山东省大学生软件设计大赛|
群名 |
群号 |
成员 |
|
QQ群：2024软件大赛（XR） |
549526325 |
所有成员均可加入 |
一、题目背景
扩展现实（Extended Reality，简称XR）技术是一种涵盖虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）等技术的统称。凡是涉及将数字内容与现实世界进行融合或替代，以创造出一种新的、增强的现实体验的技术都属于扩展现实技术的范畴。凡是使用了这些技术的作品都是符合本命题的作品。下面我们来了解一下XR技术中重要的技术概念。
虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR），又称灵境技术，是指由计算机生成3D内容，为用户提供视觉、听觉等感官来模拟现实，具有很强的“临场感”和“沉浸感”。我们可以使用耳机、控制器等虚拟现实设备，在环境中互动。虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。当我们穿上相关的VR设备，就可以实现强大的图形视觉体验，不受物理环境条件的限制。
增强现实技术（Augmented Reality，简称 AR），是一种实时的计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。比如带有AR功能的导航，能将虚拟路线叠加到真实环境中，给我们生活带来便利。
混合现实技术（Mixed Reality，简称MR）则是通过全息图，将现实环境与虚拟环境相互混合，也可以看成是VR与AR的混合，通过在虚拟环境中引入现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。
XR技术在各种领域都有广泛的应用，包括游戏、教育、医疗保健、工业、建筑和娱乐等。它们为用户提供了全新的体验和互动方式，有望在未来继续发展并深刻改变人们与数字世界的互动方式。下面我们通过最新行应用案例看看XR的发展现状及趋势。希望这些优秀案例的分享可以给参赛人员带来更多的启迪。
1、基于XR在媒体方面的应用
《纽约时报》和BBC最近先后推出了AR应用，作为新闻报道的补充。《纽约时报》推出 AR应用，主要为了提高杂志的阅读量，并“将新闻带回您的家中”（利用AR技术阅读文章）。BBC的AR应用，与《文明》系列纪录片同步推出。
2、基于XR在商业展示方面的应用
佳士得是世界著名艺术品拍卖行之一，最近将推出其应用（Christie's）的更新版本，这款应用可运用AR功能观摩私人艺术收藏品。用户可点击应用中的拍卖图标，并选择标有AR图标的藏品。然后，用户需将手机等移动设备指向墙壁，等待应用进行扫描并确定展出藏品的位置及空间。这款应用为大众提供了“接触”名作的机会。
再例如郑州移动与郑州熙地港购物中心联合打造的河南省首家5G+XR智慧商业综合体。深圳市虚拟现实科技有限公司与中国联通合作经营的首家「5G星球XR体验站」落户天津等。
3、基于XR在教育方面的应用
“口袋动物园”是一款与AR结合的早教类应用，通过卡片或马克图识别出各种各样的动物帮助儿童学习。产品的出现让广大儿童们足不出户便可以在移动设备上看到各种各样的动物，而这一方式也彻底颠覆了传统卡片学习，给孩子们带来了全新的体验。
再例如InMind探索人脑应用，该应用是一款非常有趣的基于AR的应用，它允许用户参与一个和大脑有关的3D冒险任务旅程，寻找导致精神障碍的神经元，从而让学生对人脑科学产生巨大的兴趣。
再例如Titans of Space，这是一款基于XR的学习天文方面知识的优秀应用，具有真正的微型太阳系的模型，只要你需要，在这里都可以探索尽可能丰富的信息！每个星球和空间站都有大量的信息和互动功能。
4、基于XR在实用工具方面的应用
AugMeasure（增强现实量尺工具）是一款利用照相功能就可以测量你眼前的物品的长度，具有自动对焦检测分辨率及缩放比例的使用工具。它支持cm/dm/m和inches/feet等单位，可随时随地测量身边任何物品的长度、宽度，角度和面积等功能。
5、基于XR在交通、导航方面的应用
目前全国多地交警启用了AR实景指挥平台，把信号控制、交通诱导、单警定位、鹰眼和高位球机等视频监控系统融合到了系统中，直观地展示这个区域内的交通状况和警力分布情况。
再例如天津大学郑东图书馆3D导航导览系统于2020年已经开发完毕并正式投入使用。该AR导航系统显示了三维场景模型（包括：楼层、房间，对图书馆结构以及书架、书桌等的展示）、摄像机视角控制并支持3D/2D视角切换、放大、缩小、复位。同时结合强大的检索功能及良好的语音提示功能，为广大用户提供了良好的沉浸体验。
6、基于XR在医疗方面的应用
3D systems这家公司把“模拟手术环境供医生练习”做到了极致。这家公司自己是做3D打印起家的，但他们把自己的技术和虚拟现实相结合，做了一个叫“Simbionix模拟器”的东西。Simbionix模拟器的外观和感觉和真正的做手术几乎没什么差别了。甚至，外科医生戴好专有的 VR 眼镜后在模拟器上做手术，手术刀的角度、下手轻重，全都能体现在虚拟的患者身上。每个人身体不一样，再有经验的医生也有拿不准的时候，有了虚拟现实，外科医生们就能先练习，从而极大提高在真实手术中的成功率。
