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增强现实技术与应用教学大纲

大纲版本：

课程名称（中/英）：增强现实技术与应用

学分：2

总学时：48

理论学时：32

实验学时：16

课程类别：选修

开课学期：秋

适用专业：计算机、软件工程、数字媒体等

课程性质：专业方向类课程

先修课程：C++程序设计，计算机图形学

一、课程简介

本课程是计算机科学与技术、软件工程、数字媒体等专业的选修课程。

本课程主要讲述增强现实的原理、方法、技术和应用，核心是高真实感虚实融合中所需要的关键技术，包括即时定位与地图构建SLAM、光照一致性、人机交互等原理、方法和实现技术，深入理解增强现实方法，体验系统软件的开发过程，进一步提升计算机科学与技术的专业素养。

增强现实技术涉及人机交互、计算机图形学、计算机视觉、多媒体以及心理学、控制学等多个学科，具有较强的学科交叉性，已经成为可以拉动多学科发展，并不断产生新思想、新技术和新经济生长点的重要领域。同时，增强现实与实际应用紧密衔接，可向不同领域辐射，已成为影响各行业运行质量和效率的研究方向。

二、课程目标

本课程的教学目标是：使学生掌握增强现实的基本理论、技术、方法，并从典型增强现实应用系统研发的角度，综合选择、运用合适的增强现实技术，解决具有中等复杂度的增强现实仿真系统设计和开发等实际问题，对于提高学生综合运用知识的能力和未来在增强现实相关行业从事创新性工作等方面有着积极的作用。

（一）课程具体目标

1.理解现有增强现实系统中各模块的功能和实现方法，能够针对真实生活中的具体需求场景设计增强现实系统，能够以团队合作形式完成从需求分析、功能设计、代码实现、系统搭建全流程（毕业要求3-2：针对软件工程及相关领域的复杂工程问题，设计满足特定需求的软件系统和软件模块的能力，能够选择和利用合适的平台、开发工具和程序设计语言，实现满足设计要求的软件系统，并能够分析系统的主要性能、存在问题以及进行进一步优化的方案）。

2.理解高真实感虚实融合中所需要的关键技术，包括即时定位与地图构建SLAM、光照一致性、人机交互等原理、方法和实现技术，能够对不同系统和方法的优劣进行对比和分析（毕业要求5-3：针对软件工程及相关领域的复杂工程问题，能够选择和利用恰当的工具，对问题进行预测和模拟，并理解其局限性的能力。在必要时，具备独立开发专用软件技术工具的能力）。

3.理解增强现实系统的复杂性，包括二维UI界面设计、三维数字资产建模、核心算法研究、前后端平台开发等，能够组建合理的团队共同完成项目（毕业要求9-1：理解多学科背景下个人和团队的协作关系，良好的团队合作意识和能力，并能完成所承担角色的任务）。

（二）课程目标与毕业要求的关系

本课程目标主要支撑的毕业要求指标点如表1所示。除表1所列举指标点外，根据学生特点、本课程教学特色，教学目标还涉及对毕业要求5（选择和使用现代工具）和10（沟通能力）等能力培养，为弱支撑，不在表1中列举。

表1本课程对专业毕业要求指标点的支撑

课程目标

支撑的毕业要求指标点

3.2

5.3

9.1

课程目标1

?

课程目标2

?

课程目标3

?

三、教学内容及基本要求

《增强现实技术与应用》课程是面向高年级本科生开设的一门专业方向选修课，48学时。本课程将从介绍增强现实技术的起源和发展过程开始，通过讲述增强现实技术在各个行业中的应用情况和典型增强现实系统开发流程，逐步分析增强现实在发展过程中所面临的需求与挑战，以及背后所蕴含的技术问题，着重结合各种具体应用来讲授背后的共性技术原理和算法。在此基础上，重点讲授增强现实系统常见的空间定位、图像显示、输入输出、协同交互等关键技术。由于本门课程具有专业性、前沿性，因此也组织学生开展初步的学术论文调研、阅读和汇报，帮助学生了解本领域的前沿技术热点和进展。由于本门课程是一门实践性很强的课程，因此课程主要考核方式以团队项目制进行。指导学生结合增强现实技术在医疗、教育、培训等领域的应用情况，选择难度适中的开发项目，供学生自由组队完成，使得学生能够结合增强现实技术应用场景来学习以及加深对相关技术的理解、掌握以及应用，并借此培养学生的创新意识与专业技能。

本课程的教学内容，以课程具体目标为总体指导进行制定。

通过增强现实的基本概念和技术组成等教学内容，传授基于华为AREngine的增强现实系统原理和基本组成，包括各个组成的基本原理等知识，从而有针对性地培养增强现实系统的模块组成（课程目标1）和关键技术（课程目标2）。

教学内容中除安排课内讲授知识外，还组织学生以团队项目形式进行实践（支持课程目标3），旨在巩固课堂传授知识点，使学生在面对计算机复杂工程问题时，能将增强现实技术合理运用于该类工程的设计实现之中（课程目标2），进行解决方案的分析和改进，并进行合理的需求分析、功能分析和验证。

本课程的教学内容不仅完全覆盖课