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虚拟现实产业推进会 2019 年 11 月致 谢 本白皮书 在编写过程中得到了 工业互联网产业联盟 VR/AR特设组 、虚拟现实产业推进会（ VRPC）等广大伙伴的专业支持。限于编写时间、项目组知识 积累与产业尚未完全定型等方面的因素，内容恐有疏漏，烦请不吝指正。 联合编写单位及作者 中国信息通信研究院： 陈曦 胡可臻 孔小函 宫政 郭英男 青岛海尔工业智能研究院有限公司 ： 石恒 崔维存 中兴通讯股份有限公司： 陈晓 美国参数技术公司： 郎燕 中国联通网络技术研究院： 文佳 同济大学 ： 陆剑峰 夏路遥 亮风台信息科技有限公司 ： 吴仑 蒋建平 山东山大华天软件有限公司 ： 王培刚 王志超 上海鼎视信息科技有限公司 ： 田海 金圣杰 山东鸣启网络科技有限公司 ： 刘仪辉 南京聪图信息技术有限公司 ： 邹智鹏 徐丹 前 言 当前全球正处于第四次工业革命中， 制造业智能化已经成为国家间抢占战略制高点、国内产业转型升级、经济发展的重要引擎。 作为助力工业 4.0 发展的技术支柱之一，虚拟现实被应用于工业生产的需求分析、总体设计、工艺优化、生产制造、测试实验、使用维护等环节，实现工业产品设计 -制造 -测试 -维护的智能化和一体化。预计在未来几年内，虚拟现实 /增强现实的工业应用将进入快熟成长阶段，覆盖工业制造、管理、服务的全流程，成为智能制造发展的重要平台和基础支撑。 目 录 一、 发展背景 . 1 二、 产业分析 . 9 （一）市场分析 . 9 （二）发展趋势 . 10 三、 应用场景 . 14 （一） AR远程协作 . 14 （二） AR作业指导 . 18 （三） VR产品结构展示与装配训练 . 22 （四） VR/AR 专业技能训练 . 27 （五） AR产品展示与说明书 . 30 （六） AR管理可视化 . 34 （七） AR辅助设备点检 . 39 （八） AR仓库管理 . 43 （九） AR品质异常记录 . 46 （十） AR展厅应用 . 50 （十一）工厂 VR 漫游管理与逆向控制 . 53 （十二）远程设计协同 . 56 （十三）动作追踪与优化 . 59 （十四）适配各场景的通用部署流程 . 63 图表索引 图 1 虚拟现实技术架构 . 2 图 2 虚拟现实技术树 . 2 图 3 中国虚拟（增强）现实产业地图 . 4 图 4 虚拟现实沉浸体验阶梯 . 5 图 5 虚拟现实沉浸体验分级 . 5 图 6 国内外虚拟现实在制造业的应用情况 . 8 图 7 全球工业 AR/VR 产业增长趋势 . 10 图 8 全球工业 AR/VR 市场构成（按类别划分） . 10 图 9 虚拟现实在不同行业的应用情况 . 11 图 10 虚拟现实对价值链的适用性 . 12 图 11 企业预测虚拟现实由试验 过渡到实际应用所需的时间 . 13 图 12 AR远程交互系统架构（举例） . 16 图 13 AR远程交互案例 . 17 图 14 生产过程中的 AR作业指导 . 18 图 15 AR作业指导应用架构图（举例） . 20 图 16 AR作业指导 . 21 图 17 VR产品结构展示与装配训练 1 . 22 图 18 VR产品结构展示与装配训练 2 . 23 图 19 VR产品结构展示与装配训练硬件 . 25 图 20 奥迪 “ 虚拟装配 线校检 ” . 26 图 21 VR/AR专业技能训练案例 . 28 图 22 VR产品结构展示与装配训练案例 1 . 28 图 23 VR产品结构展 示与装配训练案例 2 . 29 图 24 AR产品说明书 1 . 31 图 25 汽车 AR产品说明书 2 . 33 图 26 AR管理可视化系统整体架构 （左）、硬件架构（右）举例 . 36 图 27 AR管理可视化数据调用逻辑图（举例） . 37 图 28 AR管理可视化案例 1 . 37 图 29 AR管理可视化案例 2 . 38 图 30 AR辅助设备点检 . 39 图 31 AR辅助设备点检系统架构（举例） . 41 图 32 AR辅助设备点 检案例 . 42 图 33 AR仓库管理扫描硬件（左：视觉，右：手环） . 43 图 34 AR仓库管理扫描过程 . 44 图 35 AR仓库管理操作 . 45 图 36 AR品质异常记录系统架构（举例） . 48 图 37 洗衣机工厂 AR 品质异常记录 . 