7、基于XR在制造业、工业方面的应用
XR在工业领域的应用是非常多的，国内就有很多厂商针对工程施工、化工、电力、煤矿、铸造等各个较为危险的领域利用了VR技术进行了实景安全实训。大大提高危险领域的安全系数。例如：沙钢建设集团的仿真培训系统，让新工人们只要在员工培训中心内就可以完成上岗前的各项操作培训工作。该系统完全按照沙钢生产线定制开发，内容涵盖生产准备、参数设定、生产过程操作等技能实训。同时，3D建模高度还原的虚拟设备在操作系统控制下同步动作，全方位模拟生产过程中的设备动作、作业环境、物料状态和工艺过程，使受训员工“身临其境”掌握生产现场情况，提高操作技能培训的效率和效果。不仅如此，该系统还通过异常工况模拟版块，真实再现生产现场可能发生的异常和事故，快速有效地提升员工对相关情况处理能力。
8、基于XR在娱乐方面的应用
Katy Perry水果姐在电视节目中演唱了新单曲“Daisies”。这段精彩的表演目前已有超过900万观众观看。随着表演的开始，水果姐与一对巨型手和大量漂浮的雏菊等虚拟元素互动，通过科技与艺术的完美融合，将观众带入了一个全新的世界。这次突破性的创意表演，就是将增强现实，虚拟现实，混合现实这三种目前可用的沉浸式技术，汇集为XR扩展现实技术，并首次应用于电视节目制作的创新尝试。
像上面既有趣又有使用价值的XR应用还有很多很多，让互动交流变得更加方便和人性化，我们就不一一列举了。目前，可以用于XR技术实现的工具/引擎也不断涌现，如：Unity3D、UnrealEngine、Vuforia、ARKit等。随着这些工具和引擎的不断涌现，未来必然将会出现更多高质量的XR应用。同学们还可以开拓思路，将一些新思想、新概念引入到XR的应用中来。比如：元宇宙、XR社交、空间计算、数字孪生等。下面稍微给大家讲一下元宇宙和数字孪生。
元宇宙代表完全沉浸式的三维数字环境，以及更具包容性的网络空间，最终在技术的辅助下，元宇宙会成为一个有表征维度的共享在线空间。简单的来讲，元宇宙就是一个和现实世界有关联的虚拟世界。如果还是觉得难以理解，那我们就去看一下《头号玩家》这个电影吧，在电影中，男主角带上 VR 头盔，就能进入一个极其逼真的虚拟游戏世界 ——“绿洲”，玩家可以在里面冒险和社交。这里的“绿洲”就是一个元宇宙。在绿洲里面，整个世界是虚拟的，但是，它又如此的真实，在这个世界里面主人公成为了一个超级英雄，再遥远的梦想都可以变得触手可及。
数字孪生（Digital Twin）是指利用数字化技术对现实世界中的实体、系统或过程进行高度精确的建模，以创建其数字化的虚拟表示形式。这种虚拟模型与现实世界的实体或系统具有一一对应的关系，并且能够实时反映其状态和行为。数字孪生技术涵盖了多个领域，包括工业、建筑、城市规划、医疗保健等，其应用范围非常广泛。其核心是建模和仿真、数据整合和网络互联、实时监控与分析、优化和决策支持、模型的动态性等。
二、参赛要求
本题目要求每团队3～5人，协作开发一个基于XR技术的应用，该应用要求如下：
1、具有良好的实用价值的XR技术创意应用。
2、应用最好体现良好的商业价值和可扩展的盈利模式。
3、不得违反法律法规。
4、应用不得包含（但不限于）暴力、淫秽、辱骂、骚扰、攻击性、反动等违背社会主义核心价值观取向的内容。
三、作品提交规范
1、每个参赛队伍必须按照本大赛要求进行作品及相关文档的上传，上传的文档如下：
第一部分：技术文档
包含需求分析说明书，概要设计说明书，数据库设计说明书，详细设计说明书，安装部署说明书，软件使用说明书，测试文档及源代码。
第二部分：管理文档
工作计划，会议纪要，工作总结等。
第三部分：演示文档
该项目介绍的PPT文档。可以包括：项目背景及意义、项目概述、项目亮点介绍及主要技术实现概述等。
第四部分：演示视频
配以解说的作品演示视频，要求画面相对清晰，解说表达准确。
2、特别说明如下：
1）没有数据库的则可以不提供数据库设计说明书。
2）注意演示视频如果因为过大导致上传失败，请压缩或剪辑后再行上传。
四、评比规则
主要从界面友好性、实用性、商业价值等方面进行综合评价。
1、 提交的材料完整、齐全、可读性好。如果所提交的文档不完整，仍可以参加评比，但会视情况扣分。
2、 评比分为初赛和决赛（现场答辩）两个阶段。初赛阶段由专家评审团进行初审，初审后会由大赛组委会通过邮件、电话等形式进行通知是否拥有决赛资格。
3、 评比首先要看程序是否能正常运行，即运行中出现的错误不能使程序退出、陷入死循环或造成死机。如果出现上述情况，可以重新运行，但总尝试次数不能超过三次。
4、 凡是手机设备环境下的应用演示，一律要在真机上能运行，并把手机的画面投到投影仪上进行展示，不能在模拟器上运行，不能直接拿着手机给评委展示。
5、 作品展示效果占比分的20%，功能及创意为80%。在正常运行基础上，以功能评比为主，在功能相近的情况下，考察程序的其他特色，重点看创意，以鼓励学生创新性思维。首先考察程序是否包含指定的基本功能，其次考察程序的其它创意功能和创意设计。若某项功能运行不正常，算作无此功能，不影响其他功能评比。
6、 经过演示、报告、答辩后，给出参赛成绩。