、效果最好的工作方式之一。$谷歌(GOOG)$  $微美全息(WIMI)$  $英伟达(NVDA)$ 
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      微美全息
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      微美全息科学院:沉浸式虚拟现实技术在地球科学中的应用

      近年来,随着科学技术的发展,地球科学领域的各种测量和模拟数据呈爆炸式增长,对数据的可视化和实时分析也提出了新的挑战,传统的二维可视化方法已经不能充分满足地球科学的科研和教学需求。新一代沉浸式虚拟现实技术使观察者能够直观地观察和分析三维地球的科学数据,并与数据进行交互,实现沉浸式地实时分析或远程虚拟野外考察,这将帮助地球科学领域的研究人员更快更准确地理解三维地球科学数据.同时虚拟现实技术也能促进新的科学发现的产生,并能够帮助地球科学的成果在大众中的科普推广。目前已经有不少学者进行了相关的探索,并取得了一系列的重要成果.作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们回顾了过去几十年沉浸式虚拟现实技术的基本原理和在地球科学领域的各种具体应用方式,讨论了该技术在地球科学领域的优势与前景,以及进一步拓展应用水平还需要解决的相关问题。地球科学的相关研究不断产生大量新的科学数据分析需求,首先,地球科学的研究领域十分广泛,不仅涉及地球整体系统的研究,广义上,还包括对太阳系中其他天体的相关研究,这些数据往往分布于三维空间,甚至是随时间演化的四维数据;其次,地球科学的研究方法也很多,包括了数学、物理、化学、生物、计算机等分析方法.数据来源的多种多样以及仪器设备和技术的快速发展,导致了数据量正呈指数级增长;最后,地球科学研究重视野外实地考察工作,很多野外考察点或是由于地处偏远很难到达,或是由于危险而无法到达,这使得实地分析数据变得十分困难。所以,对大体量的复杂地球科学数据进行可视化十分重要,传统的二维显示方法要求研究者在大脑中将一系列相关的二维图像数据转化为三维结构,这给地球科学的研究带来很大不便,也会影响研究结果的准确性,因此对三维数据体进行实时沉浸式分析是地球科学领域重要的研究方向。近年来,沉浸式虚拟现实技术快速发展,在军事、医学、工业和教育文化等领域的应用都得到了深入的研究并取得了一系列的重要进展。针对地球科学研究领域,沉浸式虚拟现实技术也提供了全新的可视化工具,为地球科学数据的可视化提供了更大的空间、更多的维度和更直观的体验,能够大幅提升地球科学家的科研效率和数据分析的准确性。特别的,通过沉浸式虚拟现实技术能够实现虚拟地质考察.结合数据可视化重构技术,研究者不仅能在实验室中直接观察地球表面偏远危险区域的地形地貌,甚至可以针对月球和火星等天体的表面地质地貌进行身临其境般的科学考察和分析,这为地球科学实现新的科学发现提供了全新的研究手段。目前,沉浸式虚拟现实技术在地球科学研究领域已经得到了一定的应用。本文首先介绍沉浸式虚拟现实技术的特点和地球科学研究的相关领域,然后对近些年该技术在地球科学各个领域的具体应用进行综合比较和分析,进而总结出沉浸式虚拟现实技术应用于地球科学领域的优势、目前尚存在的问题以及未来的发展方向。1.沉浸式虚拟现实技术在地球科学中的应用沉浸式虚拟现实技术能够打破时间和空间的限制,为地球科学的研究提供更广泛的空间、更多的维度和更直观的体验,地球科学家们已经针对该技术的具体应用方式开展了广泛的科研工作.沉浸式虚拟现实技术对地球科学的应用主要存在于两个领域。第一个应用领域是地质地貌的精细重建和虚拟地质考察。野外实地考察工作对于地球科学家十分重要,是认识地球系统演化的主要手段之一。但是,一方面,很多野外考察点地处偏远很难到达,比如沙漠、戈壁、南北极等区域;或者由于危险几乎无法到达,比如活火山、深海等区域。另一方面,行星科学的发展使得测量与重建其他行星的地表地质成为可能,如火星等。虚拟现实技术能够在虚拟空间精细重建通过各种观测方式得到的地表地质和演化过程,使得地球科学家们能够对其进行沉浸式分析,大大拓展了野外考察的地域范围和时间范围,对于推动地球科学的进步具有重要意义。第二个应用领域是海量数据的三维分析。地球科学的数据类型多种多样,如:地形高程数据、卫星图像、二维场数据(如重力场、磁场、放射性、电阻率、化学成分、热流等)、三维的物质属性数据(如层析成像)、探地雷达数据、测井数据、点云数据等。随着仪器设备和研究技术的发展,展示三维空间随时间演化的数据量呈指数级增长,对大体量的复杂数据进行可视化分析变得尤为重要。目前常用的数据分析主要基于二维的计算机平面显示器,方法包括等值面法、体积渲染法、切片法等。这些可视化方法通常要求地球科学家从二维图像中获取信息,在大脑中将这些信息转化成三维结构,以此来分析和解释科学数据。这样的过程需要优秀的空间思维能力和丰富的科研经验,才能够在头脑中将很多相关联的二维图像数据合成三维的数据体,否则容易忽略掉数据在三维空间的特征。即使是经验丰富的地球科学家,也需要花费很大一部分时间来解析这些复杂的多维度的地球科学数据,对于初入地学科研领域的学生和爱好者来说更是十分困难。因此,使用沉浸式虚拟现实技术直观地观察、分析和解释三维地球科学数据具有广泛的应用前景,对于准确理解数据蕴含的科学价值起到十分重要的作用。2.地质地貌的精细重建和虚拟地质考察典型的地学三维数据包括地表地质地形数据和地球内部结构数据等。地表地质地形数据展示了地表的实际形态,是地球科学数据的基本数据类型。近年来随着科学技术的发展,基于遥感和地基测量获取的随时间演化的地表特征数据大幅增加,传统的分析方法是地球科学家通过分析地质剖面、等值线图、伪3D图像等数据来研究地表的特征,这些方法要求科学家有丰富的经验和良好的空间思维能力。而通过虚拟现实技术结合地表数据,科学家可以在3D虚拟现实系统中重构出准确的、具有科学意义的地质场景,再结合特定的工具,直观地观察和分析数据的特征。目前已经有很多地球科学家采用沉浸式虚拟现实技术来观察分析地表数据。Kinsland等使用3D虚拟现实系统对墨西哥尤卡坦半岛的Chicxulub撞击坑如图1所示。和美国路易斯安那州的Vermilion河口地形进行可视化,并进行沉浸式的观察与分析。如果使用传统的剖面、等值线方法,他们往往需要数周的时间来解释这些数据,但是在虚拟现实环境中只需要几个小时就能漫游整个数据空间,并且直观的3D观测也能够带来不同的灵感,激发科学创新思维。图1撞击坑结构在LITE设备上的显示所以他们预测随着3D虚拟现实显示系统更加普及,将会有更多的地球科学家利用3D虚拟现实技术来解释地质或地球物理数据。虚拟技术可数据进行可视化分析,大大压缩了实地考察构建地图所需的时间,能够针对地震灾害实行快速的科学响应。如图2所示,科学家开发了一套虚拟现实可视化流程来研究、分析和展示地球物理学数据,在虚拟现实中可以有更大的显示空间,而且可以将数据的相关信息显示在任意位置的平面上而对数据观察本身不造成干扰,这说明虚拟现实系统具有很好的易用性,可以帮助科研人员提高效率。图2丰富的马里亚纳海沟数据信息显示近些年无人机技术不断成熟,通过无人机按设定路线飞行,获取一系列地表图像,然后采用适宜的算法将图像数据转化为地表高程数据,正在被越来越多的科学家用来获取局部的地表数据。首先,基于该种方法重构的数字高程数据,发布了一个沉浸式虚拟现实平台,并根据数据构建虚拟现实场景,搭建了虚拟地质观测点。这种在实验室中重建的地质观测点,可以拓展目标区域的时空限制,使得科学家可以在方便的时间对任何区域进行虚拟实地研究。其次,地震灾害造成的地表断层对于灾害分析十分重要,但是其可观测时间往往都很短暂。结合3D虚拟现实系统实现了对地震造成的断层滑移进行精确且可重复的测量,有效避免了地震造成的地表断层的细节特征由于风化或修复作用而快速衰减的问题。最后,直接的野外露头观察和实地数据采集对活动火山的研究十分重要,然而活火山附近复杂的地质环境和危险的火山活动使得很多露头都很难到达,同时传统的卫星遥感和飞机测量都很昂贵,分辨率也很难达到要求,特别是对于火山周围垂直的悬崖地区。利用无人机获取的图像信息构建真实的三维数据,然后通过3D虚拟现实技术搭建火山地质场景,实现在虚拟场景中观测一些难以进行实地考察的地质露头,这项技术在火山的研究、教学和科普中发挥了十分重要的作用。除了对地球表面区域的实地考察和分析,通过卫星获取的其他天体的数据,在沉浸式虚拟现实环境中同样可以实现对其他天体的虚拟地质考察。进行天体数据的可视化,使用卫星图像和高分辨率数字高程数据(DTM)重构了火星场景能够实现对火星表面的虚拟地质观测和分析。综上,通过卫星遥感、无人机等技术可以高效地获取地表地质地貌的特征数据,构建高质量的虚拟地质场景,之后通过沉浸式虚拟现实技术随时进行模拟现场的考察和分析工作。这种技术一方面大大降低了地质考察研究的成本和扩大了空间可及性,另一方面也使得非专业人员能够方便地观察与体验各种复杂地质工作的过程,激发大众对地球科学的兴趣,促进地球科学知识的普及。2.1地球内部结构和演化数据的三维分析地球内部的三维结构和演化是地球科学研究的重要领域。三维的地球科学数据快速增加,使得未来地球科学的研究需要更多地面向三维空间的联系、复杂的空间结构和多种尺度的演化过程,而传统的二维平面分析方式不足以满足相关科研的需求。沉浸式虚拟现实技术提供了直接观察三维数据的工具,能够帮助地球科学家更好地分析和解释多个物理场相互叠加的复杂三维数据,从而更准确地理解地球内部结构和演化特征。对于深度较浅的地球内部区域能够通过测井等方法进行原位测量得到结构数据并进行分析。在3D虚拟现实环境中,他们可以将三维地表地形和测井数据同时显示,观察者可以使用手持设备控制缩放,穿透通过各个测井,观察这些井在三维空间中可能存在的相互关系。这种技术使得测井数据与地形之间、测井之间的关系能够被直观地观察和分析,帮助科学家更快更准确地认识到这些特征之间的三维联系。地球半径接近6400 km,对于更深部的结构,科学家无法到达地球内部进行原位测量和观测,而主要是通过地震、地电、地磁等数据反演出地下结构的物理属性,并做进一步地分析和解释。比如,地球科学家通过地震数据来识别板块边界,研究俯冲带的特征。随着数据量的增大和认识的不断深入,科学家们开始认识到俯冲板块的形态沿走向和深度都存在复杂的变化,因此充分认识板块的三维形态是理解上覆板块变形和下部地幔对流模式的关键。如图3所示,全球俯冲带系统的三维结构模型,将俯冲带系统的解释研究工作从二维平面图像转移到了三维空间,进而通过可交互的3D虚拟现实技术实现在地球内部数据点阵中的漫游和分析。这大幅提升了对俯冲板块形态的认识,比如俯冲板块的倾角随深度的变化、不同板块之间的交叉和堆叠、板块空洞等,有效提高了科学家对地球内部结构的研究水平。图3在交互式3D虚拟现实系统中使用Show Earth Model的例子随着高性能计算机的发展,借助超级计算机和并行算法,科学家可以通过数值模拟的方法对地球内部的动力学过程进行三维定量的研究,但是大尺度三维数值模拟的数据量巨大,为三维可视化带来了不小的挑战。2.2先进交互方式的引入交互,即输入和输出,是虚拟现实系统的重要组成部分。为了更好地实现沉浸式的体验和分析,将先进的虚拟现实交互方式引入地球科学研究十分必要。虚拟现实系统中的输入大致可以分为两类:手动操作和自动捕捉操作。手动操作是指通过键盘、鼠标、摇杆等通用设备和定制操控设备进行手动输入,这一类输入方式目前比较成熟,输入准确;自动捕捉是指通过陀螺仪、加速度计、摄像头、麦克风等传感器对头部、手、眼睛、身体、声音、位置等信息进行自动捕捉,并结合算法自动识别交互,这一类输入方式更接近人类的自然习惯,几乎不需要学习即可上手,但是目前准确性还不够好。虚拟现实系统的输出主要针对人类的视觉、听觉、嗅觉、触觉和味觉,所以目前常见的沉浸式虚拟现实设备HMD和CAVE也以视觉和听觉输出为主,而在地球科学中的应用更是以视觉为主。针对不同的应用场景,相应的交互方式也会有所区别。在地球科学的研究中,科学家往往关注的是在大范围地质场景中的穿梭,以及对距离、倾角、走向、面积、体积等特性的测量。按照操作对象的不同,交互可以大致分为三类:对观察者自身的操作,对场景中物体(可视化数据等)的操作和对3D交互界面的操作。对观察者自身的操作即观察者可以通过自己身体的自然移动(头部转动和走动等)对场景进行直观地探索,这种交互方式目前的沉浸式虚拟现实设备大多都能提供。在此基础上,使用手柄等输入设备直接控制场景移动,可以扩大观察者的观测范围。对场景中物体的操作即观察者使用输入设备对场景中的物体进行操作。对3D交互界面的操作能极大地丰富虚拟现实系统的功能,观察者可以通过操作界面选取所显示的数据类型、探索模式、测量工具等,此外,3D交互界面还可以作为显示屏用来显示各种辅助资料信息等。目前,虚拟现实系统的交互方式还都比较初级,但是相比传统的2D显示方法,沉浸式虚拟现实交互分析在地球科学中已经体现出强大的空间显示和分析能力,能够帮助科学家更加有效地与地球科学数据进行交互,并且运用相应的工具进行定性和定量的分析。3.讨论与结论3.1虚拟现实技术在地学领域的积极作用(1)沉浸式虚拟现实技术应用于虚拟地质考察能够打破时间、空间对实地野外考察的限制。在沉浸式虚拟现实系统中可以对精细构建的三维地质地貌进行随时和反复观测。对于活火山口、海底洋中脊、月球、火星这样难以到达的高风险区域,也都可以通过沉浸式虚拟现实技术进行虚拟实地考察,具有节省成本和提高安全性等一系列优势。(2)三维的地球科学数据在虚拟现实环境中能够被直观地可视化,地球科学家可以穿梭于数据之中,深入地观察三维的结构特征,避免了传统方法中2D图像到3D结构的转化过程,大大提升了信息获取的效率,从而帮助科学家更加高效准确地分析和解释地球科学数据。(3)在虚拟现实环境中能够直接操作三维数据,这样的交互方式更贴近人们的自然感官,相比传统的专业性强的工具更易上手,也更能发挥观察者的主观能动性,提升创新能力。(4)虚拟现实技术不仅对地球科学的科研工作有很大帮助,也能够帮助刚进入地球科学专业的学生和对地球科学感兴趣的大众直观地理解地球科学数据,激发普通群众了解地球科学的兴趣,助力地球科学的教育和科普工作。3.2需要解决的问题(1)目前主流消费级虚拟现实头盔,在首次使用时都需要完成手柄配对、定位器校准、虚拟边界设定等一系列配置,相较于传统桌面显示器的即插即用,这往往会让很多科学家觉得烦琐,从而阻碍他们使用。(2)虽然现在虚拟现实设备的显示质量大幅提升,但是眩晕的问题依旧存在,尤其是对部分敏感人群,这关乎虚拟现实设备用户使用时长的问题,需要从软件和硬件两个方面共同推进解决。(3)目前的虚拟现实系统还需要更友好更方便的交互方式。目前在虚拟现实系统中能够供地球科学家使用的工具并不多,需要开发更多合适的工具。这一方面可以提高用户在虚拟现实环境中的使用效率,另一方面也能够吸引更多的人来使用虚拟现实系统。(4)传统的平面媒体是学术成果发表的主要平台,随着沉浸式虚拟现实技术的不断普及,学术期刊等媒介也要顺应趋势,结合自身特点作出改进。首先可以采用传统的桌面显示器或移动端显示设备(手机、平板等)开发出可交互式的3D可视化内容,培养科研工作者使用虚拟现实系统的习惯,并逐步形成虚拟现实内容的制作流程,推动沉浸式虚拟现实技术在学术成果传播领域中的应用。3.3结论和展望本文总结了近年来沉浸式虚拟现实技术在地球科学领域的具体应用并讨论了其优势和存在的问题。在地质地貌的精细重建和虚拟地质考察领域,沉浸式虚拟现实技术让地球科学家们能沉浸式地分析地表地质和演化过程,不仅大大降低了野外考察的成本和危险性,而且拓展了野外考察的地域范围和时间范围。在地球内部结构和演化数据的三维分析领域,地球科学家们使用沉浸式虚拟现实技术能够直接观察、分析和解释复杂的三维数据,从而更准确地理解地球内部结构和演化特征。除了在科研领域发挥的重要作用之外,沉浸式虚拟现实技术还能够推动地球科学的教育和科普工作,帮助普通群众了解地球科学知识。但是,沉浸式虚拟现实技术目前还存在硬件成本较高、使用过程较烦琐、软件工具不完善等问题,需要不断地提升软件和硬件的水平,以此提供更好的沉浸式体验和交互方式,这样才能推动沉浸式虚拟现实技术更好地应用于地球科学领域。虚拟现实技术被认为将会成为未来主流的显示技术,广泛地应用到各个领域。沉浸式虚拟现实技术未来的发展方向首先是需要通过硬件和软件的提升来增强沉浸式的体验效果、提高系统的可交互性以及易用性,以此来吸引更多的用户;其次是通过互联网的连接来突破空间的限制,实现在虚拟现实环境中开展学术交流、举办学术会议等活动,这样能够促进科研成果的广泛交流;最后,对于地球科学的研究者来说,还需要开发出更多在虚拟现实场景中使用的地球科学研究工具,以此来推动地球科学的研究工作。随着低成本高质量的虚拟现实设备不断问世,虚拟现实技术的沉浸式体验和可交互性必将吸引越来越多的地球科学家使用其进行科研和教学工作,使得沉浸式虚拟现实技术在地球科学领域发挥越来越重要的作用。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,曾经主研的科研项目包括山东科技大学菁英计划的《基于VR/AR技术的复杂机械产品设计变更管理研究》、重庆大学汽车协同创新中心重点项目《VR/AR技术在汽车消费行为偏好挖掘中的应用及关键技术》及其他多项国家自然科学基金项目,也曾参与发表多篇期刊论文。刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,香港理工大学研究员,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室合现实技术研修班学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得ICRCA-2018机器人EI国际会议"最佳论文奖"。杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,华盛顿大学电子工程学院联合培养博士,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI论文6篇,中文核心1篇,申请专利4项。李维娜,2017年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017年8月去了新加坡的Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息(compressive digital holography)的博士后工作,2018年11月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部,在以前工作的基础上把数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对U型网络(U-net)的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文5篇,以第二作者发表的高水平论文2篇。曲晓峰,香港理工大学博士,现任清华大学深圳研究生院博士后,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$微美全息(WIMI)$ 微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
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      微美全息
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      06-30

