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AR——增強現實技術

  前言:在VR技術引發大眾熱議的當下,有一種產生已久的技術已然悄悄進入我們的生活。很多人或許聽說過這個名字,也親身體驗過這項技術的神奇,卻對其原理知之甚少!
  下面先讓我們看幾組圖片:
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  看到這裡想必大家已經猜到了,就是增強現實技術。現如今,AR技術可以說是已經成為了我們生活的一部分。QQ中的AR掃描技術,掃描特定的圖片即可體驗真實與虛擬完美結合的效果;微軟公司於2015年1月22日釋出的HoloLens 全息眼鏡(如上圖三所示),將AR技術昇華到一個具有虛擬3D模型技術的新高度,將虛擬影像與你的真實環境結合起來;就連正在舉行的英雄聯盟S7全球總決賽

賽場上,也通過AR技術展示贊助商、選手戰績等資訊。下面,就讓我們來了解一下這一誕生已久的技術!

百度百科定義

  增強現實技術(Augmented Reality,簡稱 AR),是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度並加上相應影象、視訊、3D模型的技術,這種技術的目標是在螢幕上把虛擬世界套在現實世界並進行互動。這種技術1990年提出。增強現實技術,它是一種將真實世界資訊和虛擬世界資訊“無縫”整合的新技術,是把原本在現實世界的一定時間空間範圍內很難體驗到的實體資訊(視覺資訊,聲音,味道,觸覺等),通過電腦等科學技術,模擬模擬後再疊加,將虛擬的資訊應用到真實世界,被人類感官所感知,從而達到超越現實的感官體驗。真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。

主要特點

  AR系統具有三個突出的特點:①真實世界和虛擬的資訊整合;②具有實時互動性;③是在三維尺度空間中增添定位虛擬物體。

組成形式

  一個完整的增強現實系統是由一組緊密聯結、實時工作的硬體部件與相關的軟體系統協同實現的,常用的有如下三種組成形式。
Monitor-Based
  在基於計算機顯示器的AR實現方案中,攝像機攝取的真實世界影象輸入到計算機中,與計算機圖形系統產生的虛擬景象合成,並輸出到螢幕顯示器。使用者從螢幕上看到最終的增強場景圖片。它雖然簡單,但不能帶給使用者多少沉浸感。Monitor-Based增強現實系統實現方案如下圖所示。
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光學透視式
  頭盔式顯示器(Head-mounted displays,簡稱HMD)被廣泛應用於虛擬現實系統中,用以增強使用者的視覺沉浸感。增強現實技術的研究者們也採用了類似的顯示技術,這就是在AR中廣泛應用的穿透式HMD。根據具體實現原理又劃分為兩大類,分別是基於光學原理的穿透式HMD(Optical See-through HMD)和基於視訊合成技術的穿透式HMD(Video See-through HMD)。光學透視式增強現實系統實現方案如下圖所示。
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  光學透視式增強現實系統具有簡單、解析度高、沒有視覺偏差等優點,但它同時也存在著定位精度要求高、延遲匹配難、視野相對較窄和價格高等不足。
視訊透視式
  視訊透視式增強現實系統採用的基於視訊合成技術的穿透式HMD(Video See-through HMD),實現方案如下圖所示。
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應用領域

  AR技術不僅在與VR技術相類似的應用領域,諸如尖端武器、飛行器的研製與開發、資料模型的視覺化、虛擬訓練、娛樂與藝術等領域具有廣泛的應用,而且由於其具有能夠對真實環境進行增強顯示輸出的特性,在醫療研究與解剖訓練、精密儀器製造和維修、軍用飛機導航、工程設計和遠端機器人控制等領域,具有比VR技術更加明顯的優勢。
  *醫療領域:醫生可以利用增強現實技術,輕易地進行手術部位的精確定位。
  *軍事領域:部隊可以利用增強
現實技術,進行方位的識別,獲得實時所在地點的地理資料等重要軍事資料。
  *古蹟復原和數字化文化遺產保護:文化古蹟的資訊以增強現實的方式提供給參觀者,使用者不僅可以通過HMD看到古蹟的文字解說,還能看到遺址上殘缺部分的虛擬重構。
  *工業維修領域:通過頭盔式顯示器將多種輔助資訊顯示給使用者,包括虛擬儀表的面板、被維修裝置的內部結構、被維修裝置零件圖等。
  *網路視訊通訊領域:該系統使用增強現實和人臉跟蹤技術,在通話的同時在通話者的面部實時疊加一些如帽子、眼鏡等虛擬物體,在很大程度上提高了視訊對話的趣味性。
  *電視轉播領域:通過增強現實技術可以在轉播體育比賽的時候實時的將輔助資訊疊加到畫面中,使得觀眾可以得到更多的資訊。
  *娛樂、遊戲領域:增強現實遊戲可以讓位於全球不同地點的玩家,共同進入一個真實的自然場景,以虛擬替身的形式,進行網路對戰。
  *旅遊、展覽領域:人們在瀏覽、參觀的同時,通過增強現實技術將接收到途經建築的相關資料,觀看展品的相關資料資料。

  後記:不得不說,從前只有在科幻電影中才能看到的一幕幕正悄然在我們的身邊實現。科技的進步讓我們的生活時刻發生著變化。而我們要做的首先是去接受它,適應它,再去發展它,讓科技更好的為人類服務。只要堅信一點,人類的明天會更加美好!