【CSIG奖励访谈】2021年度CSIG科技进步奖一等奖 “多通道协同的长时沉浸虚拟现实关键技术及应用”团队

CSIG科技进步奖授予在我国图像图形学领域应用推广先进科学技术成果，完成重大科学技术工程、计划、项目等方面，做出突出贡献的个人和团队。

为宣传科技工作者积极进取的工作精神，聚焦获奖团队背后的故事，学会近日对荣获20201年度CSIG科技进步奖一等奖“多通道协同的长时沉浸虚拟现实关键技术及应用”的项目团队进行了专访，以对话的形式，为读者们提供一次了解他们的机会。

下面就跟着我们的脚步，走近今天的受访团队吧。

问题一：首先非常感谢各位老师接受我们的采访，请先介绍一下团队成员：

北京理工大学申报团队隶属于北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心。工程中心主任由王涌天教授担任，中心现有科研人员37人。

中心瞄准国家战略需求和学术前沿，凝聚学科发展特色，围绕混合现实与新型显示技术及其工程化及标准化的关键与共性技术进行研究、开发与应用推广。自成立以来，中心承担了国家重点研发计划、国家973项目、国家863项目、国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金重点项目和国际合作重点项目、总装探索一代和重点预研项目等数十项科研项目。

团队核心成员近十年先后联合广东金马游乐股份有限公司、北京圣威特科技有限公司、南昌虚拟现实检测技术有限公司，深入研究虚拟现实平面呈现与立体场景之间的冲突、视觉绘制与运动模拟之间的分歧，图像显示与触觉渲染之间的失配等用户体验中的技术挑战，并在实际项目中进行应用。

问题二：了解完了团队内的各位老师，请为大家简单的介绍一下项目的情况： 

虚拟现实是下一代信息技术的核心组成部分，是我国《2035年远景目标纲要》明确指出的数字经济重点产业。当前虚拟现实普适化面临平立冲突（平面呈现与立体场景之间的冲突）、视动分歧（视觉绘制与运动模拟之间的分歧），显触失配（图像显示与触觉渲染之间的失配）等用户体验中的技术挑战，这些挑战可归结为系统多感官呈现通道之间的相互冲突与失配，因此多通道协同也成为了当前虚拟现实领域亟需解决的重大前沿科学问题。

本项目团队历经十余年深入系统的研究，瞄准虚拟现实多通道协同，开展了一系列以构建实际行业应用系统为目标、以解决国际前沿的共性技术难题为核心的研究工作，攻克了平立显示优化、视动感知同步、显触呈现匹配等难题，实现了多种感官输出通道有机协同，大幅提升了虚拟沉浸系统整体性能，从而实现了虚拟现实系统的“长时舒适沉浸”。项目研究工作在以下三个方面取得了理论创新和技术发明：

1、针对平立冲突难题，构建了生理信号时-频域多维表征的舒适度定量评测模型，提出了基于间接接触范式与图形化深度心理线索引导的多因素融合优化渲染、基于图像局部空域特征强化的照度适应显示参数优化方法，有效减小了深度感知误差，降低了用户视觉疲劳。

2、针对视动分歧难题，发明了大范围激光扫描布局先验优化及预置偏移编码重叠区信号识别技术，提出了高速图像编码匹配结合运动状态自约束的视动同步、多诱因晕动协同调控方法，实现了千平米级载具/漫行沉浸系统，显著抑制了晕动现象。

3、针对显触失配难题，发明了基于主被动触觉协同反馈及双向时空同步的虚实融合呈现技术，提出了有机融合法向力-移动速度-分段加速度的主动触觉渲染、被动触觉交互对象选择性渲染及特征化表达方法，显著提高了触觉感知真实度和用户交互效率。

本项目在技术发明、软件开发、系统集成与应用示范等方面取得了显著的研究成果，形成了具有自主知识产权的系列核心关键技术，获得国家发明专利授权19项，软件著作权39项，发表高水平SCI论文48篇。

成员单位先后获得2019年度广东省机械工业科学技术二等奖、2016年度中国游艺机游乐园协会摩天奖、2018年度虚拟现实科技创新与产业促进奖、第五届中国“互联网+”大学生创新创业大赛金奖、2019年度虚拟现实技术及应用创新大赛特等奖、2019年度文化和旅游装备技术提升优秀案例等多个重要奖项。

项目孵化2家创业企业，吸引投融资1.05亿元，成员单位中山市金马科技娱乐设备股份有限公司，基于本项目成果全面促进产品升级，新辟媒体娱乐设备市场，于2018年12月28日实现股票上市，成为主题娱乐设备领域第一家A股上市公司。

本项目研制多套国内首创设备，项目成果在全国98家单位的148个实际应用项目中得到应用，产生直接经济效益人民币10.5亿元、间接经济效益数十亿元，有力地推动了军事仿真、教育教学、文化科技融合等学科方向的融合、发展和应用。

问题三：请问各位老师在科研过程中，有没有什么好的方法可以推荐给大家？

其一，“来源于实际”。项目组针对虚拟现实技术现有问题的核心原因在于人的感觉不舒适，使得完全无法实际应用。为了解决使用问题，从而从产生机理、改进方法等方面进行研究和探索，实现技术的突破。

其二，“多学科融合”。在研究过程中，不可避免的需要跨学科的知识，在机理的研究中必然会涉及心理学的相关知识与方法，在实施应用过程中必然会涉及到机械工程等方面的知识与方法，这些都需要我们突破单一学科框架，在更大的跨学科知识领域中去学习和研究。

问题四：在项目的研究过程中有遇到什么困难吗？大家是如何解决的呢？

比如需要丰富跨学科理论知识，需要解决从科研成果到实际应用的实时性、稳定性、工程条件限制等问题。对于知识的问题没有捷径，唯有多读、多看、多学、多问。对于工程性的问题，则是对软硬件系统的迭代更新、驻厂测试研发来不断积累经验，不断改善。

问题五：最后，大家有什么获奖感言想说呢？

项目能够成功获奖是研究团队共同努力的结果，也是在学校、社会、国家各方力量的支持下才能够得以完成和落地实现。

首先，感谢国家对虚拟现实领域的长远规划，为虚拟现实技术的发展划定了路线，指引了方向，并为虚拟现实技术在社会中的应用铺平了道路。

感谢研究团队的众位同学与老师，是大家的辛勤研究与探索，实现了虚拟现实中平立冲突、视动分歧，显触失配三大用户体验的关键问题，有效提升了用户体验效果，并实现了在众多落地项目中的应用。

感谢学院与学校，学院与学校为研究提供了更广阔的平台，让团队得以联系到更多优秀的研究团队，更多跨学科、跨地域领域的高水平人才，促进了项目的开展，也开阔了研究团队的眼界。在学院与学校的支持下，众多项目得以成功申报及顺利开展研究任务，为项目获奖提供了不可或缺的帮助。

感谢社会力量的支持，在金马、圣威特、南昌虚拟现实检测等公司以及众多企事业单位的支持下，研究项目成果得以在真正落地项目中进行测试、改进、完善以及经费支持，并在用户体验过程中不断迭代反馈用户问题，为技术的改进完善提供了实践支持。

这次获奖非常荣幸，也很庆幸能够在众多优秀项目中脱颖而出，我们也将继续发扬勇于创新、艰苦奋斗的精神，努力推进虚拟现实技术的进步，努力将虚拟现实技术更广泛的应用到养老、工业、教育等众多领域，为社会的发展和人民生活的提升贡献力量。

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