      微美全息科学院:基于AR的数字化博物馆平台研究

      元宇宙概念的提出,给人们描绘了一个平行于现实世界的在线虚拟世界。依靠设备的革新进入一个基于现实世界的但与现实形成强烈反差的虚拟世界,获得超越现实的沉浸感体验,这给多个行业带来了更多的便利。针对传统博物馆展览存在时空方面限制的不足,作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们提出了将文化旅游、科技手段与商业模式融为一体,重点围绕AR、逆向建模、增强现实跟踪注册技术等,充分挖掘地区文化旅游资源主题精髓,打造精品数字工程,实现面向特色文化旅游的数字时代历史博物馆交互体验系统研发,搭建基于AR的数字化博物馆平台。通过落地实施的各项成果,表明基于AR的数字化博物馆平台能够有效增强博物馆展陈的社会功能与艺术价值,使参观者获得丰富的观览体验,对促进“互联网+中华文明”行动计划的实施与发展有着重要意义。1.概述随着社会变迁,保护珍贵文物进而传承历史文化显得尤为重要,但特定时期历史文物由于受人为破坏与自然侵蚀影响难以展现全貌,如何描述与测绘文物已成为现阶段所要研究的重要问题。博物馆既肩负着对自然及文化遗产进行收藏、研究、保护的工作职责,又承担着向群众展览展示藏品的工作职责。因此,利用数字技术手段对博物馆藏品的相关资料信息进行数字化、信息化是当今互联网时代博物馆发展的趋势与方向。增强现实技术将真实环境、物体与虚拟场景三者密切联系起来,使用户能够在虚拟三维空间中有效同步地获得沉浸式的交互体验。AR关键技术包括空间定位、图像识别、物联网与传感器、移动计算等,其基本工作原理是先对真实场景中的标记物利用智能设备内置的摄像头进行识别并对目标的运动进行跟踪,然后将虚拟信息(如图像、文字、三维动画)和现实场景利用空间定位技术进精确的三维配准,并将虚实结合的信息通过3D眼镜、HTC VIVE等显示设备进行展示,从而实现人机交互。利用高光谱成像仪在可见光到短波红外范围内连续遥感成像的技术,为文物的量化保护和修复提供了帮助;通过5G+AR文物修复助手将5G和AR技术相结合应用于文物保护修复;以三维扫描技术为手段处理珍贵文物的相关数据,通过建模为复原文物提供依据,助力博物馆文物保护工作。上述研究打破了传统文物保护时空、方式方面的局限性,但要让博物馆的社会性特征与教育性特征发挥得愈加明显,必须要从博物馆观众的角度出发,从认知、体验、互动等多方面更多地开发与创新数字化技术的具体应用。结合新一代人工智能中AR技术沉浸感强、交互性好的优势,通过数字新媒体技术,针对兰州市博物馆文物保护需求,研究设计并实现基于AR技术的数字化博物馆平台。该平台从移动终端获取兰州市博物馆内展示文物的相关信息和典故,在终端设备通过图像、视频等形式演绎,实现科技化、创新性的“数字化历史博物馆”。2.平台架构研发平台主要依托于大数据云平台,通过对兰州市博物馆文物进行数据资源采集(包括文物本体信息采集、数据信息整理分析等),利用增强现实、逆向建模、跟踪注册等数字化技术进行数字化还原,从而实现互联网时代历史文化的数字科技化,用户可以通过手机、平板、HTC VIVE设备、全息设备等各种系统平台完成相关文字、图片、音频等交互操作,获得沉浸式、实时交互、智能互动等优质体验。基于AR技术的数字化博物馆平台架构如图1所示。图1 平台架构3. 关键技术3.1数据获取逆向建模的首要环节是进行数据获取,获取数据的精度、完整性对逆向建模有重要影响。数据采集设备的扫描方法按是否与被测物体接触分为接触式扫描和非接触式扫描。该项目因涉及马家窑、石岭下、半山、马厂、辛店5个类型的彩陶器物,根据文物保护要求,此项目实施只能采用非接触式扫描的方式,以减少对文物的损伤。数据获取模块有设备、预览、采集、记录、停止5个操作部分。设备用于判断扫描仪和电脑是否正确连接,从而实现扫描仪与软件之间的数据交换。预览用于确定扫描仪与被测物体近距离扫描范围最大峰值,以备固定扫描仪。采集用于对被测物体进行激光扫描。记录用于实时保存获取到的被测物体的扫描数据。停止在被测物体获取数据缺失、数据扫描完成暂停数据采集时使用。3.2数据分割Artec Space Spider三维扫描仪能更准确地捕捉到文物的表面纹理细节,但相应地会产生大量的点云数据(以30cm高的陶器为例,产生的原始数据大小约为3GB)。从Artec Studio 8 Professional软件开始,Artec 3D扫描仪使用的扫描和自动跟踪的算法中加入了对用户的人性化功能设定。Artec 3D扫描仪配备了彩色相机,若用户不想花太多时间调整算法的设置,一般情况下使用几何+纹理跟踪算法完全可以满足逆向建模项目中的使用。通过Artec 3D扫描仪获取到大量散乱数据。首先,需要将特征点一样的多边形数据进行曲面集合文件合并;然后,通过多个曲面集合文件重建曲面特征模型。点云数据拼接关系的表示方法为:分析获取到的被测量数据,将获取到的同特征多边形数据进行分类整理,从而得到曲面模型数据。判断每个曲面集合文件所在的坐标位置,并将生成的曲面集合文件序号按分类进行顺序排列,如图2所示。图2散乱点云集合文件关系的表示通过软件提供的1点拼接和n点拼接两种算法来处理大量散乱数据。1点拼接将两片局部点云数据进行调整,保证其大致在同一个视角之内,接下来将重合部分的1个共同特征点选中来实现拼接;n点拼接至少需要3个共同特征点,基于数据不在空间内同一直线上的3个点相匹配的原理来实现。在使用手动拼接过程中,将物体的两片局部点云数据进行选中,调整使其位姿一致,选中n个公共特征点拼合成两片局部点云数据,拼合完成之后把其拟合为一个整体。若存在其他片点云,将其拆解与之前拼合的整体点云进行两两拼接,从而实现将n片局部点云数据拼接成一个完整的数据模型。3.3数据预处理进行逆向工程时,在完成被测物体模型扫描后将点云预处理放在首位。因为在实际应用中数据按这种方式预处理后会出现数据丢失现象,所以在平台搭建过程中第一步进行了数据分割,接着才是数据预处理。在数据采集中,由于环境因素或人为因素的原因,导致数据的误差生成,点云数据存在噪点,导致被测物体模型曲面重构不够理想,建模质量受光滑性、精度等影响,因此三维曲面模型重建前关键是去除多余的噪点。有些被测物体的形状过于复杂,在扫描时死角无法扫描导致数据缺失,因此必须修补扫描数据。为提高扫描精度,需要对扫描过的大量点云数据的冗余数据进行精简处理。若将被测量物体的数据信息不能一次全部扫描,就需进行多角度、多次数扫描,再对点云数据进行拼接,最终形成完整物体的表面点云数据。对初始扫描数据进行去除非连接项、去除体外噪点、采样等一系列的预处理,从而得到高质量的点云或多边形对象。3.4曲面重构点多边形数据模型经过表面光滑及优化等处理后,得到光滑的、完整的多边形模型,并将错误的三角面片消除,提高后续拟合曲面的质量。通过对模型数据进行噪点清除、钉状物删除、多边形模型多余三角面片删除、填充内外孔或者拟合孔、自动修复相交区域、消除重叠三角形以及合并多边形对象,并使用布尔运算等步骤进行数据处理,最后通过修改边界(对边界进行编辑、松弛、直线化、细分、延伸、投影、创建新边界等处理)进行模型的曲面重构。4.平台设计4.1平面文物图像数据采集多光谱图像超高分辨率微距采集系统具有非常高的分辨率,其精度可达100亿像素以上,能够采集大幅面古代字画、美术典藏品、大幅面地图及3D物体等,它具有精度高、速度快、可采集大尺幅壁画等特点。以全自动的采集方式,通过光源与镜头的相互配合并利用数码相机可以改变光线强弱、光线角度及镜头光圈等特点,进而去克服平台扫描仪滚筒电分机的缺点(如扫描繁琐、适应原稿的种类能力不强、扫描幅面受限、拍摄时过分依赖环境光源、无法将原稿中所有材质精确还原并且存在尺寸畸变),多光谱图像高分辨率微距采集系统把传统扫描仪与数码相机的优点选择性的结合起来,并且为馆藏文物的大数据应用奠定良好的技术基础。采集系统利用现代控制技术,变常规固定式滤片为可选择性多光谱截止滤片,实现了多光谱图像获取,创新性的采用了支点寻根定位技术,可进行平面大尺幅及微距和立体文物的超高精度图像的全方位数字化采集。采集系统为文史资料的大数据获取提供技术解决方案,采集精度可达每平方米超百亿像素,满足文物材质、结构、病害无损检测和多参数同时分析的需求,为文物数字化数据存储、价值认知、鉴定、病害分析、保护修复效果评价提供高效、无损分析手段。4.2 数据库设计通过准确了解和分析用户需求,对进入兰州市博物馆藏品数据库的信息进行统计、查询和知识整合,进行数据库概念结构设计,并将保护、研究和管理藏品的信息不断积累,形成藏品的“生命档案”,后期根据需求进行数据库的运行和维护。在此基础上完成了1套兰州市博物馆数据库建设标准,数据库设计流程如图3所示。图3数据库设计流程4.3平台子系统功能模块设计平台主要包括3个子系统:(1)博物馆增强现实导览系统。通过增强现实(AR)技术,搭建基于移动终端的展示平台,增加文物展品的拓展内容,用“图文+视频+虚拟动画”的方式使文物变得鲜活起来,打破时间、空间和平面展墙载体的限制,营造自然的混合式体验。平台研发过程中充分利用图像、音频、三维虚拟场景、全景互动等数字化内容及成果,以加强参观者观赏、学习、娱乐为出发点,为其提供沉浸式的交互体验。(2)虚拟博物馆示范。博物馆VR交互体验系统包括4个部分, 分别是场景漫游模块、场景交互模块、虚拟导游模块以及寓教于乐的故事模块。整套系统能够让用户在逼真的虚拟场景中身临其境,用户通过环境交互及听故事的方式了解文化历史。(3)馆藏文物全息展示系统。在兰州市博物馆东、西展厅中配备了两套全息成像系统,该系统基于立体投射镜成像原理,通过立体成像仪的处理,将获得的视频数据通过全息装置悬浮呈现在投射空间中。5.结语根据博物馆的研究内容及需求,研发了基于AR技术的数字化博物馆平台,此平台适用于博物馆参观人群,可定制业务模式推广至文化景区、大型游客集散中心等高密度旅游人群的场所,以“AR+旅游”模式提高游客参与性,提升旅游附加值。兰州市博物馆投入使用情况表明,该平台将历史文化与新兴信息科技交汇,使得体验者拥有强烈的参与感,该平台智能高效、与时俱进、真实可互动,可为同类的AR系统平台研发提供参考。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,曾经主研的科研项目包括山东科技大学菁英计划的《基于VR/AR技术的复杂机械产品设计变更管理研究》、重庆大学汽车协同创新中心重点项目《VR/AR技术在汽车消费行为偏好挖掘中的应用及关键技术》及其他多项国家自然科学基金项目,也曾参与发表多篇期刊论文。刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,香港理工大学研究员,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室合现实技术研修班学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得ICRCA-2018机器人EI国际会议"最佳论文奖"。 张鑫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究硬件电路前后仿真,并进行实际的芯片设计工作,有丰富的整套流流程的经验,如集成电路设计、性能仿真、版图设计、版图验证、前后仿真、流片及封装测试等。曾参与过多项国家自然科学基金项目,发表多篇相关学术论文,多次参加相关领域的学术会议。洪岳,瑞典乌普萨拉大学工程科学学院博士,现为深圳大学全息计算机技术、光电通信技术助理教授。研究方向包括全息计算机科学、半导体光电、自动化与信息工程、通信系统等等。曾参与发表相关研究领域的多篇期刊论文和会议论文。张伟略,昆士兰科技大学博士,研究方向主要有沉浸式现场娱乐,跨文化研究、用户体验、本地化策略、沉浸式戏剧等等,其拥有众多光路设计作品,曾获2014上海青年创意基金相关奖项。王璨,哈尔滨工业大学电气工程博士,德国慕尼黑工业大学,电力电子与电力传动研究所,联合培养博士。研究领域有电力电子工业VR技术应用、新一代全息孪生工厂技术、工业4.0等。曾参与国家自然科学基金委联合基金重点支持项目、国家自然科学基金委青年项目、广东省自然科学基金委面上项目等。发表了多篇相关领域的期刊论文,联合取得相关专利3项。刘艺涛,新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院博士,曾为新加坡南洋理工大学,罗尔斯•罗伊斯-南洋理工大学联合实验室博士后。曾主持国家自然科学基金青年项目、广东省科技厅博士启动项目、深圳市基础研究等项目。参与发表过多篇相关领域的学术论文。刘云,浙江大学电力系统及其自动化工学博士,美国中佛罗里达大学电气工程和计算机科学联合培养博士,曾为新加坡南洋理工大学能源研究中心博士后研究员,是深圳市南山区C类“领航人才”、深圳市海外高层次人才C类,主要研究方向包括微网/主动配网分布式优化控制等。参与发表过多篇相关领域期刊论文和会议论文,联合发明专利一项,曾做过多场专业学术报告,参与/主持多项科研项目,包括图像信息处理与智能控制教育部重点实验室开放基金(IPIC2019-02),多能源集成优化调度等。胡国庆,北京大学电子学系博士、博士后,北京大学深圳研究院副研究员,北京大学深圳研究院5G课题组组长,北京大学深圳系统芯片设计重点实验室副主任,深圳市高层次专业人才,广东省百名博士博士后创新人物,深圳市南山区“十大南山好青年”,深圳市新兴战略产业博士专家联谊会创始发起人、副会长兼执行秘书长,深圳5G产业协会专家委员会副主任,深圳5G产业联盟专家委员会副主任,深港澳博士专家联盟副秘书长,朴素资本首席信息技术顾问。拥有副研究员、高级工程师两个高级职称,一个客座教授荣誉称号。参著学术专著一部,发表SCI/EI/ISTP等高质量学术论文40余篇,申请发明专利17项;主持国家及省市级科研项目六项,参研国家级项目十余项。袁志辉,中国科学院大学(中国科学院电子学研究所),通过硕博连读获得通信与信息系统专业博士学位,主要研究方向:(1)InSAR信号处理;(2)信号分析与处理。现主持国家自然科学基金项目1项,湖南省自然科学基金项目1项,主持湖南省教育厅科学研究项目2项;先后参与国家自然科学基金、湖南省自然科学基金和省教育厅重点科研项目等5项;目前获专利授权2项;在国内外重要学术期刊上发表论文十余篇,其中SCI收录9篇,并担任过IEEE GRSM、TGRS、JSTARS、Access、Letters、SPL和JARS等国际遥感类和信号处理类权威期刊的审稿人。彭福来,北京理工大学电子科学与技术专业的工学博士。长期从事电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理等领域的研究工作。作为负责人或骨干人员先后参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、装备发展部、省自然科学基金、济南市高校团队人才等重大科研项目。在电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理分析、生理信号检测等方面具备丰富的研究开发经验。发表论文10余篇,申请专利20余项。林炯康,香港理工大学电力电子与电力传动专业博士,主要研究方向为工业VR引擎等。曾在诺丁汉大学电子与电机工程系负责控制算法的研究和测试,软件的开发与维护等。发表SCI论文多篇。张铸,香港理工大学电气工程系博士,研究项目包括VR工业培训系统设计,电机控制器设计与优化等,且参与了多项国家自然科学基金的项目,取得多项相关科技成果,包含一项发明专利、三项实用新型专利和两项软件著作权。徐翠东,香港理工大学博士,研究方向包括电气工程、电力电子的智能应用等,曾为香港理工大学电机工程系电力电子研究中心研究员,IET电力电子评论家,曾主导多项相关的研究项目,参与发表多篇期刊论文和会议论文。李社,哈尔滨工业大学博士,主要研究方向为手性光子晶体、手性光子晶体光纤及传感。参与国家自然基金、黑龙江省基金等多项项目,发表论文多篇,其中SCI检索3篇,EI一篇。获黑龙江省科技进步奖二等奖一项。乔牧,哈尔滨工程大学博士,研究方向包括VR设计原理等,发表过多篇科技论文,参与了多项科研项目,包括国家自然基金项目、黑龙江省教育厅科研项目等,曾取得三项科技奖励,获得两项实用新型专利和一项发明专利。滕达,中国铁道科学研究院博士,研究方向包括计算机科学与技术自然语言处理、信息工程及控制等,曾主持多项相关课题的研究,参与发表多篇学术论文,已申请发明专利3项。田雪松,哈尔滨工业大学博士,研究方向包括图形图像光电信息处理及传感技术、量子通讯电子物理研究、激光防护用氧化钒薄膜性能研究等,曾发表多篇相关学术论文,曾参与多个国防科技预研跨行业综合技术项目。朱学群,北京林业大学博士,具备交叉学科背景,擅长数理统计、量化分析、科学管理,主导多个重点全息AR项目实施,在材料、显示理论与研究很深的行业经验,是新华网中国双创导师、北京市海归科协双创导师。李迁,北京科技大学博士,研究方向包括材料加工分析、镀膜、工业VR等,在激光共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜等进行深入研究,对于分子材料、材料连接技术方向曾参与发表多篇相关论文。赫万佳,香港理工大学博士,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统及相关临床和基础研究,曾参与发表多篇相关论文及多个相关项目的研究。周福礼,重庆大学博士,为国际学术协会会员。主要研究方向包括VR/AR驱动商业模式创新、大数据商务分析等,发表相关论文30余篇,其中SCI/SSCI检索10余篇,EI期刊12篇,CSSCI 1篇,曾经主持多个省部级项目。刘伟星,中国科学院大连化学物理研究所博士,研究方向包括AR衍射光波导的光栅设计,包括效率、显示均匀性、成像质量优化、AR技术技术路线的探索和调研等。曾发表多篇相关论文及主导多个相关项目,且获已授权专利8项。李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
      微美全息科学院:基于AR的数字化博物馆平台研究
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      05-17

