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增强现实

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增强现实(Augmented Reality,简称 AR),是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术,是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术,这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。


一、技术原理


增强现实技术,它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术,是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息、声音、味道、触觉等)通过电脑等科学技术,模拟仿真后再叠加,将虚拟的信息应用到真实世界,被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。


增强现实技术,不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来,两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中,用户利用头盔显示器,把真实世界与电脑图形多重合成在一起,便可以看到真实的世界围绕着它。


增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下,不同于人类可以感知的信息。


二、工作原理


移动式增强现实系统的早期原型增强现实的基本理念是将图像、声音和其他感官增强功能实时添加到真实世界的环境中。听起来十分简单。而且,电视网络通过使用图像实现上述目的不是已经有数十年的历史了吗?但是电视网络所做的只是显示不能随着摄像机移动而进行调整的静态图像。增强现实远比您在电视广播中见到的任何技术都要先进,尽管增强现实的早期版本一开始是出现在通过电视播放的比赛和橄榄球比赛中,例如Racef/x和添加的第一次进攻线,它们都是由SporTVision创造的。这些系统只能显示从一个视角所能看到的图像。下一代增强现实系统将显示能从所有观看者的视角看到的图像。


在各类大学和高新技术企业中,增强现实还处于研发的初级阶段。最终,可能到这个十年结束的时候,我们将看到第一批大量投放市场的增强现实系统。一个研究者将其称为“21世纪的随身听”。增强现实要努力实现的不仅是将图像实时添加到真实的环境中,而且还要更改这些图像以适应用户的头部及眼睛的转动,以便图像始终在用户视角范围内。 下面是使增强现实系统正常工作所需的三个组件:


1.头戴式显示器


2.跟踪系统


3.移动计算能力


增强现实的开发人员的目标是将这三个组件集成到一个单元中,放置在用带子绑定的设备中,该设备能以无线方式将信息转播到类似于普通眼镜的显示器上。


三、应用领域


随着AR技术的成熟,AR越来越多地应用于各个行业,如教育、培训、医疗、设计、广告等。


1、教育


AR以其丰富的互动性为儿童教育产品的开发注入了新的活力,儿童的特点是活泼好动,运用AR技术开发的教育产品更适合孩子们的生理和心理特性。例如,市场上随处可见的AR书籍,对于低龄儿童来说,文字描述过于抽象,文字结合动态立体影像会让孩子快速掌握新的知识,丰富的交互方式更符合孩子们活泼好动的特性,提高了孩子们的学习积极性。在学龄教育中AR也发挥着越来越多的作用,如一些危险的化学实验,及深奥难懂的数学、物理原理都可以通过AR使学生快速掌握。


AR技术具备提升现实情境的清晰直观性和感知冲击力,使得情景式的学习方式更具亲和性、动态性和自然性,在一定程度上能弥补孤独症儿童对现实世界信息和刺激接收迟缓的弱势,以及社交沟通上动机明显不足的劣势,能为孤独症儿童教学情景创设的实现提供新的途径。


2、健康医疗


近年来,AR技术也越来越多地被应用于医学教育、病患分析及临床治疗中,微创手术越来越多地借助AR及VR技术来减轻病人的痛苦,降低手术成本及风险。此外在医疗教学中,AR与VR的技术应用使深奥难懂的医学理论变得形象立体、浅显易懂,大大提高了教学效率和质量。


3、广告购物


AR技术可帮助消费者在购物时更直观地判断某商品是否适合自己,以作出更满意的选择。用户可以轻松地通过该软件直观地看到不同的家具放置在家中的效果,从而方便用户选择,该软件还具有保存并添加到购物车的功能。


4、展示导览


AR技术被大量应用于博物馆对展品的介绍说明中,该技术通过在展品上叠加虚拟文字、图片、视频等信息为游客提供展品导览介绍。此外,AR技术还可应用于文物复原展示,即在文物原址或残缺的文物上通过AR技术将复原部分与残存部分完美结合,使参观者了解文物原来的模样,达到身临其境的效果。


5、应用于信息检索领域


对于用户需要对某一物品的功能和说明清晰了解时,增强现实技术会根据用户需要将该物品的相关信息从不同方向汇聚并实时展现在用户的视野内。在未来,人们可以在通过扫描面部,识别出此人的信用以及部分公开信息,防止上当受骗,这些技术的实现很大程度上减少了受骗几率,方便用户快速高效的工作。


6、应用于工业设计交互领域


增强现实技术最特殊的地方就是在于其高度交互性,应用于工业设计中,主要表现为虚拟交互,通过手势、点击等识别来实现交互技术,将虚拟的设备、产品去展示给设计者和用户前,也可以通过部分控制实现虚拟仿真,模仿装配情况或日常维护、拆装等工作,在虚拟中学习,减少了制造浪费以及对人才培训的成本,大大改善了设计的体制,缩短了设计时间提高效率。

作者:由新工业网整理发布。
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