虚拟现实技术专题

虚拟现实技术专题：一、指南说明本专题围绕虚拟现实新方法和新技术、虚拟现实学科交叉与融合以及相关应用领域中的关键技术和系统集成技术等开展研究，同时考虑虚拟现实与数字媒体技术的结合。2008年度重点支持三维物体输入技术，新型立体显示技术，力触觉交互技术，高精度跟踪技术，多通道人机交互技术，高性能微型投影设备关键技术，3DTV内容制作、编码和重构技术，全景动态光场采集与处理技术，虚拟场景生成技术，快速动画生成技术和大幅面多用户交互桌面技术等方向。本专题2008年度经费总预算为7000万元。支持课题分两类：探索导向类课题和目标导向类课题。探索导向类课题共安排5个研究方向，经费预算为1800万元；目标导向类课题共安排7个研究方向，经费预算为5200万元。课题支持强度参见相关研究方向的说明，课题研究期限不超过2010年12月31日。探索导向类课题中，每个研究方向下的研究内容均可独立申请，申请者可在规定研究内容范围内，选择其一并自定课题名称进行申请；目标导向类课题中，申请课题内容应涵盖指南规定的全部研究内容与指标，不得用研究方向直接做课题名称。同一个单位（企业、研究所或高校的院系）在同一方向上支持的课题最多不超过2项。二、指南内容（一）探索导向类课题1．高效逼真的高精度三维物体输入新技术主要研究内容：（1）真实物体表面光学属性获取与重建技术；（2）大规模复杂场景的快速获取及建模技术；（3）动态三维物体的信息获取与快速建模技术；（4）支持动态场景高逼真再现的数据采集与处理技术。说明与要求：要求在关键算法上取得突破，研发原型系统，申请发明专利。本方向2008年拟支持课题3-4项，每个课题支持强度不超过100万元。2．交互式新型立体显示技术和设备主要研究内容：(1)真三维显示可触摸技术；(2)轻便型大视场透视式头戴显示技术；(3)大型多方位悬浮显示技术；(4)多视差立体图像的实时获取/显示技术；(5)可交互的新型虚实融合透视式显示装置。说明与要求：面向不同的交互模式和应用，利用新型光学机理，探索构造虚拟空间和支持自然交互的新型立体显示原理、技术和设备。要求提供原型样机或演示装置，申请发明专利。本方向2008年拟支持课题3-4项，每个课题支持强度不超过100万元。3．力触觉交互技术及装置主要研究内容：（1）基于物理特征或生物机理的力触觉模型及其技术;（2）形状、柔性、纹理、摩擦、温度等触觉交互技术和装置；（3）多自由度、通用型的力反馈人机交互装置；（4）包括力触觉等多种感觉信息的融合及交互技术。说明与要求：要求在关键算法上取得突破，形成面向工业、医学、娱乐等领域的原型系统，申请发明专利。本方向2008年拟支持课题3-4项，每个课题支持强度不超过100万元。4．高精度跟踪新方法和新技术主要研究内容：（1）大范围光电跟踪技术；（2）新型便携式跟踪技术；（3）多特征融合的视频目标跟踪技术；（4）基于多源信息的高精度跟踪技术。说明与要求：针对虚拟现实和增强现实系统对跟踪技术与装置的精度要求，研究显示器件上达到亚像素级精度的跟踪新方法和新技术。要求在关键算法上取得突破并研制原型系统，申请发明专利。本方向2008年拟支持课题3-4项，每个课题支持强度不超过100万元。5．多通道人机交互技术与装置主要研究内容：（1）多重光电触控装置；（2）多人多触点大型表面交互装置；（3）基于视觉的大范围多人三维互动技术与装置；（4）虚实融合的多通道交互技术与装置；（5）轻便式、低功耗人机交互设备。说明与要求：要求提供原型系统或演示装置，申请发明专利。本方向2008年拟支持课题3-4项，每个课题支持强度不超过100万元。（二）目标导向类课题1．高性能微型投影设备关键技术及样机研究研究目标：自主研究开发高性能微型投影系统的关键技术及器件，构建高性能的微型投影系统。主要研究内容：微型显示的小尺寸、高分辨显示芯片；投影显示的小体积、高效率光源模组；高输出光效率的微小光学系统；微型投影显示中的色彩真实再现技术；电子驱动系统的紧凑设计与散热技术等。主要技术指标：a)实现微型投影显示系统，体积不大于120×80×70mm，显示芯片小于0.6英寸，像素分辨率不低于SVGA(800×600)，最大光输出效率(ANSIlm/W)指标先进、可行；b)微型投影仪重量不超过600克；c)具有对不同信号源的兼容能力并支持全彩色显示。说明与要求：要求提出明确的最大光输出功率指标，申请发明专利，提交微型投影显示元部件样品与投影装置样机。优先支持产学研结合。本方向2008年度拟支持课题2个，每个课题支持强度不超过400万元。2．3DTV内容制作、编码和重构关键技术及原型系统研究研究目标：研究面向3DTV的内容制作、编码传输和重构的关键技术，构建一套直播和点播的实时立体多视角3DTV处理系统。主要研究内容：基于运动特征的静动态场景深度图的实时生成技术；二维转三维中遮挡处理技术；自标定与校正、色彩校准和同步技术；基于场景三维几何信息的实时立体重构方法；基于高效编解码的多视角3DTV传输技术等。主要技术指标：a)建立立体采集装置，摄像机运动速度达到10度/s，图像采集速度达到30帧/s；b)开发二维转三维视频处理平台，分辨率达1024×768，立体重构的帧率达50帧/s；c)提出满足立体实时直播和点播的高效实时压缩和传输方案；d)实现支持多种显示器（包括立体手机）的立体显示。