增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(AR)

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）一、AR定義:增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AugmentedReality,簡(jiǎn)稱AR）,是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。這種技術(shù)由1990年提出。隨著隨身電子產(chǎn)品運(yùn)算能力的提升，預(yù)期增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的用途將會(huì)越來越廣。二、技術(shù)原理：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實(shí)世界的一定時(shí)間空間圍很難體驗(yàn)到的實(shí)體信息（視覺信息，聲音，味道，觸覺等），通過電腦等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。真實(shí)的環(huán)境和

2、虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到了同一個(gè)畫面或空間同時(shí)存在。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅展現(xiàn)了真實(shí)世界的信息，而且將虛擬的信息同時(shí)顯示出來，兩種信息相互補(bǔ)充、疊加。在視覺化的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中，用戶利用頭盔顯示器，把真實(shí)世界與電腦圖形多重合成在一起，便可以看到真實(shí)的世界圍繞著它。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)包含了多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)視頻顯示及控制、多傳感器溶合、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊(cè)、場(chǎng)景融合等新技術(shù)與新手段。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)提供了在一般情況下，不同于人類可以感知的信息。三、主要特點(diǎn)AR系統(tǒng)具有三個(gè)突出的特點(diǎn)：真實(shí)世界和虛擬世界的信息集成；具有實(shí)時(shí)交互性；是在三維尺度空間中增添定位虛擬物體。AR技術(shù)可廣泛應(yīng)用到軍事、醫(yī)療、建筑、教育、工程、影視、娛樂

3、等領(lǐng)域。四、組成形式一個(gè)完整的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是由一組緊密聯(lián)結(jié)、實(shí)時(shí)工作的硬件部件與相關(guān)的軟件系統(tǒng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)的，常用的有如下三種組成形式。（一）Monitor-Based在基于計(jì)算機(jī)顯示器的AR實(shí)現(xiàn)方案中，攝像機(jī)攝取的真實(shí)世界圖像輸入到計(jì)算機(jī)中，與計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)產(chǎn)生的虛擬景象合成，并輸出到屏幕顯示器。用戶從屏幕上看到最終的增強(qiáng)場(chǎng)景圖片。它雖然簡(jiǎn)單，但不能帶給用戶多少沉浸感。Monitor-Based增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案如下圖所示。（二）光學(xué)透視式頭盔式顯示器（Head-mounteddisplays,簡(jiǎn)稱HMD）被廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，用以增強(qiáng)用戶的視覺沉浸感。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究者們也采用了類似

4、的顯示技術(shù)，這就是在AR中廣泛應(yīng)用的穿透式HMD。根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)原理又劃分為兩大類，分別是基于光學(xué)原理的穿透式HMD（OpticalSee-throughHMD）和基于視頻合成技術(shù)的穿透式HMD（VideoSee-throughHMD）。光學(xué)透視式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案如下圖所示。光學(xué)透視式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單、分辨率高、沒有視覺偏差等優(yōu)點(diǎn)，但它同時(shí)也存在著定位精度要求高、延遲匹配難、視野相對(duì)較窄和價(jià)格高等不足。（三）視頻透視式視頻透視式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)采用的基于視頻合成技術(shù)的穿透式。HMD(VideoSee-throughHMD),實(shí)現(xiàn)方案如圖5所示四、應(yīng)用領(lǐng)域：AR技術(shù)不僅在與VR技術(shù)相類似的應(yīng)用