      微美全息科学院:智能车联网的移动边缘智能与计算

      车联网中采用了边缘缓存技术,通过在边缘服务器上存储或预取内容来辅助内容传递。与传统网络相比,车联网中高速缓存算法的设计更具挑战性,这主要是由于车辆的高移动性、频繁变化的内容要求以及恶劣的通信环境引起的。作为纳斯达克上市企业“微美全息WIMI.US”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们根据车辆的角色考虑两种不同的场景,即对于具有不同角色(即VaaC和VaaS)的车辆进行研究。在VaaC场景中,车辆作为支持缓存的车联网的内容消费者,从边缘服务器访问所需的内容。在VaaS场景中,车辆也充当内容提供者,在其存储单元中缓存内容。我们将重点放在缓存内容的放置上,即决定哪些内容应该被缓存,并将现有的研究分为三类:1)感知时间位置的缓存,即考虑内容重要性/流行程度的时间变化;2)空间位置感知缓存,即考虑相同内容在不同区域的不同重要性/流行程度;3)移动性感知的缓存,即减轻车辆移动性对内容缓存和交付的影响。本文整体的组织结构和内容安排如以下框图所示。本文组织结构和内容框图1. VaaC随着边缘服务器的广泛部署,通过其覆盖区域的车辆可以获得及时的内容交付服务。下面将详细讨论从传统车联网到智能车联网的代表性研究。1.1感知时间位置的缓存在边缘缓存系统中,时间局部性包括两个方面:缓存内容的新鲜度和用户请求的时间变化。考虑到RSU(路边单元,RoadSide Units)与车辆之间通信的特点,时间数据传播问题在被描述为NP-hard问题。然后作者根据用户请求的要求(例如,时间限制)开发了一种启发式调度算法,以提高请求服务机会。1.2 空间位置感知缓存在车辆环境中,一些信息,如交通信息,与车辆的位置有关。因此,车联网的内容新鲜度在不同路段可能有所不同。比如有一种基于深度学习的缓存方案来优化智能车联网的缓存决策,旨在减少娱乐内容的交付延迟。在该方案中,通过CNN(卷积神经网络,Convolutional Neural Network)检测乘客的年龄和性别,并利用多层感知机(MLP)预测合适的内容,将内容缓存在特定区域的边缘服务器上。然后,车辆根据k-means算法和二进制分类确定哪些内容可以从边缘服务器访问。1.3 移动性感知的缓存由于有限的网络容量和断断续续的连接,向移动中的车辆提供大容量的内容(如视频、音乐和高清地图)是一项挑战。为了最小化车辆的下载时间,有人研究了如何在边缘服务器上放置大型内容的问题。该文开发了三种算法来减轻车辆移动性对缓存性能的影响。也有的人提出了一种缓存策略,以最小化多访问EIS(边缘信息系统,Edge Information System)中的缓存服务延迟。具体地说,车辆的移动性是通过一个长短期记忆(LSTM,Long Short-Term Memory)络在一个时间序列上预测的。在此基础上,利用深度强化学习算法开发了一种主动缓存策略。为解决车辆的移动性和服务期限问题,将边缘缓存和计算集成到EIS中是一个新的研究方向。在这种情况下,如何有效地分配有限的资源是一个重要的问题。比如要考虑到,针对集成体系结构中的资源分配问题,建立了两种联合优化模型,确定最优的缓存和计算决策,然后采用基于深度强化学习的方法进行求解。2. VaaS基于边缘服务器的缓存受到覆盖范围和与车辆的不可靠连接的限制。作为补充,在移动的车辆上缓存内容是一个很好的方案。通过利用车辆的移动性,边缘缓存可以提供更具成本效益和实用性增强的服务。与此方向相关的现有研究如下:2.1 感知时间位置的缓存对于车辆缓存,由于车载存储资源有限,内容的时间局部性不仅会影响缓存服务,还会影响其他功能在车辆上的实现。因此,确定内容将被缓存多长时间是一个重要的问题。此前人们提出了可根据内容大小进行边缘缓存的方法。提出了一种新的缓存方法Hamlet,通过确定大容量和小容量内容的缓存更新频率,在相邻节点间产生内容多样性。基于该方案,用户可以在短时间内收到相邻缓存节点发来的不同内容,提高了缓存效率。2.2 空间位置感知缓存由于车辆的灵活移动性和多跳数据传输,VaaS模式将提高基于位置服务的缓存性能。具体来说,通过基于动态机动性和车辆密度将城市区域划分为多个热点区域,利用历史数据进行局部匹配,预测未来车辆的行驶轨迹。通过将频繁访问这些热点区域的车辆整合到一个合作缓存方案中,可以获得缓存服务的最佳效用。同时为了减轻移动和通信漏洞对缓存服务的影响,也有一种车内缓存的动态中继策略。通过缓存方案和飞行器间通信,可以保持热点区域内容。2.3 移动性感知的缓存可以利用车辆的可预测移动性来提高缓存辅助内容交付的效率。传统设备到设备网络中的移动感知缓存已经得到了很好的研究了,这些方法最近被扩展到车辆网络。在先前的研究中,学者们探索了一种新型的缓存服务,缓存在车辆中的内容可以被通信范围内的移动或静态用户请求。在这个场景中,缓存车辆和移动用户之间的关系是设计缓存策略的关键。3. 启用缓存的应用除了典型的内容共享和交付服务外,人们对开发边缘缓存服务器支持的新应用程序非常感兴趣。下面首先介绍缓存辅助的感知和定位,然后介绍车联网和智能交通系统中的其他应用。3.1 缓存辅助的感知和定位缓存辅助感知包括自动超车、合作避碰、透视、鸟瞰等功能,其中边缘缓存为车辆提供了辅助驾驶和提高交通安全的感知内容。另一方面,缓存辅助定位包括交通弱势群体(vulnerable road user,VRU)发现,其中边缘缓存通过缓存定位信息提高了RSU、车辆和行人的协作性。表1显示了这些用例的详细描述,以及它们在端到端(end-to-end,E2E)延迟、可靠性、数据速率和定位精度方面的关键性能指标。表1缓存辅助的感知和定位的一些用例3.2 其他应用边缘缓存在车联网中不断出现,下面将介绍其中一些应用。(1)InfoRank:为了高效的城市感知,有人开发了一种基于信息的排序(information-based ranking,InfoRank)算法。该算法对部分智能车辆进行选择和排序,以承担城市传感任务。因此,可以用很少的费用完成对这些车辆附近的监测。在该算法中,车辆作为数据缓存服务器存储传感数据,减轻边缘服务器的负担。(2)Over-The-Top (OTT):可以通过实现边缘缓存机制设计了一种新的OTT内容预取系统。车辆和RSU的连接是基于真实的测试平台进行预测的。此外,本文还提出了一个内容流行度估计方案来估计用户的内容请求。在此之后,用户请求的内容在边缘服务器上被主动预取。(3)安全信息共享:数据共享是一种有效的方法,可以减少由于传感器系统不可靠而造成的数据丢失,克服自动驾驶汽车感知范围有限的问题。因此,数据安全成为一个重要的任务,能够设计了一个安全的自动驾驶车辆信息共享系统。该系统旨在提高两种场景下的数据安全性:虚假数据传播和车辆跟踪。(4)交通管理:为了分析边缘缓存对交通控制的影响,早先的研究提出了一种基于边缘缓存的交通控制方案。传统上,由于驾驶员都是利己的,很难获得交通系统的最优状态。因此,交通网络的最优状态与用户均衡是矛盾的。为了揭示用户均衡与系统最优状态之间的关系,提出了一种可缓存车辆的通信成本模型。通过该方案,交通网络可以在边缘缓存的帮助下从通信方面进行优化。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,曾经主研的科研项目包括山东科技大学菁英计划的《基于VR/AR技术的复杂机械产品设计变更管理研究》、重庆大学汽车协同创新中心重点项目《VR/AR技术在汽车消费行为偏好挖掘中的应用及关键技术》及其他多项国家自然科学基金项目,也曾参与发表多篇期刊论文。刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,香港理工大学研究员,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室 合现实技术研修班 学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得 ICRCA-2018 机器人 EI 国际会议"最佳论文奖"。杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,华盛顿大学电子工程学院联合培养博士,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI 论文 6 篇,中文核心 1 篇,申请专利 4 项。李维娜 ,2017 年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017 年 8 月去了新加坡的 Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息(compressive digital holography)的博士后工作,2018 年 11 月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部,在以前工作的基础上把数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对 U 型网络(U-net)的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文 5 篇,以第二作者发表的高水平论文2 篇。曲晓峰,香港理工大学博士,现任清华大学深圳研究生院博士后,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。刘超,新加坡南洋理工大学博士,是深圳市南山区领航人才,深圳市海外高层次人才孔雀计划C类, Molecular Physics 2011年度最佳年轻作者提名,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛 湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。参与设计基于忆阻器的神经网络系统模型。基于忆阻器的仿生物神经元和突触连接的微电子电路设计,参与基于忆阻器的神经网络系统模型的设计与动力学行为的分析。彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。彭博士在国际刊物上发表20篇文章。已申请近50项中国发明和美国发明专利,其中10项美国专利和20项中国发明专利获得授权。陈能军,中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后,广东省金融创新研究会副秘书长、广东省国际服务贸易学会理事。主要从事文化科技和产业经济的研究,近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。近年来先后主持、主研“5G时代的数字创意产业:全球价值链重构和中国路径”“深圳加快人工智能产业发展研究”“贸易强国视角下中国版权贸易发展战略研究”,“文化科技融合研究:基于版权交易与金融支持的双重视角”等省部级课题多项,并在《商业研究》《中国流通经济》《中国文化产业评论》等核心期刊发表论文多篇。潘剑飞,香港理工大学博士学位,现为广东省高校“千百十工程”人才,深圳市海外高层次人才,深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR 应用、先进数字化制造、 数字制造全息孪生工厂、机器人等。主持多项国家自然科学基金项目、广东省科技计划项目和广东省自然科学基金项目。丁茹,中国社会科学院,数量经济研究所的技术经济及管理博士,从事大数据与数字经济、创新发展研究、科研项目管理等领域,主要研究领域为科技服务、产业经济研究、技术创新与创业。任山东省技术市场协会副秘书长,擅长整合创新资源、拓展创新业务和创新产业规划和产业经济,参与虚拟现实技术应用方面的相关创新研究和产业资源对接。翟振明,美国肯塔基大学博士毕业,为广州大学R立方研究所所长、中山大学博导、人机互联实验室主任,曾撰写英文专著《Get Real: A Philosophical Adventure in Virtual Reality》,该书对虚拟现实和扩展现实发展趋势进行技术迭代预言并得到相关印证,此著作被美国评论者认为“有可能在虚拟现实技术和哲学两个领域都成为里程碑性的著作”。其设计创建中山大学人机互联实验室,其中的“虚拟与现实之间无缝穿越体验系统”已在国内外产生广泛影响。其首创了虚拟现实作为逆向艺术的概念,为虚拟世界的艺术与人文理性做出了突出贡献。谭昕,副教授,主要研究全息虚拟现实应用设计等战略新兴产业相关课程,是数字媒体艺术设计专业主任,担任国泰安教育技术有限公司名誉顾问;受聘深圳市文化广电旅游体育局文化产业专家库专家;受聘深圳市龙岗区文化创意产业专家库专家;担任重庆青年职院项目化课程重构指导指导专家。曾主编《虚拟现实应用设计》。洪岳,瑞典乌普萨拉大学工程科学学院博士,现为深圳大学全息计算机技术、光电通信技术助理教授。研究方向包括全息计算机科学、半导体光电、自动化与信息工程、通信系统等等。曾参与发表相关研究领域的多篇期刊论文和会议论文。张伟略,昆士兰科技大学博士,研究方向主要有沉浸式现场娱乐,跨文化研究、用户体验、本地化策略、沉浸式戏剧等等,其拥有众多光路设计作品,曾获2014上海青年创意基金相关奖项。滕达,中国铁道科学研究院博士,研究方向包括计算机科学与技术自然语言处理、信息工程及控制等,曾主持多项相关课题的研究,参与发表多篇学术论文,已申请发明专利3项。田雪松,哈尔滨工业大学博士,研究方向包括图形图像光电信息处理及传感技术、量子通讯电子物理研究、激光防护用氧化钒薄膜性能研究等,曾发表多篇相关学术论文,曾参与多个国防科技预研跨行业综合技术项目。朱学群 ,北京林业大学博士,具备交叉学科背景,擅长数理统计、量化分析、科学管理,主导多个重点全息AR项目实施,在材料、显示理论与研究很深的行业经验,是新华网中国双创导师、北京市海归科协双创导师。李迁,北京科技大学博士,研究方向包括材料加工分析、镀膜、工业VR等,在激光共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜等进行深入研究,对于分子材料、材料连接技术方向曾参与发表多篇相关论文。赫万佳,香港理工大学博士,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统及相关临床和基础研究,曾参与发表多篇相关论文及多个相关项目的研究。周福礼,重庆大学博士,为国际学术协会会员。主要研究方向包括VR/AR驱动商业模式创新、大数据商务分析等,发表相关论文30余篇,其中SCI/SSCI检索10余篇,EI期刊12篇,CSSCI 1篇,曾经主持多个省部级项目。刘伟星,中国科学院大连化学物理研究所博士,研究方向包括AR 衍射光波导的光栅设计,包括效率、显示均匀性、成像质量优化、AR 技术技术路线的探索和调研等。曾发表多篇相关论文及主导多个相关项目,且获已授权专利 8 项。李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。 $微美全息(WIMI)$ 微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
      微美全息科学院:智能车联网的移动边缘智能与计算
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      06-21