说明与要求：要求申请发明专利，提交系统装置样机和二维转三维平台。优先支持产学研结合。本方向2008年度拟支持课题2个，每个课题支持强度不超过400万元。3．复杂运动对象的全景动态光场采集与处理系统研究目标：研究全景动态光场采集与处理的关键技术，构建不同照明环境下复杂运动对象的多视角实时图像获取与再现系统。主要研究内容：基于光源及其空间分布的照明环境光学设计；图像采集过程中光源快速切换、CCD摄像同步等光机电控制技术；高速CCD摄像机的图像快速获取、压缩与硬件处理技术；摄像机与光源空间位置的标定技术；物体表面几何信息与反射特性的估计；动态物体和人物在全新光照环境中的真实感再现等；主要技术指标：a)建立全景光场采集装置，其中光源不少于1000个，摄像机不少于60台；b)具有模拟远场照明与近场照明、快速变换照明环境、实时获取不同照明环境下多视角图像等能力，实现在全新光照环境下非规则、多运动对象的真实感再现。说明与要求：要求申请发明专利，提交采集装置样机。本方向2008年度拟支持课题2个，每个课题支持强度不超过400万元。4.基于视频素材的虚拟场景生成系统研究目标：研究基于视频的虚拟场景构建关键技术，设计和构建具有语义信息的虚拟场景视频素材库，研制视频虚拟场景快速生成系统。主要研究内容：视频素材的结构分析和虚拟场景对象的快速提取技术；基于视频素材关联关系的虚拟场景对象编辑与空洞填补技术；基于语义信息的视频素材库构建与组织管理技术；内容敏感的虚拟场景快速缩放技术；视频光照效果融合技术；虚拟场景的空间遮挡处理与无缝拼接技术；视频虚拟场景的风格化处理技术等。主要技术指标：a)支持视频场景分割和半自动化编辑，视频切分的平均准确率达到90%，完成交互工作后视频对象的提取时间小于3秒/帧；b)支持硬件加速的虚拟场景生成和风格化处理，支持不同视频源的场景的快速一致性融合；c)建立具有语义标注的视频库，总场景不少于2000个，情节不少于200个，视频素材的场景对象不少于500个。说明与要求：要求申请发明专利，提供与共享构建虚拟场景的视频素材库，提供视频虚拟场景快速生成系统。本方向2008年度拟支持课题2个，每个课题支持强度不超过400万元。5．高真实感全景虚拟场景生成关键技术与系统研究目标:面向航空、航海等大场景领域，研究高真实感全景虚拟场景生成关键技术，形成具有自主知识产权的软硬件平台，开发指挥调度、运行监管、驾驶培训、工程方案论证等应用示范系统。主要研究内容：超大范围自然景物中巨量纹理和大范围光场等的获取、实时建模及生成；自然或人为气象和环境变化的逼真实时绘制；虚拟场景与应用系统中实物的整定；大畸变自动几何校正、多重重叠边缘自动无缝融合等全景显示技术；能支持多种绘制工具的多机协调GPU并行绘制软硬件平台等。主要技术指标：a)有效支持数十到数百公里的自然景物的建模与无缝全景显示，水平视角360度、垂直视角不低于180度；b)支持至少30种以上自然场景的建模和绘制，支持360度柱面以及穹顶拼接投影等领域特殊显示需求，支持多重重叠投影，重叠边缘缝合误差1像素，相邻通道视觉颜色一致；c)提供自主知识产权的平台样机，并形成2个以上的应用示范。说明与要求：要求申请发明专利，示范系统有重大显示度和应用前景。优先支持产学研结合。本方向2008年度拟支持课题2个，每个课题支持强度不超过400万元。6．半自动化快速动画制作技术与系统研究目标：突破可实用化的半自动动画制作中的关键技术，研究建立相应的动画智能化制作流程，面向特定领域完成系统和试验平台。主要研究内容：动画故事、情节、分镜头剧本的描述与生成；基于情节和剧本的动画素材库的创建技术；个性化人物形象与复杂动作的规划技术；色彩和环境的合成与控制技术等；主要技术指标：a)针对特定领域，完成半自动动画生产实验平台，动画制作的自动化程度高于60％；b)完成支撑自动动画制作的、具有知识标注的素材库，库中元素不少于2000例；c)完成动画制作流程技术规范，并依据该规范和相应技术制作10分钟动画短片一部。本方向2008年度拟支持课题2个，每个课题支持强度不超过300万元。7．大幅面多用户交互桌面关键技术及样机研究研究目标：研究可交互的大幅面高分辨率共享显示环境等软硬件关键技术，构建支持多用户协同操作和友好人机交互的物理工作桌面环境。主要研究内容：符合人体工程学、同时具有显示和多通道输入能力的桌面系统的软硬件架构设计与实现；桌面上多光点轨迹跟踪的算法和技术；基于笔式、手势的自然交互技术；多通道并发交互机制和多用户身份区分识别机制；多用户共享的交互机制的研究与实现等。主要技术指标：a)完成大幅面无缝显示桌面系统样机，显示表面对角线长度不小于400cm，提出的样机净高指标先进可行，系统分辨率不低于2772×768；b)完成支撑不同应用的交互环境和开发工具，支持笔式、手势和触摸交互，交互识别率大于95%，触摸交互误差不大于2mm；c)支持多个用户在显示表面上的同时输入，系统响应时间小于30ms；d)面向2个实际应用领域，完成具有展示度的多人参与的完整应用。说明与要求：要求提出样机净高指标，申请发明专利，提交大幅面多用户交互桌面的设计方案、多用户交互环境、开发工具及装置样机。本方向2008年度拟支持课题2个，每个课题支持强度不超过300万元。