虚拟现实技术在公共服务中的应用发展分析

摘 要：随着计算机及人机交互手段的发展，虚拟现实技术的应用正逐步渗透到航天、军事、通信、医疗、教育、艺术、娱乐、建筑和商业等各个领域，文章将重点关注虚拟现实技术在公共服务中的应用，从专利文献的角度，对其发展脉络进行全面统计分析，并从分析结果中得到了有益的结论。

关键词：虚拟现实；公共服务；应用发展

引言

虚拟现实（Virtual Reality，VR）是以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互，产生真实环境的感受和体验。

1 虚拟现实技术的应用类专利申请整体状况分析

1.1 全球分析

图1是涉及VR技术应用于商业的全球专利申请量年代分布图，从中可以看出，自1992年起申请量呈较为稳定的上升趋势，在2000年达到第一个巅峰，但在2001年起专利申请量有所回落，2002年到2004年申请量较为平稳。在2005年起申请量开始回升，除2009年外整体呈现上升趋势，在2012年达到第二个巅峰。虽然图中显示2013年起的申请量有所回落，但依据该类专利申请量的发展轨迹来看，在2000年与2007年申请量达到峰值后，随后的2到3年内申请量往往有所回落，可以认为这正是新一轮基础技术的研发积累阶段，由此可见，该类申请的发展态势呈现波动上升的趋势，总体上保持良好状态。

1.2 国内分析

图2示出了国内VR技术应用于商业中的专利申请自1996年以来随时间变化的趋势，从中可以看出此类专利申请总量整体来说呈上升发展趋势。2000年以前申请量极少，年申请量均在10件以下；2001年开始，申请量从2000年的14件跃升到接近50件；之后的5年间，呈缓慢增长趋势；直至2006年，申请量达到87件；随着计算机技术的发展，VR技术也得到了极大的带动，经过7年的发展，2013年的年申请量达到峰值153件；而由于专利文件自申请至公开的期限限制，公开数据不完整，导致2015年的数据不准确，不能准确反映其申请情况。

2 虚拟现实技术在公共服务中的应用发展

VR技术在公共服务中的应用主要包括教学和医疗两个大的方面，本节重点从专利文献的申请时间轴上，对VR技术在公共服务中的应用发展进行梳理分析。

1998年5月18日，日本东芝集团在专利申请JP13514698A中提出了将VR技术应用于工厂设备安装使用的教学中，在存储器中存储有虚拟教学内容，通过处理器控制虚拟操作员的行为，并将其展示在显示设备中，以供工人学习工厂设备的安装使用方法。可见此时的虚拟教学仅仅是将教学内容动态的展示给学员，缺乏在虚拟环境中的互动操作。

2001年6月13日，日本川崎重工业株式会社在专利申请JP20

01178134A中提出了受训人员通过终端下载虚拟空间模型和事件模型，并通过终端传输受训者在虚拟环境中的位置、发言以及动作数据给服务器，由服务器存储该训练数据并共享给受训者和培训老师。此时，VR技术在培训教学中的应用已经有了互动形式，此后VR技术在公共服务中的应用类专利申请也趋向于增强参与者在虚拟环境中的交互感觉和沉浸感。

2008年1月29日，河海大学在专利申请CN200810018879中提出了利用VR技术帮助用户进行训练康复的方法，通过构建三维人体数据模型；采集大脑皮层的电波；用户眼睛上戴着头盔显示器连接计算机，利用这种方法进行训练康复训练，对人体不适部位的恢复产生积极影响。

2010年3月8日，韩国电子电信研究所在专利KR20100020297

A中提出了一种运用增强现实（Augmented Reality，AR）技术提供例如地下设施信息的装置，包括分析地下设施位置的位置信息分析单元，根据分析信息寻找相同具体设施信息的信息搜索单元，描绘设施信息的单元，以及增强现实提供单元来将设施的位置信息和具体的设施信息进行合成，生成增强现实信息。

2015年7月21日中国矿业大学（北京）在专利申请CN2015104

30078中公开了一种基于头戴式混合现实设备的危险行业安全培训系统，将虚拟场景显示在位于受训者眼前的半透明显示器上，配合现实场景，真实模拟各种危险情况，可以对相关从业人员进行有效的安全培训；通过混合显示设备的显示器让受训者看到混合显示场景，弥补现有非现场培训的不足，带给受训者最接近现场培训的体验，得到最佳培训效果。

此间，VR技术在公共服务中的应用分支也在不断扩展，陆续被应用于虚拟股票市场的交易练习，虚拟社区，灾害环境预演，纺织品染色效果仿真，以及医疗教学等方面，随着VR技术的不断完善，其衍生技术的不断成熟，可以预见的其在公共服务中的应用还将不断细分扩展。

从本节分析中可以看出，重点专利主要集中在日韩等专利大国，其从虚拟现实的雏形技术人工现实（Artificial Reality）技术到虚拟现实（Virtual Reality）技术，再到目前交互性更强的增强现实（Augmented Reality）技术都有一定的研究基础，针对如何从技术角度来提高VR在不同领域的沉浸性、交互性和构想性，这些方面的改进创新点相对较高，对VR技术的应用也起到了很大的推动作用，与之相对的，国内申请人主要针对VR技术在适应中国具体国情下的更多的应用领域提出了较多的专利申请，对其技术上的缺陷进行的改进较少。

3 结束语

尽管VR技术已经在诸多领域获得了比较成熟的应用，但其仍是一门年轻的技术，通过VR技术应用于商业的全球专利申请量趋势，可以预见的，在未来人们还会着眼于VR技术的开发，那么为了能在此领域能够跟上国际发展的步伐，中国具有加大投入研发VR技术的需求，加强技术改进，如从通过对体感式环境的搭建来增强沉浸性；通过对体验前后用户自身的改变，来增强真实感；通过与虚拟环境在视觉、听觉、触觉上的代入来增强交互性等等。

参考文献

[1]邹湘军，孙健，何汉武，等.虚拟现实技术的演变发展与展望[J].系统仿真学报，2004，16（9）：1905-1909.

[2]赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学，2009（1）：2-46.

作者简介：刘莹（1992，02-），女，湖北武汉，汉族，国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，硕士研究生。