      微美全息科学院:三维场景应用全息技术方法解析

      传统行业对于三维场景的应用存在相当大的局限性,需要培训人员长期学习如3Dmax等专业三维软件,且操作复杂,需要花费大量时间进行设计建模渲染计算等工作。作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们通过对计算全息算法的研究,能够使三维信息的应用更加具有一般性。在当前5G通信及网络技术的发展背景下,三维信息的应用将越来越广泛,如空间立体地图、医疗设备成像等。当前三维物体的计算全息方法受限于计算机的运算速度和存储容量,主要用于记录形状简单的小体积三维物体,且在实际光路中容易受到自然光等外界干扰因素影响,使得再现效果不够理想。然而全息技术具有真三维成像的效果是其他三维立体成像技术和伪三维技术等无法比拟的,它不仅能为人眼提供最真实的空间三维视觉效果,还摆脱了现有的3D眼镜、立体显示头盔等特殊的观看设备的依赖,不会引起视觉不适。相信随着科学技术和硬件设备的进步发展,能够利用全息方法对形状复杂的大体积三维场景信息进行快速记录,在将来以全息为三维信息载体的信息传输将涉及到许多重要领域,基于全息的加密必定会成为信息安全领域的一大研究方向。全息的主要原理是基于光波的衍射和干涉理论,通过引入参考光波与物光波进行干涉,从而以二维图像的形式来对物光波的全部信息进行记录,包括振幅与相位信息。随着高相干性激光光源的出现,以及计算机技术和相关硬件设备的迅速发展,光学全息、数字全息和计算全息等方法相继诞生,全息技术逐渐朝数字化方向发展。计算全息是将光波的振幅和相位信息以数字化的形式用计算机记录,而后进行编码得到计算全息图。该方法摆脱了光学全息对光路及实验设备的高度依赖,能够在计算机上进行数字记录,并且进一步地能够与数字图像处理等算法相结合,降低实验结果中由于干扰项、背景噪声等因素造成的影响,记录过程不受实验环境限制,具有操作灵活、存储传输方便、可重复性高等诸多优势。编码时将全息图上各个采样点得到的复振幅转化为二维非负的全息图透过率,并通过物理介质进行记录或生成灰度计算全息图。常用的编码方法有迂回位相编码、相息图编码、修正离轴参考光编码等。迂回位相编码将物光波的复振幅分布以振幅和相位方式分别编码。通过将待编码的全息图视为一系列由透光孔和不透光两部分组成的抽样单元,如图1所示。通过改变透光孔径的面积来对复振幅的振幅进行编码,改变透光孔径中心到采样单元中心的位置来编码复振幅的相位,从而将物光波的振幅和相位信息编码成非负实数函数。图1迂回相位编码原理示意图第二类是基于相位恢复算法的相息图编码,该方法将全息面的物光波复振幅分布视为由一个纯相位分布的二维空间衍射形成,利用迭代运算将物光波的复振幅分布转换为纯相位的物光波,从而单独编码物光波的位相信息来记录物体信息。第三类是修正离轴参考光编码的干涉型编码方法,该方法借鉴光学全息和数字全息的干涉条纹记录方法,引入参考光或者偏置分量,将物光波的复振幅分布以干涉条纹的强度分布的方式记录下来。常用的修正离轴参考光编码方法有博奇型编码、黄氏型编码、李威汉型编码等。三维场景不仅包含了物体的信息,还包含了物体在深度方向及相对位置等空间信息,因此对三维场景生成计算全息图时需要处理大量的数据,目前对于三维场景的计算全息图生成方法有点源法、层析法、多视角投影法等。1、点源法:点源法将三维物体视为多个离散点组成。在全息图生成过程中,逐点计算三维物体各离散点到达全息面上的复振幅分布,然后根据光波的叠加原理将各离散点在记录面的复振幅分布进行叠加,得到包含所有三维物体点的复振幅分布,之后选用适当编码方法生成全息图。2、层析法:层析法是将三维物体信息沿深度方向切割为一系列平行的二维图像信息,然后以每层图像信息为单位,引入快速傅里叶变换等数字处理等方法,计算各平面图像光波到全息面的复振幅分布,然后复振幅叠加并编码生成全息图,如图 2所示:图2层析法原理示意3、平面波角谱法:基于衍射的角谱理论,可以认为任意平面光波场是由无数组沿不同方向传播、且不同振幅大小的平面波叠加而成,叠加时,角谱的模和幅角为每个平面波不同的振幅和相位的值。上述的三维场景全息图生成方法中,每种方法都有各自的优缺点,需要根据实际情况选择。点源法算法简单灵活,应用最为广泛,但通常三维场景数据量都较大,需要大量时间进行计算。层析法将三维信息切割为二维图像信息,能够在计算时引入快速傅里叶变换等方法,提高运算速度,但层析法难以记录较为复杂的三维场景信息,只适用于形状简单的三维物体。平面波角谱分析法理论上可以对由任意平面组合而成的物体进行全息图的计算,而且通过一些有效的优化算法,可以提高计算速度。但来自阻挡面或部分重叠面的光将相互干涉,一些区域就会更亮或更暗,对全息图的再现效果产生一定的影响。除此之外,三维物体的计算全息还有基于双目立体视觉的多视角投影法、三角面片法等方法。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,曾经主研的科研项目包括山东科技大学菁英计划的《基于VR/AR技术的复杂机械产品设计变更管理研究》、重庆大学汽车协同创新中心重点项目《VR/AR技术在汽车消费行为偏好挖掘中的应用及关键技术》及其他多项国家自然科学基金项目,也曾参与发表多篇期刊论文。刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,香港理工大学研究员,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室合现实技术研修班学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得ICRCA-2018机器人EI国际会议"最佳论文奖"。杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,华盛顿大学电子工程学院联合培养博士,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI论文6篇,中文核心1篇,申请专利4项。李维娜,2017年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017年8月去了新加坡的Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息(compressive digital holography)的博士后工作,2018年11月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部,在以前工作的基础上把数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对U型网络(U-net)的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文5篇,以第二作者发表的高水平论文2篇。曲晓峰,香港理工大学博士,现任清华大学深圳研究生院博士后,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。刘超,新加坡南洋理工大学博士,是深圳市南山区领航人才,深圳市海外高层次人才孔雀计划C类,Molecular Physics 2011年度最佳年轻作者提名,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。参与设计基于忆阻器的神经网络系统模型。基于忆阻器的仿生物神经元和突触连接的微电子电路设计,参与基于忆阻器的神经网络系统模型的设计与动力学行为的分析。彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。彭博士在国际刊物上发表20篇文章。已申请近50项中国发明和美国发明专利,其中10项美国专利和20项中国发明专利获得授权。陈能军,中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后,广东省金融创新研究会副秘书长、广东省国际服务贸易学会理事。主要从事文化科技和产业经济的研究,近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。近年来先后主持、主研“5G时代的数字创意产业:全球价值链重构和中国路径”“深圳加快人工智能产业发展研究”“贸易强国视角下中国版权贸易发展战略研究”,“文化科技融合研究:基于版权交易与金融支持的双重视角”等省部级课题多项,并在《商业研究》《中国流通经济》《中国文化产业评论》等核心期刊发表论文多篇。潘剑飞,香港理工大学博士学位,现为广东省高校“千百十工程”人才,深圳市海外高层次人才,深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR应用、先进数字化制造、数字制造全息孪生工厂、机器人等。主持多项国家自然科学基金项目、广东省科技计划项目和广东省自然科学基金项目。杜玙璠,北京交通大学光学工程博士,取得与显示产品相关专利20余项,发表期刊文章3篇,曾打造全球最高分辨率的8K*4K的VR产品,并提出了采用光场显示技术,解决VR辐辏冲突问题;推出首款国产化率100%的单目AR眼镜,第一次联合提出基于未来空间信息的非接触式交互的操作系统概念(System On Display),在运营商体系进行虚拟现实数字产业合作。伍朝志,深圳大学光机电工程与应用专业博士,研究方向主要为精密/微细电解加工,发表过多篇期刊论文和会议论文,获得三项相关专利,曾参与国家重点研发计划、国家自然科学基金重大研究计划重点项目等。丁茹,中国社会科学院,数量经济研究所的技术经济及管理博士,从事大数据与数字经济、创新发展研究、科研项目管理等领域,主要研究领域为科技服务、产业经济研究、技术创新与创业。任山东省技术市场协会副秘书长,擅长整合创新资源、拓展创新业务和创新产业规划和产业经济,参与虚拟现实技术应用方面的相关创新研究和产业资源对接。翟振明,美国肯塔基大学博士毕业,为广州大学R立方研究所所长、中山大学博导、人机互联实验室主任,曾撰写英文专著《Get Real:A Philosophical Adventure in Virtual Reality》,该书对虚拟现实和扩展现实发展趋势进行技术迭代预言并得到相关印证,此著作被美国评论者认为“有可能在虚拟现实技术和哲学两个领域都成为里程碑性的著作”。其设计创建中山大学人机互联实验室,其中的“虚拟与现实之间无缝穿越体验系统”已在国内外产生广泛影响。其首创了虚拟现实作为逆向艺术的概念,为虚拟世界的艺术与人文理性做出了突出贡献。谭昕,副教授,主要研究全息虚拟现实应用设计等战略新兴产业相关课程,是数字媒体艺术设计专业主任,担任国泰安教育技术有限公司名誉顾问;受聘深圳市文化广电旅游体育局文化产业专家库专家;受聘深圳市龙岗区文化创意产业专家库专家;担任重庆青年职院项目化课程重构指导指导专家。曾主编《虚拟现实应用设计》。陆建勋,深圳大学工学博士,其主要产学研方向为虚拟现实技术应用、智能制造技术及相关设备开发等,在相关领域有着广泛而深刻的研究,并发表过多篇期刊论文,曾参与了国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金项目和深圳市知识创新基础研究等项目。张鑫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究硬件电路前后仿真,并进行实际的芯片设计工作,有丰富的整套流流程的经验,如集成电路设计、性能仿真、版图设计、版图验证、前后仿真、流片及封装测试等。曾参与过多项国家自然科学基金项目,发表多篇相关学术论文,多次参加相关领域的学术会议。洪岳,瑞典乌普萨拉大学工程科学学院博士,现为深圳大学全息计算机技术、光电通信技术助理教授。研究方向包括全息计算机科学、半导体光电、自动化与信息工程、通信系统等等。曾参与发表相关研究领域的多篇期刊论文和会议论文。张伟略,昆士兰科技大学博士,研究方向主要有沉浸式现场娱乐,跨文化研究、用户体验、本地化策略、沉浸式戏剧等等,其拥有众多光路设计作品,曾获2014上海青年创意基金相关奖项。王璨,哈尔滨工业大学电气工程博士,德国慕尼黑工业大学,电力电子与电力传动研究所,联合培养博士。研究领域有电力电子工业VR技术应用、新一代全息孪生工厂技术、工业4.0等。曾参与国家自然科学基金委联合基金重点支持项目、国家自然科学基金委青年项目、广东省自然科学基金委面上项目等。发表了多篇相关领域的期刊论文,联合取得相关专利3项。刘艺涛,新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院博士,曾为新加坡南洋理工大学,罗尔斯•罗伊斯-南洋理工大学联合实验室博士后。曾主持国家自然科学基金青年项目、广东省科技厅博士启动项目、深圳市基础研究等项目。参与发表过多篇相关领域的学术论文。刘云,浙江大学电力系统及其自动化工学博士,美国中佛罗里达大学电气工程和计算机科学联合培养博士,曾为新加坡南洋理工大学能源研究中心博士后研究员,是深圳市南山区C类“领航人才”、深圳市海外高层次人才C类,主要研究方向包括微网/主动配网分布式优化控制等。参与发表过多篇相关领域期刊论文和会议论文,联合发明专利一项,曾做过多场专业学术报告,参与/主持多项科研项目,包括图像信息处理与智能控制教育部重点实验室开放基金(IPIC2019-02),多能源集成优化调度等。胡国庆,北京大学电子学系博士、博士后,北京大学深圳研究院副研究员,北京大学深圳研究院5G课题组组长,北京大学深圳系统芯片设计重点实验室副主任,深圳市高层次专业人才,广东省百名博士博士后创新人物,深圳市南山区“十大南山好青年”,深圳市新兴战略产业博士专家联谊会创始发起人、副会长兼执行秘书长,深圳5G产业协会专家委员会副主任,深圳5G产业联盟专家委员会副主任,深港澳博士专家联盟副秘书长,朴素资本首席信息技术顾问。拥有副研究员、高级工程师两个高级职称,一个客座教授荣誉称号。参著学术专著一部,发表SCI/EI/ISTP等高质量学术论文40余篇,申请发明专利17项;主持国家及省市级科研项目六项,参研国家级项目十余项。袁志辉,中国科学院大学(中国科学院电子学研究所),通过硕博连读获得通信与信息系统专业博士学位,主要研究方向:(1)InSAR信号处理;(2)信号分析与处理。现主持国家自然科学基金项目1项,湖南省自然科学基金项目1项,主持湖南省教育厅科学研究项目2项;先后参与国家自然科学基金、湖南省自然科学基金和省教育厅重点科研项目等5项;目前获专利授权2项;在国内外重要学术期刊上发表论文十余篇,其中SCI收录9篇,并担任过IEEE GRSM、TGRS、JSTARS、Access、Letters、SPL和JARS等国际遥感类和信号处理类权威期刊的审稿人。彭福来,北京理工大学电子科学与技术专业的工学博士。长期从事电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理等领域的研究工作。作为负责人或骨干人员先后参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、装备发展部、省自然科学基金、济南市高校团队人才等重大科研项目。在电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理分析、生理信号检测等方面具备丰富的研究开发经验。发表论文10余篇,申请专利20余项。林炯康,香港理工大学电力电子与电力传动专业博士,主要研究方向为工业VR引擎等。曾在诺丁汉大学电子与电机工程系负责控制算法的研究和测试,软件的开发与维护等。发表SCI论文多篇。张铸,香港理工大学电气工程系博士,研究项目包括VR工业培训系统设计,电机控制器设计与优化等,且参与了多项国家自然科学基金的项目,取得多项相关科技成果,包含一项发明专利、三项实用新型专利和两项软件著作权。徐翠东,香港理工大学博士,研究方向包括电气工程、电力电子的智能应用等,曾为香港理工大学电机工程系电力电子研究中心研究员,IET电力电子评论家,曾主导多项相关的研究项目,参与发表多篇期刊论文和会议论文。李社,哈尔滨工业大学博士,主要研究方向为手性光子晶体、手性光子晶体光纤及传感。参与国家自然基金、黑龙江省基金等多项项目,发表论文多篇,其中SCI检索3篇,EI一篇。获黑龙江省科技进步奖二等奖一项。乔牧,哈尔滨工程大学博士,研究方向包括VR设计原理等,发表过多篇科技论文,参与了多项科研项目,包括国家自然基金项目、黑龙江省教育厅科研项目等,曾取得三项科技奖励,获得两项实用新型专利和一项发明专利。滕达,中国铁道科学研究院博士,研究方向包括计算机科学与技术自然语言处理、信息工程及控制等,曾主持多项相关课题的研究,参与发表多篇学术论文,已申请发明专利3项。田雪松,哈尔滨工业大学博士,研究方向包括图形图像光电信息处理及传感技术、量子通讯电子物理研究、激光防护用氧化钒薄膜性能研究等,曾发表多篇相关学术论文,曾参与多个国防科技预研跨行业综合技术项目。朱学群,北京林业大学博士,具备交叉学科背景,擅长数理统计、量化分析、科学管理,主导多个重点全息AR项目实施,在材料、显示理论与研究很深的行业经验,是新华网中国双创导师、北京市海归科协双创导师。李迁,北京科技大学博士,研究方向包括材料加工分析、镀膜、工业VR等,在激光共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜等进行深入研究,对于分子材料、材料连接技术方向曾参与发表多篇相关论文。赫万佳,香港理工大学博士,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统及相关临床和基础研究,曾参与发表多篇相关论文及多个相关项目的研究。周福礼,重庆大学博士,为国际学术协会会员。主要研究方向包括VR/AR驱动商业模式创新、大数据商务分析等,发表相关论文30余篇,其中SCI/SSCI检索10余篇,EI期刊12篇,CSSCI 1篇,曾经主持多个省部级项目。刘伟星,中国科学院大连化学物理研究所博士,研究方向包括AR衍射光波导的光栅设计,包括效率、显示均匀性、成像质量优化、AR技术技术路线的探索和调研等。曾发表多篇相关论文及主导多个相关项目,且获已授权专利8项。李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$微美全息(WIMI)$ 微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
      微美全息科学院:三维场景应用全息技术方法解析
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      微美全息
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      07-05

