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虚拟现实和增强现实之传感器融合算法：扩展卡尔曼滤波

1 虚拟现实与增强现实简介

1.1 VR 与 AR 技术概述

虚拟现实（Virtual Reality，VR）与增强现实（Augmented Reality，AR）是

两种前沿的交互技术，它们通过模拟或增强现实环境，为用户提供沉浸式的体

验。VR 技术构建一个完全虚拟的环境，用户通过头戴式显示器（HMD）和运动

追踪设备，可以完全沉浸在虚拟世界中，与之互动。AR 技术则是在现实世界的

视图上叠加虚拟信息，增强用户对现实环境的感知和互动能力。

1.1.1 VR 技术特点

� 沉浸性：用户感觉自己置身于虚拟环境中。

� 交互性：用户可以通过身体动作或控制器与虚拟环境互动。

� 构想性：虚拟环境可以是现实的复制品，也可以是完全虚构的场

景。

1.1.2 AR 技术特点

� 现实增强：在现实世界的基础上添加虚拟元素。

� 实时性：虚拟元素与现实环境实时互动，如位置追踪和环境感知。

� 注册性：虚拟元素与现实世界中的物体精确对齐。

1.2 传感器在 VR 与 AR 中的作用

在 VR 与 AR 系统中，传感器扮演着至关重要的角色，它们负责捕捉用户和

环境的数据，为系统提供实时的输入。常见的传感器包括：

� 位置追踪传感器：如惯性测量单元（IMU），用于追踪用户头部或

身体的运动。

� 环境感知传感器：如摄像头和深度传感器，用于捕捉现实世界的

图像和深度信息。

� 生物传感器：如心率监测器，用于捕捉用户的生理数据，以增强

体验的真实感。

这些传感器的数据融合是实现 VR 与 AR 系统高精度和低延迟的关键。

1.3 传感器融合的重要性

传感器融合是指将来自多个传感器的数据进行综合处理，以提高数据的准

确性和可靠性。在 VR 与 AR 中，传感器融合的重要性体现在：

� 提高定位精度：通过融合不同传感器的数据，可以更准确地确定

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