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增强现实(AR)是一种实时计算摄像头图像的位置和角度并添加相应图像的技术。 这项技术的目标是将现实世界中的虚拟世界设置在屏幕上并与之交互。 这项技术于1990年首次提出。随着便携式电子产品计算能力的提高,增强现实的用途越来越广泛。

 

增强现实技术是一种将现实世界信息与虚拟世界信息“无缝”融合的新技术。 它是一种实体信息(视觉信息、声音、味觉、触觉等),通过计算机等科学技术、模拟和叠加,将虚拟信息应用到现实世界并被人类感官感知,从而实现超越现实的感官体验。 真实环境和虚拟物体实时叠加在同一画面或空间上,同时存在。

增强现实技术不仅可以显示现实世界的信息,还可以同时显示虚拟信息。 两种信息相互补充、叠加。 在视觉增强现实中,用户使用头盔式显示器将现实世界和计算机图形复用在一起,然后他们可以看到周围的现实世界。

增强现实技术包括多媒体、三维建模、实时视频显示与控制、多传感器融合、实时跟踪与配准、场景融合等新技术新方法。 增强现实提供的信息与人类在正常情况下所能感知的信息不同。

主要特点编辑

AR系统具有三个突出特点:①现实世界与虚拟世界的信息融合; ②实时互动; ③在三维尺度空间中添加定位虚拟物体。 AR技术可广泛应用于军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。 [1]

构图形式编辑

一个完整的增强现实系统是由一组紧密连接、实时工作的硬件组件和相关软件系统实现的。 常用的形式有以下三种:

基于监视器

在基于计算机显示器的AR实现中,相机捕获的现实世界图像被输入计算机,与计算机图形系统生成的虚拟场景合成,并输出到屏幕显示。 用户在屏幕上看到最终的增强场景图片。 虽然简单,但是并没有给用户带来太多的沉浸感。 基于Monitor-Based的增强现实系统的实施方案如下图所示。

Monitor-based增强现实系统/

基于监视器的增强现实系统

光学透视

头戴式显示器(HMD)广泛应用于虚拟现实系统中,以增强用户的视觉沉浸感。 增强现实技术的研究人员也采用了类似的显示技术,这就是AR中广泛使用的透射式HMD。 根据具体实现原理分为两类:基于光学原理的光学透视HMD(Optical See-through HMD)和基于视频合成技术的视频透视HMD(Video See-through HMD)。 光学透视增强现实系统的实施方案如下图所示。

光学透视式增强现实系统/

光学透视增强现实系统

光学透视增强现实系统具有简单、分辨率高、视觉无偏差等优点。 但它也存在定位精度要求高、延迟匹配困难、视场相对较窄、价格较高等缺点。

视频透视

视频透视增强现实系统采用基于视频合成技术的视频透视HMD(Video See-through HMD)。 实施方案如图5所示。

视频透视式增强现实系统/

视频透视增强现实系统

应用领域编辑

AR技术不仅广泛应用于类似于VR技术的应用领域,如尖端武器和飞行器的研发、数据模型可视化、虚拟训练、娱乐艺术等,还因其能够模拟现实环境。 增强显示输出的特点在医学研究和解剖训练、精密仪器制造和维护、军用飞机导航、工程设计、远程机器人控制等领域比VR技术具有更明显的优势。

* 医疗领域:医生可以利用增强现实技术轻松准确地定位手术部位。

* 军事领域:部队可以利用增强功能

生活中的AR/

生活中的AR

现实技术识别方位并获取实时位置的地理数据等重要军事数据。

* 历史古迹修复和数字文化遗产保护:以增强现实的形式向游客提供有关文化古迹的信息。 用户不仅可以通过头显看到古迹的文字说明,还可以看到遗址残缺部分的虚拟重建。

* 工业维修领域:通过头盔显示器向用户显示各种辅助信息,包括虚拟仪器的面板、被维修设备的内部结构、被维修设备的零件图等。

* 在线视频通信领域:该系统利用增强现实和人脸跟踪技术,在通话过程中将帽子、眼镜等一些虚拟物体实时叠加在通话者的脸上,大大提高了视频通话的乐趣。

* 电视转播领域:通过增强现实技术,在体育比赛转播时可以在屏幕上实时叠加辅助信息,让观众获得更多信息。

* 娱乐游戏领域:增强现实游戏让世界各地不同地点的玩家一起进入真实的自然场景,以虚拟化身的形式进行在线战斗。

* 旅游、会展领域:人们在浏览、参观时,会收到经过的建筑物的相关信息,并通过增强现实技术查看展品的相关数据。

* 市政建设规划:利用增强现实技术,将规划效果叠加在真实场景上,直接获得规划效果。

国内比较权威的增强现实学者是北京理工大学光电工程系的王永田教授。

这项技术第一次应用到中国的日常生活中是苹果AppStore上发布的一款名为旅游百科(增强现实版)XINGWIKI的免费软件。

对于记笔记,人们希望未来能够在不同地点、跨不同设备——从PC到手机,从投影仪到头戴式显示器——轻松获取相同的媒体和信息。 如何为用户提供一致且便捷的方式来与对他们重要的信息和媒体进行交互? 看看下面的图片你就明白了。 你可以操作的界面不再是一个小小的电脑屏幕,而是延伸到了一个更大的空间,你可以用最简单的方式记录你某一时刻突然的灵感。