      微美全息科学院:基于AR技术的工程机械领域系统分析

      我国现阶段经济的迅猛发展,这也意味着我国工程机械领域的相关企业的向上成长。在企业发展过程中,企业也在结合当下时髦、先进技术,加以探索,相当部分机械企业为有效解决市场售后服务、人员技术培训等面临的问题,提出以增强现实(Augmented Reality,AR)技术为基础的远程辅助维修、AR培训教学等系统解决方案。作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们主要以 AR 技术为出发点,简述系统的组成和工作原理,并针对系统技术进行了详细设计,对企业的数字化售后服务能力起到了一定的促进作用。工程机械行业快速发展,使其生产企业市场服务面临着诸多基于和挑战挑战。在新员工培训上,工程机械实体化教学无法面面俱到,或者是时间上无法兼顾,难以快速具体、详细的教授知识确保员工尽快上岗;在工程机械的施工现场,其设备机械故障造成的停机现象,因为售后服务有距离相对较远和专业人员不足等多方面的问题,难以第一时间保障服务的及时性和品质,导致用户体验相对较差。由于工程机械设备具有体积大、结构复杂和智能化程度较高的特点,机械设备的维护和保养难度越来越大,售后服务人员的水平要求也越来越高。随着现阶段5G 通信的应用,在增强现实(Augmented Reality,AR)技术的基础上研发远程辅助维修系统,可以利用远程专家指导、教学、维护和保养现场的设备,实现高效率和高质量的服务。1.AR 与虚拟现实(VR)的区别虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术主要是在电脑中建立虚拟空间环境,利用视觉、触觉等多方面的感知方式实现模拟交互行为 。虚拟环境主要指在计算机图形和图像系统的基础上,结合现实和控制等各种设备,在计算机中生成可交互的三维环境。AR 主要是对现实环境和虚拟信息进行有效集成,在真实的图像世界中利用电脑合成加载虚拟信息,使人体的感官可以获取和接收其中的信息,以达到超越现实的感官体验。AR技术是计算机在现实影像上叠加相应的图像技术,利用虚拟世界套入现实世界并与之进行互动,达到“增强”现实的目的。VR技术是在计算机上生成一个三维空间,并利用这个空间提供给使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的虚拟,让使用者仿佛身临其境一般。2.系统组成AR 系统的组成如图 1 所示,主要包括现场客户端(人员操作端)、云端服务平台以及后台专家服务端 3 个部分。现场客户端可以利用AR 眼镜获取服务项目中涉及到的相关数据信息和现场拍摄的音频、视频等信息,并以 4G、5G、Wi-Fi 和卫星网络等多种方式将获取的信息上传到云端服务平台,再由云端服务平台对现场上传的数据进行处理,这样专家就能第一视角看到现场基本情况设备信息,以达到现场和专家端的虚实结合以及实时交互的目的。现场客户端主要以 AR 智能眼镜为载体,利用开发的客户端 App ,提前内置相关的设备信息,通过摄像头获取和感知现场环境,利用网络上传现场采集到的音频和视频等信息,并将解析后的数据呈现给客户。图一 在云端服务器中,需要完成 AR内容传输服务、后台数据的管理、以及数据分析的功能服务。在处理数据的过程中,需要处理现场采集到的数据,使数据结构化如图2。云端服务平台包含账号登录、工单服务、设备数据、语音交互、视频交互、文字交互、图形标记、三维模型、文档共享、数据存储和 AR 引擎等基础功能。专家端主要利用开发的应用程序实现远程协助。图二3.系统技术设计3.1 技术架构AR 技术主要是以 AR 引擎技术为核心实现远程辅助维修的系统,其中包含了如图 2 所示的多个数据模块。基础数据读取模块能够有效兼容 FBX、OBJ、STL、RVT、MAX 和 3DS 等多种数据格式,还能够在设备中实时采集数据通信,并利用AR 技术实现数据和实时通信互相融合,最后输出可视化内容。AR 眼镜作为内容呈现的载体,可以呈现可视化的结果。3.2关键技术关键技术的实现包含信息交互技术、音视频传输技术、全息通信技术、多人协作技术、环境感知技术以及虚实融合技术等。3.2.1 全息通讯技术全息通信技术可以实现多人协同的信息共享和远程交互,从而构建一个多方位多终端的平台,如 VR 眼镜、头显、手机、平板和 PC 等,以实现不同终端设备中的通信信息传输。此种技术主要是对信息的整合和传输。信息整合时, 需要整合分析多人协同远程指导过程中所包含的信息,以满足不同终端设备的需求,然后将整合的信息压缩成为所需格式,再通过网络传输到远端设备中展示。展示内容包含原始影像、音视频信息、媒体资料以及多人之间的指令信息等。多媒体信息借助数据编码技术,能够实现信息矢量化的无损快速压缩,来保证信息互通之间的迅速有效性。3.2.2 信息交互技术信息交互技术主要是对远程协助的需求建立模型,实现客户端和平台端系统端的协议交互。进行远程协助的过程中,需要充分利用数据库进行数据互联,使现场端和专家端能够互相沟通。在现场端利用智能AR眼镜可以获取辅助的指导信息,如操作步骤和标注位置等,还能够直观呈现工程机械设备中的维修图纸和文档等相关的设计参数,有助于维修时快速响应和精准协助。3.2.3 音视频的远程传输现场端可以采集编码音视频信息,并根据码率要求将信息转换为编码音频或视频流,然后按照其封装方式封装。此技术在信道编码的基础上增强了无线信道传输性能,但信道输出的码流经过调整才可以传输。码流到达专家端后, 专家端将接收到的数据包处理之后解码成为音频信号。3.2.4 远程双人或多人协作信息传输主要是使 AR 信息在设备间传递,以达到远程交互的目的。在双人协作的过程中,利用简单高效的连接方式, 能够在两台设备之间实现传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP)和网络之间互连的协议(Internet Protocol, IP)的直接传输。在多人协同的过程中,系统会利用云服务方案保证系统效率,同时可以提供安全的数据传输环境。3.2.5 环境识别技术环境感知技术主要是识别和了解运行过程中客户端的环境状态,包含对目标物体以及设备的检测和跟踪监督。3.2.6 虚拟显示融合虚实融合技术主要指在终端设备中呈现系统输出的多媒体方式。要在多人协同操作平台中实现多个设备终端的操作,需要将各终端之间的AR 信息显示在不同的设备终端。在实现上述功能时,可以利用软件和硬件相结合的方式, 在软件方面建立虚拟信息和真实信息,实现几何的变化转换。在硬件方面,利用光学透视方式且具有融合机制的 AR 眼镜等设备完善技术装备。3.3 案例参考应用平台AR 技术应用在工程机械设备维修中,可以利用 AR 智能眼镜查看设备故障,为维修人员提供操作指导,使维修人员在系统帮助下完成维修维护工作,实现了操作过程的标准化和规范化。利用 AR 技术和设备系统监控数据,可以准确判断分析机械设备的运转状态,从而解决机械设备的故障问题,以实现设备的稳定。4.结语综上所述,在工程机械企业中,智能制造包含物联网、人工智能、人机交互、AR 和 VR 等技术,被广泛应用于企业研发、生产制造以及营销的各个方面。企业用户可以利用 AR 技术实现远程协作指导、维护保养等功能,降低了企业的资源投入,提升了服务质量,促进了品牌的影响力, 提高了企业的社会效益和经济效益。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,曾经主研的科研项目包括山东科技大学菁英计划的《基于VR/AR技术的复杂机械产品设计变更管理研究》、重庆大学汽车协同创新中心重点项目《VR/AR技术在汽车消费行为偏好挖掘中的应用及关键技术》及其他多项国家自然科学基金项目,也曾参与发表多篇期刊论文。刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,香港理工大学研究员,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室合现实技术研修班学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得ICRCA-2018机器人EI国际会议"最佳论文奖"。杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,华盛顿大学电子工程学院联合培养博士,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI论文6篇,中文核心1篇,申请专利4项。李维娜,2017年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017年8月去了新加坡的Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息(compressive digital holography)的博士后工作,2018年11月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部,在以前工作的基础上把数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对U型网络(U-net)的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文5篇,以第二作者发表的高水平论文2篇。曲晓峰,香港理工大学博士,现任清华大学深圳研究生院博士后,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。刘超,新加坡南洋理工大学博士,是深圳市南山区领航人才,深圳市海外高层次人才孔雀计划C类,Molecular Physics 2011年度最佳年轻作者提名,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。参与设计基于忆阻器的神经网络系统模型。基于忆阻器的仿生物神经元和突触连接的微电子电路设计,参与基于忆阻器的神经网络系统模型的设计与动力学行为的分析。彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。彭博士在国际刊物上发表20篇文章。已申请近50项中国发明和美国发明专利,其中10项美国专利和20项中国发明专利获得授权。刘云,浙江大学电力系统及其自动化工学博士,美国中佛罗里达大学电气工程和计算机科学联合培养博士,曾为新加坡南洋理工大学能源研究中心博士后研究员,是深圳市南山区C类“领航人才”、深圳市海外高层次人才C类,主要研究方向包括微网/主动配网分布式优化控制等。参与发表过多篇相关领域期刊论文和会议论文,联合发明专利一项,曾做过多场专业学术报告,参与/主持多项科研项目,包括图像信息处理与智能控制教育部重点实验室开放基金(IPIC2019-02),多能源集成优化调度等。胡国庆,北京大学电子学系博士、博士后,北京大学深圳研究院副研究员,北京大学深圳研究院5G课题组组长,北京大学深圳系统芯片设计重点实验室副主任,深圳市高层次专业人才,广东省百名博士博士后创新人物,深圳市南山区“十大南山好青年”,深圳市新兴战略产业博士专家联谊会创始发起人、副会长兼执行秘书长,深圳5G产业协会专家委员会副主任,深圳5G产业联盟专家委员会副主任,深港澳博士专家联盟副秘书长,朴素资本首席信息技术顾问。拥有副研究员、高级工程师两个高级职称,一个客座教授荣誉称号。参著学术专著一部,发表SCI/EI/ISTP等高质量学术论文40余篇,申请发明专利17项;主持国家及省市级科研项目六项,参研国家级项目十余项。袁志辉,中国科学院大学(中国科学院电子学研究所),通过硕博连读获得通信与信息系统专业博士学位,主要研究方向:(1)InSAR信号处理;(2)信号分析与处理。现主持国家自然科学基金项目1项,湖南省自然科学基金项目1项,主持湖南省教育厅科学研究项目2项;先后参与国家自然科学基金、湖南省自然科学基金和省教育厅重点科研项目等5项;目前获专利授权2项;在国内外重要学术期刊上发表论文十余篇,其中SCI收录9篇,并担任过IEEE GRSM、TGRS、JSTARS、Access、Letters、SPL和JARS等国际遥感类和信号处理类权威期刊的审稿人。彭福来,北京理工大学电子科学与技术专业的工学博士。长期从事电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理等领域的研究工作。作为负责人或骨干人员先后参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、装备发展部、省自然科学基金、济南市高校团队人才等重大科研项目。在电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理分析、生理信号检测等方面具备丰富的研究开发经验。发表论文10余篇,申请专利20余项。林炯康,香港理工大学电力电子与电力传动专业博士,主要研究方向为工业VR引擎等。曾在诺丁汉大学电子与电机工程系负责控制算法的研究和测试,软件的开发与维护等。发表SCI论文多篇。张铸,香港理工大学电气工程系博士,研究项目包括VR工业培训系统设计,电机控制器设计与优化等,且参与了多项国家自然科学基金的项目,取得多项相关科技成果,包含一项发明专利、三项实用新型专利和两项软件著作权。徐翠东,香港理工大学博士,研究方向包括电气工程、电力电子的智能应用等,曾为香港理工大学电机工程系电力电子研究中心研究员,IET电力电子评论家,曾主导多项相关的研究项目,参与发表多篇期刊论文和会议论文。李社,哈尔滨工业大学博士,主要研究方向为手性光子晶体、手性光子晶体光纤及传感。参与国家自然基金、黑龙江省基金等多项项目,发表论文多篇,其中SCI检索3篇,EI一篇。获黑龙江省科技进步奖二等奖一项。乔牧,哈尔滨工程大学博士,研究方向包括VR设计原理等,发表过多篇科技论文,参与了多项科研项目,包括国家自然基金项目、黑龙江省教育厅科研项目等,曾取得三项科技奖励,获得两项实用新型专利和一项发明专利。滕达,中国铁道科学研究院博士,研究方向包括计算机科学与技术自然语言处理、信息工程及控制等,曾主持多项相关课题的研究,参与发表多篇学术论文,已申请发明专利3项。田雪松,哈尔滨工业大学博士,研究方向包括图形图像光电信息处理及传感技术、量子通讯电子物理研究、激光防护用氧化钒薄膜性能研究等,曾发表多篇相关学术论文,曾参与多个国防科技预研跨行业综合技术项目。朱学群,北京林业大学博士,具备交叉学科背景,擅长数理统计、量化分析、科学管理,主导多个重点全息AR项目实施,在材料、显示理论与研究很深的行业经验,是新华网中国双创导师、北京市海归科协双创导师。李迁,北京科技大学博士,研究方向包括材料加工分析、镀膜、工业VR等,在激光共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜等进行深入研究,对于分子材料、材料连接技术方向曾参与发表多篇相关论文。赫万佳,香港理工大学博士,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统及相关临床和基础研究,曾参与发表多篇相关论文及多个相关项目的研究。周福礼,重庆大学博士,为国际学术协会会员。主要研究方向包括VR/AR驱动商业模式创新、大数据商务分析等,发表相关论文30余篇,其中SCI/SSCI检索10余篇,EI期刊12篇,CSSCI 1篇,曾经主持多个省部级项目。刘伟星,中国科学院大连化学物理研究所博士,研究方向包括AR衍射光波导的光栅设计,包括效率、显示均匀性、成像质量优化、AR技术技术路线的探索和调研等。曾发表多篇相关论文及主导多个相关项目,且获已授权专利8项。李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$微美全息(WIMI)$ 微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
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      微美全息
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      08-16

      微美全息科学院:VR直播+在线教育应用发展状况分析

      高新技术不断发展的今天,传统的教育形式也在逐渐发生着微妙的变化,突如其来的新型冠状病毒疫情迫使在线教育飞速发展。在5G通信技术高速发展的前提下VR直播的发展也为在线教育更好地展现提供了坚强的技术支持。作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们结合VR直播技术在在线教学中的具体应用,进行了分析研究,并总结和探讨了VR教育的现实意义和发展状况。1、传统教育与虚拟现实(VR)在线教育的对比分析以2018年秋季的一次VR在线教育为例来具体分析传统教育与虚拟现实(VR)在线教育不同与联系。通过虚拟现实(VR)社交软件,来自美国马萨诸塞州剑桥市的学生和中国浙江大学人类学专业学生跨越地域的距离坐在一起全神贯注地研究埃及开罗城外吉萨高原上一座坟墓上潦草的古埃及符号。教授启动实验室并加载了狮身人面像和其中一座坟墓的3D模型,团队可以在虚拟学习空间中进行抓取和移动,还可以实时高清视频流和屏幕共享等。尽管他们之间相隔了7000多英里,但是这种自然的对话和沉浸式的互动让他们的埃及之旅变得更有价值。1.1传统教育与VR教育的对比分析根据建构主义学习理论,学习是学习者基于原有的知识经验生成意义、建构理解的过程,通过意义建构的方式,学习者持续拓展知识的边界。人们希望借助于想象、体验、沉浸等主观心理感受,过滤现实生活的乏味,进入到愉快的体验空间。作为沉浸式多媒体,VR的本质是通过人机交互,达到超真实的视觉、触觉、听觉和嗅觉体验效果,其技术手段则是综合了计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能技术发展起来的。在知识的学习中,利用VR技术,再次化实为虚,用超现实的感官刺激,让抽象变成另外一种具象,就成为了兴趣的来源。这种虚拟的体验可以更好地让学生进入沉浸式的学习体验中,甚至在虚拟空间完成课堂练习和作业。全息化的沟通方式让学生深层次、全方位地加深了对学习的主观体会。1.2传统在线教育与VR直播+在线教育的对比分析虽然VR+教育也属于在线教育的一种,但却使传统的线上教育得到了升级,不仅可以弥补课堂教育的不足,甚至可以部分取代课堂教育,其对传统教育系统的颠覆性意义不可小觑。互联网技术的引入,VR在线教育摆脱了时空的限制,大大拓展了教育的边界。但直接将传统教育移植到线上,会带来很多现实问题。一方面,线上教育的交互性不可避免地具有后发性、割裂性等问题。教师在线上教学时,无法在第一时间注意到学生的反应,师生无法实现有效的双向即时互动,这必然导致学生注意力的分散,各种外在干扰因素也会影响教育效果。因此,将线下教育简单搬到线上,由教师进行直播授课,教学质量难以保障。另一方面,线上教育在实现即时教学的同时,也产生了碎片性、混杂性。由于学生注意力难以集中,导致教学内容的系统性受损。归结而言,当前线上教育的缺陷,其主要来源就是教育的时空差异带来的系统混乱。但结合VR技术,采用高端全景VR摄像、佩戴VR头显装备,这将会充分化解传统线上教育的缺陷,实现在线教育效果的提升,主要体现在以下两方面:首先,解决了师生互动的难题。VR以三维互动为主要特征,师生置身于预先创设的三维情境,不仅排除了外在干扰,还因为有游戏创造的成分,极大地激发了学生的学习兴趣。对于部分需要展示的实验、实训等实践操作,由于排除了风险,能够使实践教学内容得到细致充分地展示。与现实操作相比,学生在三维情境之中进行操作,更具有高安全性和反复记忆性。即使针对像语文、数学等基础学科的知识性学习,VR也能将部分知识学习转化为三维游戏,可以有效提升学生的注意力。其次,解决了时间碎片的问题。头显设备将现实和虚拟空间进行了有效的区隔,有效性甚至超过了封闭校园,这在较大程度上排除了外在的干扰。一旦排除干扰,在线教育通过大数据、云记录等方式与真实课堂教学的优势相结合,将为教育的供给提供充满活力的选择。2、VR直播+教育应用的现实意义VR直播应用在教育领域,最直观的就是直播内容是关于教育教学的,把虚拟现实技术和直播的优势结合在教育上,让学习者有更好的学习体验。2.1拓展学习的多维度以考研为例,传统的学习方式就是看书、看名师直播或是已经录好的视频,看久了会枯燥无味,精力渐渐不集中,遇到问题也只能大量重新翻看视频,有时也未必是最吻合的答案。VR直播则能提供沉浸式场景让学员感受面对面的现场名师讲堂。学员在VR课堂上能够做到自主观察场景里所有的信息载体,同时接受全方位的信息,并伴随讲课的节奏和自己的理解抓住重点信息,还可以与讲师互动,提出自己的问题,找到自己满意的答案。不仅能有助于提升教学效率,还能够缩减学员时间路途成本,不限定学习地点。而且内容丰富,不只是校园课程,还有各种艺术、特长、语言、厨艺等培训课。学员在线直播学习时,不再会有受旁人遮挡的困扰,对知识的学习不再停留在所见即所得的层面,可以选择最佳方位观看学习,成为课堂上的“唯一学生”,受到最全面的教育和直接的指导。2.2激发学习者的学习兴趣通过VR直播的教学过程,比如生物起源的教学,可以让学习者看到现在不可能存在的生物和进化过程,消除了时间与空间造成的认知阻断,而且让人身心愉悦,会对知识结构系统化、传递与接收上产生促进作用。因此,如果把传统教育传授知识的方式比作平面图展示,VR直播教育则是实时立体图呈现,不仅自然有效地帮助学生加深了知识印象,还增加了学习兴趣。此外VR直播不仅仅是方便了教学过程,更能提升学习感触,以健美操教学为例,近距离观看名师领跳的那种魅力最能刺激学习欲望,更重要的是足不出户就可以学习各种各样的健美操,那种近距离的互动和近在眼前的真实感,远远超乎人的想象,让人越学越有兴趣。3、更成熟的虚拟现实教育内容在最近公布的对900多名在增强现实、虚拟现实和混合现实领域工作的开发人员的调查中,三分之一的人回答说,教育是他们当前或潜在工作的重点。除了游戏和非游戏类娱乐,虚拟现实在课外辅导、STEM学习、实地考察和在线学习等教育方面的应用比训练、医疗保健、产品设计和任何其他非娱乐性应用得分都高。显然教育比游戏、娱乐以外的任何其他行业都更能推动虚拟现实的未来。3.1虚拟的实地考察“利用虚拟现实进行实地考察是一项需要正确构建且庞杂的任务,”斯坦福大学虚拟人类互动实验室创始主任Jer emy Bailenson在他2018年出版的关于虚拟现实教育的《按需体验》一书中写道,“好消息则是,一旦建成,它们就可以大规模分发。”事实上,Discovery Education公司已经通过其虚拟的实地考察吸引了数百万学生,其内容主要包括航空航天(约翰逊航天中心的虚拟幕后之旅)、健康(虚拟现实驱动的阿片类药物成瘾背后的科学观察)、技术(关于农业科技公司agtech的系列体验)等。除了“谷歌探险”这个拥有超过1000次教育旅行的虚拟现实应用外,Discovery Education是在教育中利用虚拟现实进行实地考察的主要内容提供商。尽管虚拟现实是否比其他沉浸式媒体学习工具更有效尚无科学定论,但它正在显示出真正的教学前景。美国斯坦福大学研究人员(包括Jeremy Bailenson)最近的一项研究,考察了在虚拟现实中有关气候变化的实地考察活动,发现“探索更多虚拟空间的参与者与科学内容形成了更深层次的认知联系,并且能够比那些没有探索水下世界的参与者更好地学习、回忆和保留海洋酸化的原因和影响”。3.2艺术教育抽象表现主义先驱Helen Frankenthaler于1966年创作的《蓝色秋天》被收藏在密尔沃基艺术博物馆的永久藏品中。任何虚拟现实用户都可以足不出户任意放大Frankenthaler大胆的钴颜料画作来细看,甚至听作家Neil Gaiman对艺术历史背景和细节的讲解来细品。Neil Gaiman是纽约艺术教育虚拟现实公司Boulevard的顾问委员会成员,该公司将博物馆和画廊体验带入虚拟现实。其中包括当代多位知名画家的画作,如拉斐尔前派画家Dante Gabriel Rossetti,以及特纳奖(欧洲最重要和最有威信的视觉艺术大奖)获得者Grayson Perry的画作。艺术体验日益虚拟化的另一个显著例子是克雷默博物馆(The Kremer Museum),它在一个虚拟画廊中摆放了荷兰各知名大师的画作。3.3在线辅导虚拟现实还有助于更好地将导师与需要额外指导的学生联系起来。Universe是一家位于美国纽约州伊萨卡市的初创公司,由两名康奈尔大学的学生创立。该公司专攻计算机科学课程,也与化学、生物学和SAT预科课程的学生合作。辅导教师在公司设计的虚拟教室中上课,在那里他们可以调出文件并在虚拟白板上板书,进一步地引导全班教学。而且公司与纽约和佛罗里达州的学校合作,共同创始人Nicolas Barone将用VR设备为高中学生开设AP计算机科学课程。3.4虚拟实验室环境根据美国劳工统计局的预测,从2016年到2026年,美国的STEM类职业数量将增长近11%,这比非STEM工作的增长率高出3.5%以上。但是大学开展需要频繁动手操作的STEM学习需要最先进的实验室,建设和使用成本都很高。Labster为30种不同的虚拟实验室环境实现了流程大众化,这些实验室可以在Daydreams(由Labster合作伙伴Google制造的VR穿戴设备)上进行访问,允许学生实现培养细菌、在实验过程中跟踪细胞的呼吸,甚至对准妈妈进行超声波检查等与真实相当的操作。目前有250多家机构使用该技术。3.5 STEM教学K-12的STEM教育是大学的STEM虚拟实验室的准备阶段。为此,Lifeliqe提供了数百种面向核心标准的通用课程模型,涵盖了面向K-12学习者的化学、生物、物理和其他科学课程。所有课程均提供交互式3D或增强现实技术。该公司还与VR系统制造商HTC Vive合作,提供了全息透镜扩展功能,如允许解剖学专业的学生打开、旋转和放大3D器官模型。该公司开发的交互式VR博物馆应用程序能让学生沉浸在从史前自然场景到外太空的各种环境中。4、VR教育发展面临的主要问题VR教育一直以来都被寄予厚望,广泛关注,面临的问题也随着涌现。毕竟VR教育要想颠覆传统的教育方式也不是一件简单而且快速的事情。(1)VR教育行业目前面临的首要问题就是内容生产缺失。对内容生产制作、内容策划以及创意能力的考验是考量VR公司能否形成差异化脱颖而出的关键。优质的VR教育内容需要权威的教育资源紧密结合,由多年从事教育工作的资深教育团队亲身参与到内容的生产中去,才能使得VR教学内容更加精准可靠,进而满足长久教学的实际需求。(2)相关技术不成熟。VR目前硬件技术尚不能提供很好的沉浸式体验,包括屏幕的刷新率和PPI、计算系统的运算能力、设备的体积及重量等等,设备舒适度欠佳和安装调试过程复杂。此外,还有空间定位追踪技术和交互技术标准不统一。网络传输等基础建设也有待提升。(3)VR直播作为新兴行业乱象百出带来很多消极影响。而且投入市场的VR设备质量良莠不齐,给体验者带来很多误解。例如为了解决VR眼镜引发近视的问题,北京理工大学联合多家单位联合发布的研究结果表明了VR不会使人视力降低并且还会呈现出较为积极的变化,甚至可以作为视力矫正设备。5、结束语VR直播+在线教育这一新兴的教育方式既满足当下疫情横生的大时代背景,也激发了教育发展的新思路。虽然现在还存在很多现实的问题,但是层出不穷的新型教育应用还在不断地出现。让教育更加趣味化也成了VR在线教育的不断发展的前提。将虚拟现实技术引入课堂教学,已成为未来教学发展变革的必要趋势。​微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,曾经主研的科研项目包括山东科技大学菁英计划的《基于VR/AR技术的复杂机械产品设计变更管理研究》、重庆大学汽车协同创新中心重点项目《VR/AR技术在汽车消费行为偏好挖掘中的应用及关键技术》及其他多项国家自然科学基金项目,也曾参与发表多篇期刊论文。刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,香港理工大学研究员,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室合现实技术研修班学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得ICRCA-2018机器人EI国际会议"最佳论文奖"。杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,华盛顿大学电子工程学院联合培养博士,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI论文6篇,中文核心1篇,申请专利4项。李维娜,2017年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017年8月去了新加坡的Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息(compressive digital holography)的博士后工作,2018年11月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部,在以前工作的基础上把数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对U型网络(U-net)的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文5篇,以第二作者发表的高水平论文2篇。曲晓峰,香港理工大学博士,现任清华大学深圳研究生院博士后,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。刘超,新加坡南洋理工大学博士,是深圳市南山区领航人才,深圳市海外高层次人才孔雀计划C类,Molecular Physics 2011年度最佳年轻作者提名,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。参与设计基于忆阻器的神经网络系统模型。基于忆阻器的仿生物神经元和突触连接的微电子电路设计,参与基于忆阻器的神经网络系统模型的设计与动力学行为的分析。彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。彭博士在国际刊物上发表20篇文章。已申请近50项中国发明和美国发明专利,其中10项美国专利和20项中国发明专利获得授权。陈能军,中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后,广东省金融创新研究会副秘书长、广东省国际服务贸易学会理事。主要从事文化科技和产业经济的研究,近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。近年来先后主持、主研“5G时代的数字创意产业:全球价值链重构和中国路径”“深圳加快人工智能产业发展研究”“贸易强国视角下中国版权贸易发展战略研究”,“文化科技融合研究:基于版权交易与金融支持的双重视角”等省部级课题多项,并在《商业研究》《中国流通经济》《中国文化产业评论》等核心期刊发表论文多篇。潘剑飞,香港理工大学博士学位,现为广东省高校“千百十工程”人才,深圳市海外高层次人才,深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR应用、先进数字化制造、数字制造全息孪生工厂、机器人等。主持多项国家自然科学基金项目、广东省科技计划项目和广东省自然科学基金项目。杜玙璠,北京交通大学光学工程博士,取得与显示产品相关专利20余项,发表期刊文章3篇,曾打造全球最高分辨率的8K*4K的VR产品,并提出了采用光场显示技术,解决VR辐辏冲突问题;推出首款国产化率100%的单目AR眼镜,第一次联合提出基于未来空间信息的非接触式交互的操作系统概念(System On Display),在运营商体系进行虚拟现实数字产业合作。伍朝志,深圳大学光机电工程与应用专业博士,研究方向主要为精密/微细电解加工,发表过多篇期刊论文和会议论文,获得三项相关专利,曾参与国家重点研发计划、国家自然科学基金重大研究计划重点项目等。丁茹,中国社会科学院,数量经济研究所的技术经济及管理博士,从事大数据与数字经济、创新发展研究、科研项目管理等领域,主要研究领域为科技服务、产业经济研究、技术创新与创业。任山东省技术市场协会副秘书长,擅长整合创新资源、拓展创新业务和创新产业规划和产业经济,参与虚拟现实技术应用方面的相关创新研究和产业资源对接。李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$微美全息(WIMI)$ 微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
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      06-09