49 图 38 AR展厅模式展示应 用硬件（左： AR 头显，右：摄像设备） . 51 图 39 AR展厅模式展示案例 . 52 图 40 VR漫游管理与逆向控制系统整体架构 （左图）、 硬件架构（右图）举例 . 54 图 41 工厂 VR漫游管理与逆向控制案例 . 55 图 42 远程设计协同技术架构（举例） . 58 图 43 动作追踪与优化图像 追踪示意图 . 59 图 44 动作追踪与优化技术架构（举例） . 62 图 45 动作追踪与优化案例 . 62 图 46 AR硬件选择示例 . 63 1 一、 发展背景 虚拟现实是具有颠覆性的新一代信息技术，具有产业潜力大、技术跨度大、应用空间广的发展特点 。 作为新一代人机交互平台，虚拟现实聚焦身临其境的沉浸体验，强调用户连接交互深度 ,对人类认识世界、改造世界的方式方法带来重大变革。 随着技术和产业生态的持续发展，虚拟现实的概念不断演进。业界对虚拟现实的研讨不再拘泥于特定终端形态，而是强调关键技术、产业生态与应用落地的融合创新。 根据工信部的定义， 虚拟（增强）现实（ Virtual Reality, VR/Augmented Reality, AR） 指 借助近眼显示、感知交互、渲染处理、网络传输和内容制作等新一代信息通信技术，构建身临其境与虚实融合沉浸体验所涉及的产品和 服务 。 从广义来看，虚拟现实包含增强现实，狭义而言彼此独立 。 本白皮书使用狭义界定， 暨 区分虚拟现实与增强现实，其中 虚拟现实（ VR） 通过隔绝式音视频内容带来沉浸感体验， 增强现实（ AR）强调虚拟信息与现实环境的 “ 无缝 ” 融合 。 虚拟现实涉及多类技术领域，可划分为五横两纵的技术架构。 由于虚拟现实所固有的多领域交叉复合的发展特性，多种技术交织混杂，产品定义处于发展初期，技术轨道尚未完全定型。本白皮书参考国家部委有关虚拟现实发展指导意见，结合 2018 年虚拟现实技术动态，对虚拟（增强）现实白皮书（ 2017 年）中提出的五横 两纵技术架构进一步更新完善。 “ 五横 ” 是指近眼显示、感知交互、网络传输、渲染处理与内容制作， “ 两纵 ” 是指 VR 与 AR，两者技术体系趋同，且技术实现难度均高于手机等传统智能终端，如手机等设备在芯片、屏幕等核心领域的性能过剩成为虚拟现实的性能门槛。总体上看， VR 技术和产业化的成熟度相对较高 ， AR 更多需要从无到有的技术储备与重大突破，其 关键 技术实现难度 有异于 VR，这一差异主要反映在近眼显示与感知交互2 领域。对 VR 而言，近眼显示 聚焦高画质的视觉沉浸体验。感知交互侧重于多通道交互。由于虚拟信息覆盖与外界隔绝的整个用户视野，重点在于交互信息的虚拟化。对 AR 而言，由于用户大部分视野呈现真实场景，如何识别和理解现实场景和物体，并将虚拟物体更为真实可信的叠加到现实场景中成为 AR 感知交互的首要任务。此外，由于现有技术方案在分辨率（清晰程度）、视场角（视野范围）、重量体积（美观舒适）等方面的潜在冲突，除保证视觉体验外，如何满足类似眼镜全天佩戴便捷成为 AR 近眼显示领域的重大技术挑战。 图 1 虚拟现实 技术架构 来源： 根据 中国 信通院虚拟（增强）现实白皮书（ 2017 年）修订 图 2 虚拟现实技术树 3 虚拟现实产业链条长，参与主体多，主要分为内容应用、终端器件、网络平台和内容生产 。内容应用方面，聚焦文化娱乐、教育培训、工业生产、医疗健康和商贸创意领域，呈现出 “ 虚拟现实 +” 大众与行业应用融合创新的特点。文化娱乐在企业数量上占据主导，培训类的内容企业成为行业应用中的主要力量，房地产、营销、时装等成为商贸创意的主要方向，工业、医疗解决方案以教学、训练为主，实际参与生产与临床环节的应用仍待技术上的进一步成熟；终端器件方面，主要涉及一体式与主机式头显整机、追踪定位与多通道交互等感知交互外设、屏幕、芯片、传感器、镜片等关键器件。网络平台方面，除互联网厂商主导的内容聚合与分发平台外，电信运营商以 云化架构为引领，基于虚拟现实终端无绳化发展趋势，实现业务内容上云、渲染上云，以期降低优质内容的获取难度和硬件成本，探索虚拟现实现阶段规模化应用；内容生产方面，主要涉及面向虚拟现实的操作系统、开发引擎、 SDK、 API、拼接缝合软件、全景相机、 3D 扫描仪等开发环境、工具与内容采集系统。
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