发展历史[编辑]

增强现实显示将计算机生成的图形叠加到现实世界中。Pong 自 20 世纪 70 年代初以来一直出现在电子游戏厅中。

增强现实/

增强现实

电子游戏已经出现在我们的生活中超过 30 年,但它们始终仅限于屏幕上的 2D 世界。 增强现实这一新技术的到来将增强我们的视觉、听觉、嗅觉、触觉和听觉的能力。 ,进一步模糊了现实世界和计算机生成的虚拟世界之间的界限。

在虚拟现实(创建身临其境的计算机生成环境)和现实世界之间的范围内,增强现实更接近现实世界。 增强现实将图像、声音、触觉和气味添加到自然世界中。 可以预见,电子游戏将推动增强现实的发展,但这项技术不会仅限于此,将会有无数的应用。 从旅行团到军队,每个人都可以通过将计算机生成的图像放置在他们的视野内来从这项技术中受益。

增强现实将真正改变我们看待世界的方式。 想象一下你自己在路上步行或开车。 通过增强现实显示器(最终看起来像一副普通眼镜),信息图像将出现在您的视野内,并且声音将与您所看到的同步播放。 这些增强的信息将随着时间的推移而更新,以反映当时的大脑活动。 在本文中,我们将了解这项未来技术、其技术组件以及如何使用它。

谷歌发布的谷歌眼镜是全球唯一真正实现增强现实技术的硬件设备。

Ingress 是全球最受欢迎的增强现实应用程序。

工作原理编辑

移动增强现实系统的早期原型增强现实的基本思想是将图像、声音和其他感官增强功能实时添加到现实世界环境中。 听起来很简单。 几十年来电视网络不是一直在使用图像来做到这一点吗? 确实如此,但所有电视网络所做的都是显示静态图像,这些图像不会随着摄像机的移动而调整。 增强现实比您在电视广播中看到的任何技术都要先进得多,尽管增强现实的早期版本首次出现在电视转播的比赛和橄榄球比赛中,例如 Racef/x 和Added First Offlines,但它们都是由 SporTVision 创建的。 这些系统只能显示从一个视角可见的内容。 下一代增强现实系统将显示从所有观看者角度都可以看到的图像。

在各个大学和高科技企业,增强现实还处于研发的初级阶段。 最终,可能到本十年末,我们将看到第一个大型增强现实系统进入市场。 一位研究人员称其为“21 世纪的随身听”。 增强现实不仅致力于将图像实时添加到真实环境中,而且还努力改变这些图像以适应用户的头部和眼睛运动,以便图像始终在用户的视角内。 以下是增强现实系统工作所需的三个组件:

1.头戴式显示器

2.追踪系统

3.移动计算能力

增强现实开发人员的目标是将这三个组件集成到一个单元中,安装在一个绑带式设备中,该设备可以将信息无线传输到类似于普通眼镜的显示器上。 让我们分别看看这个系统的每个组件。

实际应用[编辑]

这项技术有数百种可能的应用,其中游戏和娱乐是最明显的。 任何能够为人们提供即时信息而无需他们参与任何研究的系统对于各个领域的每个人来说都是有价值的。 增强现实系统可以立即识别人们所看到的内容,并检索和显示与该场景相关的数据。 :

维修和建造——增强现实可以将标记附加到人们正在处理的特定物体上,

实际应用/

实际应用

然后,增强现实系统可以在其上描绘图像。

军事——几十年来,军队一直在设计使用增强现实,美国海军研究所资助了多个增强现实研究项目。 美国国防高级研究计划局 (DARPA) 已投资 HMD 项目来开发可与便携式信息系统配对的显示器。 这个想法是,增强现实系统可以为部队提供有关周围环境的重要信息,例如显示建筑物另一侧的入口,有点像 X 射线视觉。 增强现实显示器还可以突出部队的行动,使士兵能够移动到敌人看不到的地方。

即时信息——旅行者和学生可以使用这些系统来了解有关特定历史事件的更多信息。 想象一下,走在美国内战的战场上,看到历史事件在头戴式增强现实显示器上重演。 它将让你沉浸在历史事件中,给你身临其境的感觉,视角全景。

游戏——增强现实,游戏可以映射到周围的现实世界,你实际上可以成为其中的角色。 一位澳大利亚研究人员创建了一款原型游戏,将流行的视频游戏《雷神之锤》与增强现实相结合。 他将大学校园的模型放入游戏软件中。

国内现状[编辑]

AR作为一种新型的人机界面和仿真工具,越来越受到人们的关注并发挥了重要作用,展现出巨大的潜力。

AR是一门充分发挥创造力的科学技术,为人类智力的扩展提供了强有力的手段,对生产方式和社会生活产生巨大而深远的影响。

随着技术的不断发展,其内容必然会不断增加。 随着输入输出设备价格的不断下降,视频显示质量的提高,以及功能强大且易于使用的软件的出现,AR的应用必将增长。 AR技术给人工智能、CAD、图形仿真、虚拟通信、遥感、娱乐、仿真培训等多个领域带来了革命性的变化。

总体而言,增强现实在国内正处于起步阶段,不少虚拟现实领域的公司已经开始专注于“增强现实”的研发和应用。 例如中四点数码科技开发的VRP12.0就集成了增强现实功能。

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现实增强眼镜_现实增强技术_ar增强现实/

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