      微美全息科学院:虚拟现实在非物质文化遗产传承保护中的应用

      人类文明经过悠久漫长的发展,产生了许多优秀的文化艺术结晶,比如,建筑物、文物、字画等。而在这些宝贵的人类文化遗产中,有一种类型没有坚实长久的实物或实体,它是一种以人为本的活态文化遗产,它强调的是以人为核心的技艺、经验、精神,其特点是活态流变,突出非物质的属性,更多强调不依赖于物质形态而存在的品质。这就是非物质文化遗产。这些非遗项目由于其非物质的属性及传承或传播方式的不利,多数濒临失传的危险。作为纳斯达克上市企业“微美全息WIMI.US”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们探讨了如何基于计算机技术为基础的虚拟现实技术,为非物质文化遗产的传承和保护提供了新思路。1 虚拟现实技术应用在非遗文化中的意义虚拟现实技术(英文名称:Virtual Reality,缩写为 VR),是20 世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体,是一种创造和体验虚拟世界的计算机仿真系统。通常采用以计算机技术为核心的现代高科技手段生成与真实环境最大程度接近的虚拟场景,场景中包括视觉、听觉、触觉以及嗅觉等感官的还原处理,用户需要借助一些特定工具进行输入和输出的交互,以真实自然的方式与虚拟世界的事物进行交互作用,从而产生亲临真实环境的感受和体验。有研究者依据相关资料,通过虚拟现实技术重新展现非物质文化遗产艺术形式,虚拟的数字形式便于利用互联网实现快速传播并且能够长久保存,通过新兴的技术手段包装、推广非物质文化遗产形式,将其“陈酒新装”,以年轻人喜爱的方式呈现,使年轻人愿意接触、了解并热爱这些非遗项目,使非物质文化遗产得以发扬光大。2 应用现状2.1 以全三维重建加交互方式制作 VR 产品这一类技术是虚拟现实领域较早出现的制作方式,也是现有虚拟现实产品的主要制作方式。即用纯三维建模的方式重现要展示的物体或景观,再将其导入虚拟现实引擎,通过一定的程序控制,实现可 360 °自由观看的效果。采用了纯三维重建的方式还原原景物,优点在于交互性比较好,细节丰富;缺点在于重建工作量大,三维重建模型与实景之间还有差距,以静态展示为主,动画制作难度很大。2.2以混合现实技术为基础制作 VR 产品混合现实是新一代计算机视觉技术的代表,是建立在 VR和增强现实的基础上的一种技术。目前在世界范围内处于技术前沿,距离广泛商用还有一定距离。在国内只有极少量学者探讨其在文化保护方向的应用。该类型技术以摄像头拍摄的现实画面为基础,叠加虚拟影像,并使虚拟影像与现实画面产生互动。这类技术以增强现实为主要目标,不能产生身处另一空间环境的沉浸感。2.3以 360 度全景拍摄为基础制作 VR 产品360 度全景拍摄方式是目前最新且正在快速发展的技术手段。通过专门的 VR 摄影机同时拍摄多个角度的画面,再用后期的方法进行拼接,并可以用特效手段加入扩展内容和信息。该拍摄和制作方法,再结合适当的 VR 回放设备,可以使观看者自由选择观察的角度和内容,产生最佳的沉浸式体验。全景 VR 拍摄技术目前在晚会、娱乐、婚庆、新闻等场景拍摄中有较多的应用实例,但在文化保护项目中的应用尚未发现,相关研究探讨资料也很少。从技术角度讲,国外的全景 VR 拍摄技术较为成熟,国内行业也正在快速发展和技术完善过程中。而后期制作的效果还不太理想,存在拼接缝隙和最近距离限制等问题;基于 VR 视频的特效合成技术更是处在发展初期,很少有成熟的作品出现。3 总结与以拥有物质属性的建筑物、文物为代表的可移动和不可移动文物相比,非物质文化遗产与虚拟现实技术结合的最大障碍就在于其没有实体,大多数是一人为核心的技艺、经验、精神等,比较“虚”。如何用虚拟现实技术表现这些“虚”的非实体是一大难题。非遗文化是我国历代各民族文化精髓的积淀,担负着我国文化传承的重任,是研究中华民族文明的展现窗口。科技正改变着人们的生活方式,同时也改变着这些文化的保护和传承方式。各项数字化技术的发展改变着非遗文化的保护和传承方式,使其保护和传承方式能顺应时代的变革。通过数字化的保护和传承方式,能够更加真实地还原非遗物质文化的真谛,切实将各类非遗文化带入大众的视野,为人类文明史留下宝贵财富,使非遗文化能够更完整地保护和传承。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,曾经主研的科研项目包括山东科技大学菁英计划的《基于VR/AR技术的复杂机械产品设计变更管理研究》、重庆大学汽车协同创新中心重点项目《VR/AR技术在汽车消费行为偏好挖掘中的应用及关键技术》及其他多项国家自然科学基金项目,也曾参与发表多篇期刊论文。刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,香港理工大学研究员,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室 合现实技术研修班 学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得 ICRCA-2018 机器人 EI 国际会议"最佳论文奖"。杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,华盛顿大学电子工程学院联合培养博士,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI 论文 6 篇,中文核心 1 篇,申请专利 4 项。李维娜 ,2017 年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017 年 8 月去了新加坡的 Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息(compressive digital holography)的博士后工作,2018 年 11 月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部,在以前工作的基础上把数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对 U 型网络(U-net)的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文 5 篇,以第二作者发表的高水平论文2 篇。曲晓峰,香港理工大学博士,现任清华大学深圳研究生院博士后,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。刘超,新加坡南洋理工大学博士,是深圳市南山区领航人才,深圳市海外高层次人才孔雀计划C类, Molecular Physics 2011年度最佳年轻作者提名,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛 湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。参与设计基于忆阻器的神经网络系统模型。基于忆阻器的仿生物神经元和突触连接的微电子电路设计,参与基于忆阻器的神经网络系统模型的设计与动力学行为的分析。彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。彭博士在国际刊物上发表20篇文章。已申请近50项中国发明和美国发明专利,其中10项美国专利和20项中国发明专利获得授权。陈能军,中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后,广东省金融创新研究会副秘书长、广东省国际服务贸易学会理事。主要从事文化科技和产业经济的研究,近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。近年来先后主持、主研“5G时代的数字创意产业:全球价值链重构和中国路径”“深圳加快人工智能产业发展研究”“贸易强国视角下中国版权贸易发展战略研究”,“文化科技融合研究:基于版权交易与金融支持的双重视角”等省部级课题多项,并在《商业研究》《中国流通经济》《中国文化产业评论》等核心期刊发表论文多篇。潘剑飞,香港理工大学博士学位,现为广东省高校“千百十工程”人才,深圳市海外高层次人才,深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR 应用、先进数字化制造、 数字制造全息孪生工厂、机器人等。主持多项国家自然科学基金项目、广东省科技计划项目和广东省自然科学基金项目。杜玙璠,北京交通大学光学工程博士,取得与显示产品相关专利20余项,发表期刊文章3篇,曾打造全球最高分辨率的8K*4K 的VR产品,并提出了采用光场显示技术,解决VR辐辏冲突问题;推出首款国产化率100%的单目AR眼镜,第一次联合提出基于未来空间信息的非接触式交互的操作系统概念(System On Display),在运营商体系进行虚拟现实数字产业合作。伍朝志,深圳大学光机电工程与应用专业博士,研究方向主要为精密/微细电解加工,发表过多篇期刊论文和会议论文,获得三项相关专利,曾参与国家重点研发计划 、国家自然科学基金重大研究计划重点项目等。丁茹,中国社会科学院,数量经济研究所的技术经济及管理博士,从事大数据与数字经济、创新发展研究、科研项目管理等领域,主要研究领域为科技服务、产业经济研究、技术创新与创业。任山东省技术市场协会副秘书长,擅长整合创新资源、拓展创新业务和创新产业规划和产业经济,参与虚拟现实技术应用方面的相关创新研究和产业资源对接。翟振明,美国肯塔基大学博士毕业,为广州大学R立方研究所所长、中山大学博导、人机互联实验室主任,曾撰写英文专著《Get Real: A Philosophical Adventure in Virtual Reality》,该书对虚拟现实和扩展现实发展趋势进行技术迭代预言并得到相关印证,此著作被美国评论者认为“有可能在虚拟现实技术和哲学两个领域都成为里程碑性的著作”。其设计创建中山大学人机互联实验室,其中的“虚拟与现实之间无缝穿越体验系统”已在国内外产生广泛影响。其首创了虚拟现实作为逆向艺术的概念,为虚拟世界的艺术与人文理性做出了突出贡献。谭昕,副教授,主要研究全息虚拟现实应用设计等战略新兴产业相关课程,是数字媒体艺术设计专业主任,担任国泰安教育技术有限公司名誉顾问;受聘深圳市文化广电旅游体育局文化产业专家库专家;受聘深圳市龙岗区文化创意产业专家库专家;担任重庆青年职院项目化课程重构指导指导专家。曾主编《虚拟现实应用设计》。陆建勋,深圳大学工学博士,其主要产学研方向为虚拟现实技术应用、智能制造技术及相关设备开发等,在相关领域有着广泛而深刻的研究,并发表过多篇期刊论文,曾参与了国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金项目和深圳市知识创新基础研究等项目。张鑫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究硬件电路前后仿真,并进行实际的芯片设计工作,有丰富的整套流流程的经验,如集成电路设计、性能仿真、版图设计、版图验证、前后仿真、流片及封装测试等。曾参与过多项国家自然科学基金项目,发表多篇相关学术论文,多次参加相关领域的学术会议。洪岳,瑞典乌普萨拉大学工程科学学院博士,现为深圳大学全息计算机技术、光电通信技术助理教授。研究方向包括全息计算机科学、半导体光电、自动化与信息工程、通信系统等等。曾参与发表相关研究领域的多篇期刊论文和会议论文。张伟略,昆士兰科技大学博士,研究方向主要有沉浸式现场娱乐,跨文化研究、用户体验、本地化策略、沉浸式戏剧等等,其拥有众多光路设计作品,曾获2014上海青年创意基金相关奖项。王璨,哈尔滨工业大学电气工程博士, 德国慕尼黑工业大学,电力电子与电力传动研究所, 联合培养博士。研究领域有电力电子工业VR技术应用、新一代全息孪生工厂技术、工业4.0等。曾参与国家自然科学基金委联合基金重点支持项目、国家自然科学基金委青年项目、广东省自然科学基金委面上项目等。发表了多篇相关领域的期刊论文,联合取得相关专利3项。刘艺涛,新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院博士,曾为新加坡南洋理工大学,罗尔斯• 罗伊斯-南洋理工大学联合实验室博士后。曾主持国家自然科学基金青年项目、广东省科技厅博士启动项目、深圳市基础研究等项目。参与发表过多篇相关领域的学术论文。刘云,浙江大学电力系统及其自动化工学博士,美国中佛罗里达大学电气工程和计算机科学 联合培养博士,曾为新加坡南洋理工大学能源研究中心博士后研究员,是深圳市南山区C类“领航人才”、深圳市海外高层次人才C类,主要研究方向包括微网/主动配网分布式优化控制等。参与发表过多篇相关领域期刊论文和会议论文,联合发明专利一项,曾做过多场专业学术报告,参与/主持多项科研项目,包括图像信息处理与智能控制教育部重点实验室开放基金(IPIC2019-02), 多能源集成优化调度等。胡国庆,北京大学电子学系博士、博士后,北京大学深圳研究院副研究员,北京大学深圳研究院5G课题组组长,北京大学深圳系统芯片设计重点实验室副主任,深圳市高层次专业人才,广东省百名博士博士后创新人物,深圳市南山区“十大南山好青年”,深圳市新兴战略产业博士专家联谊会创始发起人、副会长兼执行秘书长,深圳5G产业协会专家委员会副主任,深圳5G产业联盟专家委员会副主任,深港澳博士专家联盟副秘书长,朴素资本首席信息技术顾问。拥有副研究员、高级工程师两个高级职称,一个客座教授荣誉称号。参著学术专著一部,发表SCI/EI/ISTP等高质量学术论文40余篇,申请发明专利17项;主持国家及省市级科研项目六项,参研国家级项目十余项。袁志辉 ,中国科学院大学(中国科学院电子学研究所),通过硕博连读获得通信与信息系统专业博士学位,主要研究方向:(1)InSAR信号处理;(2)信号分析与处理。现主持国家自然科学基金项目1项,湖南省自然科学基金项目1项,主持湖南省教育厅科学研究项目2项;先后参与国家自然科学基金、湖南省自然科学基金和省教育厅重点科研项目等5项;目前获专利授权2项;在国内外重要学术期刊上发表论文十余篇,其中SCI收录9篇,并担任过IEEE GRSM、TGRS、JSTARS、Access、Letters、SPL和JARS等国际遥感类和信号处理类权威期刊的审稿人。彭福来 ,北京理工大学电子科学与技术专业的工学博士。长期从事电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理等领域的研究工作。作为负责人或骨干人员先后参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、装备发展部、省自然科学基金、济南市高校团队人才等重大科研项目。在电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理分析、生理信号检测等方面具备丰富的研究开发经验。发表论文10余篇,申请专利20余项。林炯康,香港理工大学电力电子与电力传动专业博士,主要研究方向为工业VR引擎等。曾在诺丁汉大学电子与电机工程系负责控制算法的研究和测试,软件的开发与维护等。发表SCI论文多篇。张铸 ,香港理工大学电气工程系博士,研究项目包括VR工业培训系统设计,电机控制器设计与优化等,且参与了多项国家自然科学基金的项目,取得多项相关科技成果,包含一项发明专利、三项实用新型专利和两项软件著作权。徐翠东,香港理工大学博士,研究方向包括电气工程、电力电子的智能应用等,曾为香港理工大学电机工程系电力电子研究中心研究员,IET电力电子评论家,曾主导多项相关的研究项目,参与发表多篇期刊论文和会议论文。李社,哈尔滨工业大学博士,主要研究方向为手性光子晶体、手性光子晶体光纤及传感。参与国家自然基金、黑龙江省基金等多项项目,发表论文多篇,其中SCI检索3篇,EI一篇。获黑龙江省科技进步奖二等奖一项。乔牧,哈尔滨工程大学博士,研究方向包括VR设计原理等,发表过多篇科技论文,参与了多项科研项目,包括国家自然基金项目、黑龙江省教育厅科研项目等,曾取得三项科技奖励,获得两项实用新型专利和一项发明专利。滕达,中国铁道科学研究院博士,研究方向包括计算机科学与技术自然语言处理、信息工程及控制等,曾主持多项相关课题的研究,参与发表多篇学术论文,已申请发明专利3项。田雪松,哈尔滨工业大学博士,研究方向包括图形图像光电信息处理及传感技术、量子通讯电子物理研究、激光防护用氧化钒薄膜性能研究等,曾发表多篇相关学术论文,曾参与多个国防科技预研跨行业综合技术项目。朱学群 ,北京林业大学博士,具备交叉学科背景,擅长数理统计、量化分析、科学管理,主导多个重点全息AR项目实施,在材料、显示理论与研究很深的行业经验,是新华网中国双创导师、北京市海归科协双创导师。李迁,北京科技大学博士,研究方向包括材料加工分析、镀膜、工业VR等,在激光共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜等进行深入研究,对于分子材料、材料连接技术方向曾参与发表多篇相关论文。赫万佳,香港理工大学博士,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统及相关临床和基础研究,曾参与发表多篇相关论文及多个相关项目的研究。周福礼,重庆大学博士,为国际学术协会会员。主要研究方向包括VR/AR驱动商业模式创新、大数据商务分析等,发表相关论文30余篇,其中SCI/SSCI检索10余篇,EI期刊12篇,CSSCI 1篇,曾经主持多个省部级项目。刘伟星,中国科学院大连化学物理研究所博士,研究方向包括AR 衍射光波导的光栅设计,包括效率、显示均匀性、成像质量优化、AR 技术技术路线的探索和调研等。曾发表多篇相关论文及主导多个相关项目,且获已授权专利 8 项。李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$微美全息(WIMI)$ 微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
      微美全息科学院:虚拟现实在非物质文化遗产传承保护中的应用
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      微美全息
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      06-02

