(1)培养目标

《虚拟现实与人机交互》作为人工智能本科专业的一门专业基础课，是以计算机技术为核心，结合计算机图形学、计算机视觉、人机交互、多媒体、传感技术、人工智能以及人类感知心理学等多学科交叉发展出来的新型信息技术，其目标是生成与一定范围真实环境在视觉、听觉、触觉等方面高度近似的数字化环境，获得亲临对应真实环境的感受和体验，属于内涵和外延都处于不断演化发展的前沿学科。

通过本课程的学习，使学生了解并掌握虚拟现实的基本概念、发展概况、应用领域； 了解虚拟现实所涉及的基本理论、方法和相关知识。掌握虚拟现实系统的基本组成及应用， 掌握虚拟现实系统建模、渲染、显示技术，掌握虚拟声音生成与空间定位技术，掌握数据采 集和人机交互技术，了解虚拟人建模及运动仿真，了解虚拟环境与应用。提升空间思维和构 建能力，使学生理解虚拟现实的基本组成和原理，具有根据给定的主题或项目建立虚拟现实 系统的能力。

(2)内容设置

[1] 虚拟现实技术概述

讲授虚拟现实技术的基本概念、研究对象、发展历史、应用领域、技术系统现状和前沿研究热点，使学生对虚拟现实技术、虚拟现实系统有全面清晰认识；

[2] 虚拟现实视觉机制与3D显示

讲授虚拟现实的视觉机制，包括中央凹渲染、调焦-辐辏冲突；介绍近眼3D、多投影和裸眼3D显示技术的基本原理和算法；介绍3D显示装置；

[3] 虚拟现实听觉、触力觉机制

讲授虚拟现实听觉的机制，空间立体声、面向虚拟现实的听觉设备的基本原理；触力觉的机制，面向虚拟现实的触力觉反馈装置的基本原理；

[4] 虚拟现实三维空间交互技术

讲授面向虚拟现实的输入设备、定位技术、动作捕捉技术、语音识别技术、脑机接口等；深入讲解三维空间交互技术，包括三维空间操控技术、空间行进技术等的基本原理和算法；

[5] 虚拟现实三维建模技术

讲授虚拟现实的几何建模、物理建模和行为建模技术的基本原理和算法，包括主动式建模、被动式建模、碰撞检测、物理引擎、人体模型表示、正逆向运动学、智能体技术等内容；

[6] 虚拟现实场景管理与绘制技术

讲授虚拟现实场景管理的基础知识，包括层次结构、空间索引基于外存等；实时绘制技术、绘制方程、光照模型、光线追踪、预计算辐射传输的基础知识；介绍常用绘制引擎；

[7] 虚拟现实全景内容生成技术

讲授虚拟现实全景图像生成、分析和交互的基本原理和算法，介绍全景内容相关领域的前沿进展；

[8] 虚拟人建模及运动仿真

虚拟人、人体运动建模、人体运动仿真；

[9] 虚拟现实系统开发与创作

介绍虚拟现实系统开发相关三维建模软件（3DMax/Maya/Cinema4D），虚拟现实开发平台（Unity3D/Vuforia）的基本操作、编程开发和创作流程；并以三维建模软件和开发平台为基础，进行具体的课程项目开发与创作。

(3)主要教学方式

本课程教学采用课堂教学和实验相结合的教学方式，结合小组讨论和实验报告的辅助教学手段，在扎实的理论教学基础上，强调实例教学和系统开发，在提高学生理论认识水平和学习兴趣的同时，培养学生发现问题并解决问题的能力。

(4)先修课要求

高等数学、线性代数、数据结构、计算机图形学。