2024年9月18日上午，中国科学院大学人工智能学院有幸邀请到了北京理工大学光电学院教授刘越老师，在雁栖湖校区教一楼207教室为同学们带来科学前沿讲座——《增强现实技术及其在远程实验教学中的应用》。在报告中，刘越老师深入分析了制约增强现实技术在远程实验教学应用的技术瓶颈，介绍在基于深度图像获取和实时数据传输的自然手势交互、基于视频共享的虚实融合远程协作系统创建与评测以及高逼真智能具身交互数字人等方面的研究成果，并对未来的研究方向进行展望。
首先，刘老师介绍远程实验教学的需求与意义，新冠疫情等全球性公共卫生危机使得传统的面对面教学方式受到限制，社会发展和技术进步对未来公民的科学素养提出了更高的要求，而增强现实(AR)等新技术的发展位远程实验教学提供了新的可能，互联网、移动通信等技术的快速发展为远程实验教学提供了支撑，同时远程实验教学可以弥补欠发达地区实验教学资源有限这一不足。同时介绍了增强现实教学应用的优点，为教师提供了更多的教学手段与手法，有助于提高教学质量，有助于优质教育资源的分配，让偏远地方的学生也能享受到优质的教育资源。
接着，刘老师从增强现实技术及其人机交互方式方面进行详细的讲解。刘老师从虚拟现实(VR)技术讲起，虚拟现实(Virtual Reality)可翻译为为虚拟出一个现实，钱学森院士将其翻译为“灵境”，Virtual的英文本意是表现上具有真实事物的某些属性，但本质上是虚幻的，Reality的英文本意为“真实”而不是“现实”。而增强现实指的是通过光学系统设计和计算机图形图像技术实现数字信息在自然环境任意对象上的虚实融合。增强现实技术将会改变人们的生活和工作方式，有望取代手机成为下一代移动终端，在中、日、美、欧等多个国家、地区均被列为科技发展的重要目标。增强现实技术的人机交互方式主要为“裸手交互”，“手势识别与指令交互”，“语音交互”等，刘老师在其中详细介绍了裸手交互与手势识别与指令交互的特点与基本流程。
随后刘老师深入讨论了在 AR 应用中如何实现更高效和更准确的定位与交互。首先介绍了增强现实中的标签优化，在增强现实（AR）应用中，标签（或标注）是用于识别、解释和交互虚拟对象的重要工具。标签优化是指通过技术手段提升标签的可视性、准确性和减少标签对用户体验的干扰，以确保在不同的使用情境下，标签能够更好地服务于用户。优化后的标签不仅能够更准确地显示在用户视野中，还能根据环境光线、用户视角和交互需求进行动态调整。
同时，刘老师讲解了同时定位与地图构建系统，同时定位与地图构建系统，简称 SLAM（Simultaneous Localization and Mapping），是一种让设备在未知环境中实时构建地图并同时确定自身位置的技术。这项技术在增强现实（AR）应用中尤为关键，因为它为设备提供了理解和互动周围环境的能力。SLAM 系统通常依赖于传感器（如相机、激光雷达、深度传感器等）采集环境数据，将来自不同传感器的数据进行融合，以获取更精确的环境信息，从环境中提取显著特征点（如角点、边缘等），并在连续的帧中进行匹配，以追踪设备的运动，根据特征点的位置和匹配结果，构建并实时更新环境地图，通过持续跟踪设备的位置，并利用地图信息进行位置校正，确保设备定位的准确性。
最后，刘老师总结了增强现实技术及其在远程实验教学中的应用的发展方向与面临的挑战。例如协作过程中本地实验者的注意力会在不同的空间中切换，可以考虑次啊用透射式头盔或者投影的方式使其完全融合，单方面的光学跟踪极易因遮挡而影响手势重建的正确度，应该用更加全面精确的三位跟踪方式。
刘越，北京理工大学光电学院教授、博士生导师，光电信息技术与颜色工程研究所所长，北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心副主任，“十四五”国家重点研发计划“文化科技与现代服务业”总体专家组成员。主要研究领域包括虚拟现实与增强现实、自然人机交互以及计算机视觉等，兼任中国图象图形学学会理事、副秘书长、三维成像与显示专业委员会副主任、成像探测与感知专业委员会副主任；中国计算机学会人机交互专业委员会副主任；中国电子学会虚拟现实产业分会副主任；中国人工智能学会智能交互专业委员会副主任等，目前主持国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点国际（地区）合作项目等的研究工作，已发表论文100余篇，申请专利50余项，研究成果曾荣获国家发明奖二等奖一项。