      微美全息科学院:基于增强情境的交互在沉浸式虚拟现实环境的作用

      虚拟现实技术最早出现在20世纪60年代,由于硬件和软件技术的限制,早期的VR技术由大型VR设备生成的简单图形构成的虚拟空间组成。VR的早期形式是通过鼠标和键盘提供交互并在2D显示器上呈现出虚拟环境。因此,用户在这种环境中的沉浸感总是低于现实世界。计算机技术的进步确保了HMD设备的发展,并可以为用户提供一种高度沉浸于虚拟环境中的体验,因为当他们把显示器戴在头上时,会有一种身处真实世界的感觉。各种传感器技术和信息处理技术的发展使得VR环境中的互动更加多样化,比可能发生在现实世界中的更自然和多样化。作为纳斯达克上市企业“微美全息WIMI.US”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们就增强情境的交互在沉浸式虚拟现实环境中的作用展开深入研究。研究发现虚拟现实使用户可以通过专门的显示屏幕或投影仪和其他设备,如头戴显示器(HMDs)与这个空间以及空间中描述的任何物体进行交互。虚拟现实(VR)是指利用软件生成真实的图像、声音和其他感觉来复制真实环境或创造虚拟场景,并模拟用户在该环境中的物理存在的计算机技术。信息通信技术(ICT)和相关基础设施的进步实现了VR系统的快速发展,如窗口系统,镜像系统,车载系统,沉浸式VR系统和增强现实系统。在这些系统中,基于HMD的沉浸式VR系统最近获得了大量的关注,因为HMD可以潜在的作为一个使用智能手机就能实现的内容平台。随着计算技术的进步,HMD设备已经有了显著的发展,给VR环境产生了更具沉浸感的特性。1、功能可见性设计由于用户与计算机在如HMD产生的沉浸式VR环境中互动时,所有的外部视觉都被阻挡了,通过以用户为导向的自然交互功能可见性是很重要的。在一些沉浸式VR环境中,用户无法与他们在真实世界中习惯的东西进行交互,因为这些环境中的互动只能通过VR环境中赋予的感官进行,而不是像现实世界中那样通过开放的视觉和触摸进行。因此,为了解决这一问题,提出了一种利用手势、视觉和声音实现虚拟环境中的有效交互的基于内容情境的交互方法。2、增强情境在工作中,作者会根据故事和周围的环境提出自适应情境,如使用手势,视觉和声音。这指的是为用户提供与情境相关的超出了人们在现实世界中所能体验到的不同的增强信息。增强信息被用来加强在基于HMD的沉浸式VR环境中的自然交互。这项研究将复制现实世界的界面与基于增强情境的界面进行比较,从而验证增强情境的效果。3、可用性与用户体验的对比分析3.1 参与者30名男性和女性(年龄23-38岁,平均29岁)参加了两种不同VR界面的评估。他们被分成两组,每组15人:A组参加更接近真实世界的界面环境,B组参加基于增强情境的界面环境。每个参与者花20到30分钟完成一份问卷,熟悉虚拟界面。首先,进行了一个初步的调查,以确定是否有参与者体验过基于HMD的VR内容。30名参与者中有10人表示有HMD的经验,其中三人也表示他们经常性地使用HMD。相反, 剩下的参与者回答说他们以前从未使用过HMD。大多数有HMD经验的参与者表示,他们只体验了简单虚拟环境中的视觉效果。只有一名参与者与虚拟对象有过交互的经验。为了增强参与者在HMD VR空间新界面和新互动的适应能力,在实际测试前让他们进行了10分钟的练习。3.2测试内容在测试场景中,参与者必须做一个抚摸孩子的头的手势来安抚一个迷路了在街上哭的孩子。参与者必须去做捡起掉在地上的玩具,并交给孩子。对于A组,做抚摸手势、捡起玩具并把它递过去是随着孩子的呜咽声音进行的。对于使用基于增强情境的虚拟环境的B组,则使用音频叙述解释了为什么孩子在哭,并在参与者抚摸孩子的时候,添加了一个背景颜色从蓝色变成暖粉色的视觉效果,以及在孩子安慰后,添加了一个表达神奇时刻的声音效果。这些效果和故事都是增强信息,用来帮助用户获得一个基于内容的故事和情境的增强经验,而这些是在真实世界中没有体验到的。使用专业软件创造了一个用于测试的三维数字女孩。数字角色通过用户在沉浸式虚拟环境中的手势交互做出回应。3.3技术描述为了开发这个测试,这项研究使用了一个基于图像的手势界面。提出的交互需要使用用户的手势识别技术,并使用某传感器。使用摄像头拍摄的图像由于被转换成点的形式而被识别出来,它通过识别用户的腰、肩、肘、腕的位置,从而保持对手的位置的记录,并从背景图像中分离出最接近用户的图像,然后送入摄像机以跟踪运动。为了识别这项研究中提出的手势,作者使用手的垂直,水平,左,右与旋转运动以及3D深度距离值等信息记录交互。另外,使用某SDK来识别手势,以及驱动程序来跟踪手。3.4 测试结果为了定量评估经历两种不同交互界面的A组和B组参与者的体验,对内容体验的总体时间、手势的准确性和手势表现的时间长度分别进行观察。对内容体验进行计时,以评估每个参与者在给定的虚拟现实环境中沉浸的程度。观察手势的准确性和手势的时间以便评估增强信息对用户交互效率的影响。手势准确度的评估包括了用户在抚摸走失儿童头部时手的位置和在捡起掉落的玩具时手的位置,以及进行交互所花费的时间。此外,为了对交互定性评估,被参与者要求完成一份问卷。调查问卷的问题包括他们对内容的满意程度以及他们是否沉浸在内容中。测试结果表明,基于增强情境的手势交互伴随着丰富的信息,提高了VR环境的共鸣、效率和情感效应。与复制现有世界的现有交互相比,这项研究的结果利用更丰富的增强信息实现更有效的交互。这也将有助于HMD的VR内容交互的设计。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,曾经主研的科研项目包括山东科技大学菁英计划的《基于VR/AR技术的复杂机械产品设计变更管理研究》、重庆大学汽车协同创新中心重点项目《VR/AR技术在汽车消费行为偏好挖掘中的应用及关键技术》及其他多项国家自然科学基金项目,也曾参与发表多篇期刊论文。刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,香港理工大学研究员,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室 合现实技术研修班 学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得 ICRCA-2018 机器人 EI 国际会议"最佳论文奖"。杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,华盛顿大学电子工程学院联合培养博士,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI 论文 6 篇,中文核心 1 篇,申请专利 4 项。李维娜 ,2017 年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017 年 8 月去了新加坡的 Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息(compressive digital holography)的博士后工作,2018 年 11 月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部,在以前工作的基础上把数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对 U 型网络(U-net)的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文 5 篇,以第二作者发表的高水平论文2 篇。曲晓峰,香港理工大学博士,现任清华大学深圳研究生院博士后,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。刘超,新加坡南洋理工大学博士,是深圳市南山区领航人才,深圳市海外高层次人才孔雀计划C类, Molecular Physics 2011年度最佳年轻作者提名,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛 湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。参与设计基于忆阻器的神经网络系统模型。基于忆阻器的仿生物神经元和突触连接的微电子电路设计,参与基于忆阻器的神经网络系统模型的设计与动力学行为的分析。彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。彭博士在国际刊物上发表20篇文章。已申请近50项中国发明和美国发明专利,其中10项美国专利和20项中国发明专利获得授权。陈能军,中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后,广东省金融创新研究会副秘书长、广东省国际服务贸易学会理事。主要从事文化科技和产业经济的研究,近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。近年来先后主持、主研“5G时代的数字创意产业:全球价值链重构和中国路径”“深圳加快人工智能产业发展研究”“贸易强国视角下中国版权贸易发展战略研究”,“文化科技融合研究:基于版权交易与金融支持的双重视角”等省部级课题多项,并在《商业研究》《中国流通经济》《中国文化产业评论》等核心期刊发表论文多篇。潘剑飞,香港理工大学博士学位,现为广东省高校“千百十工程”人才,深圳市海外高层次人才,深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR 应用、先进数字化制造、 数字制造全息孪生工厂、机器人等。主持多项国家自然科学基金项目、广东省科技计划项目和广东省自然科学基金项目。杜玙璠,北京交通大学光学工程博士,取得与显示产品相关专利20余项,发表期刊文章3篇,曾打造全球最高分辨率的8K*4K 的VR产品,并提出了采用光场显示技术,解决VR辐辏冲突问题;推出首款国产化率100%的单目AR眼镜,第一次联合提出基于未来空间信息的非接触式交互的操作系统概念(System On Display),在运营商体系进行虚拟现实数字产业合作。伍朝志,深圳大学光机电工程与应用专业博士,研究方向主要为精密/微细电解加工,发表过多篇期刊论文和会议论文,获得三项相关专利,曾参与国家重点研发计划 、国家自然科学基金重大研究计划重点项目等。丁茹,中国社会科学院,数量经济研究所的技术经济及管理博士,从事大数据与数字经济、创新发展研究、科研项目管理等领域,主要研究领域为科技服务、产业经济研究、技术创新与创业。任山东省技术市场协会副秘书长,擅长整合创新资源、拓展创新业务和创新产业规划和产业经济,参与虚拟现实技术应用方面的相关创新研究和产业资源对接。翟振明,美国肯塔基大学博士毕业,为广州大学R立方研究所所长、中山大学博导、人机互联实验室主任,曾撰写英文专著《Get Real: A Philosophical Adventure in Virtual Reality》,该书对虚拟现实和扩展现实发展趋势进行技术迭代预言并得到相关印证,此著作被美国评论者认为“有可能在虚拟现实技术和哲学两个领域都成为里程碑性的著作”。其设计创建中山大学人机互联实验室,其中的“虚拟与现实之间无缝穿越体验系统”已在国内外产生广泛影响。其首创了虚拟现实作为逆向艺术的概念,为虚拟世界的艺术与人文理性做出了突出贡献。谭昕,副教授,主要研究全息虚拟现实应用设计等战略新兴产业相关课程,是数字媒体艺术设计专业主任,担任国泰安教育技术有限公司名誉顾问;受聘深圳市文化广电旅游体育局文化产业专家库专家;受聘深圳市龙岗区文化创意产业专家库专家;担任重庆青年职院项目化课程重构指导指导专家。曾主编《虚拟现实应用设计》。陆建勋,深圳大学工学博士,其主要产学研方向为虚拟现实技术应用、智能制造技术及相关设备开发等,在相关领域有着广泛而深刻的研究,并发表过多篇期刊论文,曾参与了国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金项目和深圳市知识创新基础研究等项目。张鑫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究硬件电路前后仿真,并进行实际的芯片设计工作,有丰富的整套流流程的经验,如集成电路设计、性能仿真、版图设计、版图验证、前后仿真、流片及封装测试等。曾参与过多项国家自然科学基金项目,发表多篇相关学术论文,多次参加相关领域的学术会议。洪岳,瑞典乌普萨拉大学工程科学学院博士,现为深圳大学全息计算机技术、光电通信技术助理教授。研究方向包括全息计算机科学、半导体光电、自动化与信息工程、通信系统等等。曾参与发表相关研究领域的多篇期刊论文和会议论文。张伟略,昆士兰科技大学博士,研究方向主要有沉浸式现场娱乐,跨文化研究、用户体验、本地化策略、沉浸式戏剧等等,其拥有众多光路设计作品,曾获2014上海青年创意基金相关奖项。王璨,哈尔滨工业大学电气工程博士, 德国慕尼黑工业大学,电力电子与电力传动研究所, 联合培养博士。研究领域有电力电子工业VR技术应用、新一代全息孪生工厂技术、工业4.0等。曾参与国家自然科学基金委联合基金重点支持项目、国家自然科学基金委青年项目、广东省自然科学基金委面上项目等。发表了多篇相关领域的期刊论文,联合取得相关专利3项。刘艺涛,新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院博士,曾为新加坡南洋理工大学,罗尔斯• 罗伊斯-南洋理工大学联合实验室博士后。曾主持国家自然科学基金青年项目、广东省科技厅博士启动项目、深圳市基础研究等项目。参与发表过多篇相关领域的学术论文。刘云,浙江大学电力系统及其自动化工学博士,美国中佛罗里达大学电气工程和计算机科学 联合培养博士,曾为新加坡南洋理工大学能源研究中心博士后研究员,是深圳市南山区C类“领航人才”、深圳市海外高层次人才C类,主要研究方向包括微网/主动配网分布式优化控制等。参与发表过多篇相关领域期刊论文和会议论文,联合发明专利一项,曾做过多场专业学术报告,参与/主持多项科研项目,包括图像信息处理与智能控制教育部重点实验室开放基金(IPIC2019-02), 多能源集成优化调度等。胡国庆,北京大学电子学系博士、博士后,北京大学深圳研究院副研究员,北京大学深圳研究院5G课题组组长,北京大学深圳系统芯片设计重点实验室副主任,深圳市高层次专业人才,广东省百名博士博士后创新人物,深圳市南山区“十大南山好青年”,深圳市新兴战略产业博士专家联谊会创始发起人、副会长兼执行秘书长,深圳5G产业协会专家委员会副主任,深圳5G产业联盟专家委员会副主任,深港澳博士专家联盟副秘书长,朴素资本首席信息技术顾问。拥有副研究员、高级工程师两个高级职称,一个客座教授荣誉称号。参著学术专著一部,发表SCI/EI/ISTP等高质量学术论文40余篇,申请发明专利17项;主持国家及省市级科研项目六项,参研国家级项目十余项。袁志辉 ,中国科学院大学(中国科学院电子学研究所),通过硕博连读获得通信与信息系统专业博士学位,主要研究方向:(1)InSAR信号处理;(2)信号分析与处理。现主持国家自然科学基金项目1项,湖南省自然科学基金项目1项,主持湖南省教育厅科学研究项目2项;先后参与国家自然科学基金、湖南省自然科学基金和省教育厅重点科研项目等5项;目前获专利授权2项;在国内外重要学术期刊上发表论文十余篇,其中SCI收录9篇,并担任过IEEE GRSM、TGRS、JSTARS、Access、Letters、SPL和JARS等国际遥感类和信号处理类权威期刊的审稿人。彭福来 ,北京理工大学电子科学与技术专业的工学博士。长期从事电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理等领域的研究工作。作为负责人或骨干人员先后参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、装备发展部、省自然科学基金、济南市高校团队人才等重大科研项目。在电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理分析、生理信号检测等方面具备丰富的研究开发经验。发表论文10余篇,申请专利20余项。林炯康,香港理工大学电力电子与电力传动专业博士,主要研究方向为工业VR引擎等。曾在诺丁汉大学电子与电机工程系负责控制算法的研究和测试,软件的开发与维护等。发表SCI论文多篇。张铸 ,香港理工大学电气工程系博士,研究项目包括VR工业培训系统设计,电机控制器设计与优化等,且参与了多项国家自然科学基金的项目,取得多项相关科技成果,包含一项发明专利、三项实用新型专利和两项软件著作权。徐翠东,香港理工大学博士,研究方向包括电气工程、电力电子的智能应用等,曾为香港理工大学电机工程系电力电子研究中心研究员,IET电力电子评论家,曾主导多项相关的研究项目,参与发表多篇期刊论文和会议论文。李社,哈尔滨工业大学博士,主要研究方向为手性光子晶体、手性光子晶体光纤及传感。参与国家自然基金、黑龙江省基金等多项项目,发表论文多篇,其中SCI检索3篇,EI一篇。获黑龙江省科技进步奖二等奖一项。乔牧,哈尔滨工程大学博士,研究方向包括VR设计原理等,发表过多篇科技论文,参与了多项科研项目,包括国家自然基金项目、黑龙江省教育厅科研项目等,曾取得三项科技奖励,获得两项实用新型专利和一项发明专利。滕达,中国铁道科学研究院博士,研究方向包括计算机科学与技术自然语言处理、信息工程及控制等,曾主持多项相关课题的研究,参与发表多篇学术论文,已申请发明专利3项。田雪松,哈尔滨工业大学博士,研究方向包括图形图像光电信息处理及传感技术、量子通讯电子物理研究、激光防护用氧化钒薄膜性能研究等,曾发表多篇相关学术论文,曾参与多个国防科技预研跨行业综合技术项目。朱学群 ,北京林业大学博士,具备交叉学科背景,擅长数理统计、量化分析、科学管理,主导多个重点全息AR项目实施,在材料、显示理论与研究很深的行业经验,是新华网中国双创导师、北京市海归科协双创导师。李迁,北京科技大学博士,研究方向包括材料加工分析、镀膜、工业VR等,在激光共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜等进行深入研究,对于分子材料、材料连接技术方向曾参与发表多篇相关论文。赫万佳,香港理工大学博士,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统及相关临床和基础研究,曾参与发表多篇相关论文及多个相关项目的研究。周福礼,重庆大学博士,为国际学术协会会员。主要研究方向包括VR/AR驱动商业模式创新、大数据商务分析等,发表相关论文30余篇,其中SCI/SSCI检索10余篇,EI期刊12篇,CSSCI 1篇,曾经主持多个省部级项目。刘伟星,中国科学院大连化学物理研究所博士,研究方向包括AR 衍射光波导的光栅设计,包括效率、显示均匀性、成像质量优化、AR 技术技术路线的探索和调研等。曾发表多篇相关论文及主导多个相关项目,且获已授权专利 8 项。李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$微美全息(WIMI)$ 微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商
      微美全息科学院:基于增强情境的交互在沉浸式虚拟现实环境的作用
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      微美全息
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      07-21