5、領(lǐng)域，諸如尖端武器、飛行器的研制與開發(fā)、數(shù)據(jù)模型的可視化、虛擬訓(xùn)練、娛樂與藝術(shù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，而且由于其具有能夠?qū)φ鎸?shí)環(huán)境進(jìn)行增強(qiáng)顯示輸出的特性，在醫(yī)療研究與解剖訓(xùn)練、精密儀器制造和維修、軍用飛機(jī)導(dǎo)航、工程設(shè)計(jì)和遠(yuǎn)程機(jī)器人控制等領(lǐng)域，具有比VR技術(shù)更加明顯的優(yōu)勢(shì)。* 醫(yī)療領(lǐng)域：醫(yī)生可以利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，輕易地進(jìn)行手術(shù)部位的精確定位。* 軍事領(lǐng)域：部隊(duì)可以利用增強(qiáng)生活中的AR現(xiàn)實(shí)技術(shù)，進(jìn)行方位的識(shí)別，獲得實(shí)時(shí)所在地點(diǎn)的地理數(shù)據(jù)等重要軍事數(shù)據(jù)。* 古跡復(fù)原和數(shù)字化文化遺產(chǎn)保護(hù)：文化古跡的信息以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方式提供給參觀者，用戶不僅可以通過HMD看到古跡的文字解說，還能看到遺址上殘缺部分的虛擬重

6、構(gòu)。* 工業(yè)維修領(lǐng)域：通過頭盔式顯示器將多種輔助信息顯示給用戶，包括虛擬儀表的面板、被維修設(shè)備的部結(jié)構(gòu)、被維修設(shè)備零件圖等。* 網(wǎng)絡(luò)視頻通訊領(lǐng)域：該系統(tǒng)使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和人臉跟蹤技術(shù)，在通話的同時(shí)在通話者的面部實(shí)時(shí)疊加一些如帽子、眼鏡等虛擬物體，在很大程度上提高了視頻對(duì)話的趣味性。* 電視轉(zhuǎn)播領(lǐng)域：通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以在轉(zhuǎn)播體育比賽的時(shí)候?qū)崟r(shí)的將輔助信息疊加到畫面中，使得觀眾可以得到更多的信息。* 娛樂、游戲領(lǐng)域：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)游戲可以讓位于全球不同地點(diǎn)的玩家，共同進(jìn)入一個(gè)真實(shí)的自然場(chǎng)景，以虛擬替身的形式，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對(duì)戰(zhàn)* 旅游、展覽領(lǐng)域：人們?cè)跒g覽、參觀的同時(shí)，通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將接收到途經(jīng)建筑的相關(guān)資料

7、，觀看展品的相關(guān)數(shù)據(jù)資料。* 市政建設(shè)規(guī)劃：采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將規(guī)劃效果疊加真實(shí)場(chǎng)景中以直接獲得規(guī)劃的效果。國(guó)首次將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到普通生活中，是在蘋果的AppStore上發(fā)布的一款免費(fèi)的叫作出行百科（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)版）XINGWIKI的軟件?？傮w來講，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在中國(guó)處于起步階段，許多虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的企業(yè)已經(jīng)開始專注于“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”的研發(fā)和應(yīng)用。比如中視典數(shù)字科技研發(fā)的VRP12.0就集成了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的功能。城市鏡頭是國(guó)首款聚合了目前移動(dòng)互聯(lián)最新AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）技術(shù)的智能手機(jī)應(yīng)用。并致力打造全新的城市導(dǎo)游、導(dǎo)覽、導(dǎo)購(gòu)，景點(diǎn)與游客、商戶與用戶無縫全新的移動(dòng)互聯(lián)多資源整合平臺(tái)。舉起愛機(jī)，面向要去的方向。整街商鋪、公共設(shè)施悉數(shù)羅列。攝像頭實(shí)景展現(xiàn)功能，讓您看到、聽到、聞到，給您身臨其境，新奇有趣的導(dǎo)航體驗(yàn)。換個(gè)方向，又是完全不同的搜索結(jié)果，所謂“城市鏡頭手機(jī)中，前后左右鋪不同”。給用戶以新奇實(shí)用的導(dǎo)航體驗(yàn)。應(yīng)用整合了各城市旅游、餐飲、娛樂、購(gòu)物、生活、媒體等人們生活中所需的一切信息，并有精準(zhǔn)的AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）朝向數(shù)據(jù)導(dǎo)航，為用戶輕松定位、準(zhǔn)確指引。從而方便、快捷、有效的幫助人們對(duì)所需