      微美全息科学院:全息技术与地理的交互作用协同

      随着全息显示技术的发展,全息技术的应用范围越来越广,用全息技术显示地理信息也越来越成熟。作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们对全息技术与地理的交互作用协同进行了深入研究。全息地图作为能够实现三维显示的地图产品,与传统的地图产品相比具有明显的优势,使得地图空间认知的研究领域得到拓展。全息地图是指用全息技术制成的、可以实现裸眼三维显示的地图产品,地图工作者对全息地图的探索从20世纪70年代已经开始,如今许多团队已经做得相当成熟。地图和文字不同,它提供的是一种视觉思维,而视觉思维是唯一可以在其中以足够的精确性和复杂性表现空间联系的感觉式样。还有研究指出:人类是依靠自己的感知和认知能力,全方位地获取知识,并在多维化的信息空间中认识问题。地图则提供了这样的综合能力,特别是数字地图。数字地图的可视化极大地扩充了地图的家族,出现了电子地图、动态地图和赛博地图等新的业态地图。图1表示不同山地的全息地图示意图。图1不同山地的全息地图示意图全息地图是能够实现地理信息真三维显示的地图产品,既是一种新型的信息载体,也能传输信息从而表现用户的认知结果。全息地图是将地理信息可视化的一种结果,在这个可视化的条件下,用户以此为依托而进行地图的空间认知。制图工作者需要考虑的是不同用户的认知能力及用图时的思维方式特点,制作出尽可能满足使用者需求的地图产品。因此,地图空间认知理论的一个重要拓展将是对全息地图的空间认知进行全面的研究。全息地图是一种新型的空间认知工具,与传统的地图产品相比有其自身的特殊性。只有深入地研究全息地图的空间认知,才能够正确分析其作为空间认知工具的效能,从而更好地设计全息地图产品。首先对于纸质地图而言,静态的二维信息是其主要特征,认知的过程中不会涉及动态的视觉信息处理。电子地图和网络地图对于动态认知有了一定的补充,但是这些地图都是属于二维的或者从二维实现的三维视觉效果,无深度,无法真实再现三维模型,故对全息地图进行空间认知研究,能够实现地图空间认知研究内容上的拓展,是一个从二维到三维的飞跃。其次,纸质地图的用户范围广泛,电子地图及网络地图的用户相对个性化较强,而全息地图由于涉及的技术较为复杂,虽然用途也很广泛,但是对使用者的专业知识背景要求更高,个性化特性更为鲜明,必须了解具有不同文化水平和社会经历以及专业背景的用户的空间认知能力的差异性,才能够设计出更加符合用户要求的全息地图。因此,为了充分发挥全息地图这一前景可观的新型产品的空间认知功能,对全息地图进行空间认知研究是必要的。现代科学技术飞速发展,地图学也随着相关科学的发展而发生着巨大变化。地图数据的获取、存储、处理,制图方式,地图的使用方式等越来越多元化。传统的纸质地图是静态的,经过制图者选择、概括和浓缩的空间信息的二维表示,电子地图、网络地图和在线地图是动态的,也能让人产生三维视觉,却与全息地图的三维显示方式不同,因此,全息地图与传统的地图产品在空间认知研究上有不同的特点,主要如下: (1) 全息位置地图是语义关系一致的四维时空位置信息的集合。全息位置地图所反映的位置及其相关信息更为全面,多层次、多粒度、全方位反映空间位置本身以及各种关联关系,涵盖了以位置为基础的人与人、人与物、物与物的直接关联以及蕴含信息,各相关信息之间的语义位置关系更为明确和一致。例如,对地球表面上的任意一点,全息位置地图在垂直方向上,将包括地上、地表和地下空间的相关信息;在水平方向上,将包括局部区域和广域空间特征信息;在时间方向上,将包括过去、现在以及可能的将来的信息。因此,全息位置地图的全息是对位置的四维时空特征的综合描述与解析。(2) 全息位置地图由系列数字位置地图所构成。全息位置地图可以满足多种应用需求,可以形成多种场景,并可以多种方式呈送给用户。例如,Google等公司在网络地图服务领域所提供的全景地图则是其中的一类。全景地图是三维图像全景(Panorama)与二维地图结合而创建的一种地图。它提供每个地理位置的360°真实场景,并且实现全景漫游、全景搜索和全景分享等功能,有效地弥补了传统电子地图完整性和直观性欠缺问题。把电子地图所具有的地理位置查询功能与三维全景所提供的虚拟现实技术结合起来,将会给人们平常的生活、出行等提供非常大的便利。作为一种新型的数字地图,全息位置地图的研究尚处于初始阶段。正处于飞速发展的全息地图技术为地图产品提供了一种新的表现形式,为地图空间认知研究拓展了新的领域。但是目前全息地图仍有许多技术问题没有得到解决,如果能将网络地图、在线地图也通过全息地图的形式展现,可实时动态三维显示,那将是一个质的飞跃。微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云以下是微美全息科学院的部分科学家成员:李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,曾经主研的科研项目包括山东科技大学菁英计划的《基于VR/AR技术的复杂机械产品设计变更管理研究》、重庆大学汽车协同创新中心重点项目《VR/AR技术在汽车消费行为偏好挖掘中的应用及关键技术》及其他多项国家自然科学基金项目,也曾参与发表多篇期刊论文。刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,香港理工大学研究员,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室合现实技术研修班学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得ICRCA-2018机器人EI国际会议"最佳论文奖"。杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,华盛顿大学电子工程学院联合培养博士,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI论文6篇,中文核心1篇,申请专利4项。李维娜,2017年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017年8月去了新加坡的Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息(compressive digital holography)的博士后工作,2018年11月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部,在以前工作的基础上把数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对U型网络(U-net)的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文5篇,以第二作者发表的高水平论文2篇。曲晓峰,香港理工大学博士,现任清华大学深圳研究生院博士后,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。刘超,新加坡南洋理工大学博士,是深圳市南山区领航人才,深圳市海外高层次人才孔雀计划C类,Molecular Physics 2011年度最佳年轻作者提名,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。参与设计基于忆阻器的神经网络系统模型。基于忆阻器的仿生物神经元和突触连接的微电子电路设计,参与基于忆阻器的神经网络系统模型的设计与动力学行为的分析。彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。彭博士在国际刊物上发表20篇文章。已申请近50项中国发明和美国发明专利,其中10项美国专利和20项中国发明专利获得授权。陈能军,中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后,广东省金融创新研究会副秘书长、广东省国际服务贸易学会理事。主要从事文化科技和产业经济的研究,近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。近年来先后主持、主研“5G时代的数字创意产业:全球价值链重构和中国路径”“深圳加快人工智能产业发展研究”“贸易强国视角下中国版权贸易发展战略研究”,“文化科技融合研究:基于版权交易与金融支持的双重视角”等省部级课题多项,并在《商业研究》《中国流通经济》《中国文化产业评论》等核心期刊发表论文多篇。潘剑飞,香港理工大学博士学位,现为广东省高校“千百十工程”人才,深圳市海外高层次人才,深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR应用、先进数字化制造、数字制造全息孪生工厂、机器人等。主持多项国家自然科学基金项目、广东省科技计划项目和广东省自然科学基金项目。杜玙璠,北京交通大学光学工程博士,取得与显示产品相关专利20余项,发表期刊文章3篇,曾打造全球最高分辨率的8K*4K的VR产品,并提出了采用光场显示技术,解决VR辐辏冲突问题;推出首款国产化率100%的单目AR眼镜,第一次联合提出基于未来空间信息的非接触式交互的操作系统概念(System On Display),在运营商体系进行虚拟现实数字产业合作。伍朝志,深圳大学光机电工程与应用专业博士,研究方向主要为精密/微细电解加工,发表过多篇期刊论文和会议论文,获得三项相关专利,曾参与国家重点研发计划、国家自然科学基金重大研究计划重点项目等。丁茹,中国社会科学院,数量经济研究所的技术经济及管理博士,从事大数据与数字经济、创新发展研究、科研项目管理等领域,主要研究领域为科技服务、产业经济研究、技术创新与创业。任山东省技术市场协会副秘书长,擅长整合创新资源、拓展创新业务和创新产业规划和产业经济,参与虚拟现实技术应用方面的相关创新研究和产业资源对接。翟振明,美国肯塔基大学博士毕业,为广州大学R立方研究所所长、中山大学博导、人机互联实验室主任,曾撰写英文专著《Get Real:A Philosophical Adventure in Virtual Reality》,该书对虚拟现实和扩展现实发展趋势进行技术迭代预言并得到相关印证,此著作被美国评论者认为“有可能在虚拟现实技术和哲学两个领域都成为里程碑性的著作”。其设计创建中山大学人机互联实验室,其中的“虚拟与现实之间无缝穿越体验系统”已在国内外产生广泛影响。其首创了虚拟现实作为逆向艺术的概念,为虚拟世界的艺术与人文理性做出了突出贡献。谭昕,副教授,主要研究全息虚拟现实应用设计等战略新兴产业相关课程,是数字媒体艺术设计专业主任,担任国泰安教育技术有限公司名誉顾问;受聘深圳市文化广电旅游体育局文化产业专家库专家;受聘深圳市龙岗区文化创意产业专家库专家;担任重庆青年职院项目化课程重构指导指导专家。曾主编《虚拟现实应用设计》。陆建勋,深圳大学工学博士,其主要产学研方向为虚拟现实技术应用、智能制造技术及相关设备开发等,在相关领域有着广泛而深刻的研究,并发表过多篇期刊论文,曾参与了国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金项目和深圳市知识创新基础研究等项目。张鑫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究硬件电路前后仿真,并进行实际的芯片设计工作,有丰富的整套流流程的经验,如集成电路设计、性能仿真、版图设计、版图验证、前后仿真、流片及封装测试等。曾参与过多项国家自然科学基金项目,发表多篇相关学术论文,多次参加相关领域的学术会议。洪岳,瑞典乌普萨拉大学工程科学学院博士,现为深圳大学全息计算机技术、光电通信技术助理教授。研究方向包括全息计算机科学、半导体光电、自动化与信息工程、通信系统等等。曾参与发表相关研究领域的多篇期刊论文和会议论文。张伟略,昆士兰科技大学博士,研究方向主要有沉浸式现场娱乐,跨文化研究、用户体验、本地化策略、沉浸式戏剧等等,其拥有众多光路设计作品,曾获2014上海青年创意基金相关奖项。王璨,哈尔滨工业大学电气工程博士,德国慕尼黑工业大学,电力电子与电力传动研究所,联合培养博士。研究领域有电力电子工业VR技术应用、新一代全息孪生工厂技术、工业4.0等。曾参与国家自然科学基金委联合基金重点支持项目、国家自然科学基金委青年项目、广东省自然科学基金委面上项目等。发表了多篇相关领域的期刊论文,联合取得相关专利3项。刘艺涛,新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院博士,曾为新加坡南洋理工大学,罗尔斯•罗伊斯-南洋理工大学联合实验室博士后。曾主持国家自然科学基金青年项目、广东省科技厅博士启动项目、深圳市基础研究等项目。参与发表过多篇相关领域的学术论文。刘云,浙江大学电力系统及其自动化工学博士,美国中佛罗里达大学电气工程和计算机科学联合培养博士,曾为新加坡南洋理工大学能源研究中心博士后研究员,是深圳市南山区C类“领航人才”、深圳市海外高层次人才C类,主要研究方向包括微网/主动配网分布式优化控制等。参与发表过多篇相关领域期刊论文和会议论文,联合发明专利一项,曾做过多场专业学术报告,参与/主持多项科研项目,包括图像信息处理与智能控制教育部重点实验室开放基金(IPIC2019-02),多能源集成优化调度等。胡国庆,北京大学电子学系博士、博士后,北京大学深圳研究院副研究员,北京大学深圳研究院5G课题组组长,北京大学深圳系统芯片设计重点实验室副主任,深圳市高层次专业人才,广东省百名博士博士后创新人物,深圳市南山区“十大南山好青年”,深圳市新兴战略产业博士专家联谊会创始发起人、副会长兼执行秘书长,深圳5G产业协会专家委员会副主任,深圳5G产业联盟专家委员会副主任,深港澳博士专家联盟副秘书长,朴素资本首席信息技术顾问。拥有副研究员、高级工程师两个高级职称,一个客座教授荣誉称号。参著学术专著一部,发表SCI/EI/ISTP等高质量学术论文40余篇,申请发明专利17项;主持国家及省市级科研项目六项,参研国家级项目十余项。袁志辉,中国科学院大学(中国科学院电子学研究所),通过硕博连读获得通信与信息系统专业博士学位,主要研究方向:(1)InSAR信号处理;(2)信号分析与处理。现主持国家自然科学基金项目1项,湖南省自然科学基金项目1项,主持湖南省教育厅科学研究项目2项;先后参与国家自然科学基金、湖南省自然科学基金和省教育厅重点科研项目等5项;目前获专利授权2项;在国内外重要学术期刊上发表论文十余篇,其中SCI收录9篇,并担任过IEEE GRSM、TGRS、JSTARS、Access、Letters、SPL和JARS等国际遥感类和信号处理类权威期刊的审稿人。彭福来,北京理工大学电子科学与技术专业的工学博士。长期从事电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理等领域的研究工作。作为负责人或骨干人员先后参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、装备发展部、省自然科学基金、济南市高校团队人才等重大科研项目。在电子信息、人工智能、大数据处理、医学信号处理分析、生理信号检测等方面具备丰富的研究开发经验。发表论文10余篇,申请专利20余项。林炯康,香港理工大学电力电子与电力传动专业博士,主要研究方向为工业VR引擎等。曾在诺丁汉大学电子与电机工程系负责控制算法的研究和测试,软件的开发与维护等。发表SCI论文多篇。张铸,香港理工大学电气工程系博士,研究项目包括VR工业培训系统设计,电机控制器设计与优化等,且参与了多项国家自然科学基金的项目,取得多项相关科技成果,包含一项发明专利、三项实用新型专利和两项软件著作权。徐翠东,香港理工大学博士,研究方向包括电气工程、电力电子的智能应用等,曾为香港理工大学电机工程系电力电子研究中心研究员,IET电力电子评论家,曾主导多项相关的研究项目,参与发表多篇期刊论文和会议论文。李社,哈尔滨工业大学博士,主要研究方向为手性光子晶体、手性光子晶体光纤及传感。参与国家自然基金、黑龙江省基金等多项项目,发表论文多篇,其中SCI检索3篇,EI一篇。获黑龙江省科技进步奖二等奖一项。乔牧,哈尔滨工程大学博士,研究方向包括VR设计原理等,发表过多篇科技论文,参与了多项科研项目,包括国家自然基金项目、黑龙江省教育厅科研项目等,曾取得三项科技奖励,获得两项实用新型专利和一项发明专利。滕达,中国铁道科学研究院博士,研究方向包括计算机科学与技术自然语言处理、信息工程及控制等,曾主持多项相关课题的研究,参与发表多篇学术论文,已申请发明专利3项。田雪松,哈尔滨工业大学博士,研究方向包括图形图像光电信息处理及传感技术、量子通讯电子物理研究、激光防护用氧化钒薄膜性能研究等,曾发表多篇相关学术论文,曾参与多个国防科技预研跨行业综合技术项目。朱学群,北京林业大学博士,具备交叉学科背景,擅长数理统计、量化分析、科学管理,主导多个重点全息AR项目实施,在材料、显示理论与研究很深的行业经验,是新华网中国双创导师、北京市海归科协双创导师。李迁,北京科技大学博士,研究方向包括材料加工分析、镀膜、工业VR等,在激光共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜等进行深入研究,对于分子材料、材料连接技术方向曾参与发表多篇相关论文。赫万佳,香港理工大学博士,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统及相关临床和基础研究,曾参与发表多篇相关论文及多个相关项目的研究。周福礼,重庆大学博士,为国际学术协会会员。主要研究方向包括VR/AR驱动商业模式创新、大数据商务分析等,发表相关论文30余篇,其中SCI/SSCI检索10余篇,EI期刊12篇,CSSCI 1篇,曾经主持多个省部级项目。刘伟星,中国科学院大连化学物理研究所博士,研究方向包括AR衍射光波导的光栅设计,包括效率、显示均匀性、成像质量优化、AR技术技术路线的探索和调研等。曾发表多篇相关论文及主导多个相关项目,且获已授权专利8项。李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$微美全息(WIMI)$ 微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。
      微美全息科学院:全息技术与地理的交互作用协同
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      微美全息
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      公司概况
      微美全息软件有限公司于2018年8月16日根据开曼群岛法律注册成立,专注于计算机视觉全息云服务,为中国规模最大、覆盖产业链最全、业绩最优的全息云产业综合实体之一,目标成为最有潜力、最有国际影响力的全息云平台。WIMI微美全息覆盖从全息计算机视觉AI合成、全息视觉呈现、全息互动软件开发、全息AR线上及线下广告投放、全息ARSDK支付、5G全息通讯软件开发、全息人脸识别开发、全息AI换脸开发等全息AR技术的多个环节,具有一站式服务能力。目前已成长为中国最大的全息云综合技术方案提供商之一。WIMI微美全息在广告、娱乐、教育、5G通讯等全息应用领域取得重大突破与跨越式发展,旨在全息3D计算机视觉采集、AI合成、传输、呈现、应用的各个环节的深度研发与市场应用,并致力于构建拓展性强、开放性的服务平台,搭建全息技术应用和全息计算机视觉呈现之间的桥梁,实现全息计算机视觉在不同场景中的应用呈现,推广行业的跨越式发展。以实现WIMI微美全息的愿景“成为中国全息生态的缔造者”。
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