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1,增强现实技术研究及其应用,2,概念 增强现实 VS 虚拟现实 增强现实系统 AR技术的发展与研究现状 AR关键技术 应用实例,主要内容,3,增强现实（Augmented Reality，AR）是虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）的一个重要分支，也是近年来的研究热点 将计算机生成的虚拟物体或其它信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的“增强” 综合了计算机图形、光电成像、融合显示、多传感器、图像处理、计算机视觉等多门学科,一、概念,4,一、概念,5,VR强调的是虚拟世界给人的沉浸感，强调人能以自然方式与虚拟世界中的对象进行交互操作 AR则强调在真实场景中融入计算机生成的虚拟信息的能力，它并不隔断观察者与真实世界之间的联系。 AR具有较低的硬件要求、更高的注册精度、更具真实感,二、增强现实 VS 虚拟现实,虚拟现实场景 增强现实场景,6,虚实结合 实时交互 三维注册,三、增强现实系统,7,90年代以前，AR的概念还比较模糊；90年代是AR技术迅速发展的10年。比较有名的研究机构有： 美国麻省理工大学的图像导航外科手术室 哥伦比亚大学的图形和用户交互实验室 日本的混合现实实验室 德国的Arvika组织 新加坡的混合现实实验室 此外，用于快速开发的开源软件工具ARToolkit也由华盛顿大学的图形实验室成功开发并维护至今,四、AR技术的发展与研究现状,8,原有的研究领域拓展到多个新的领域，如城市规划、娱乐教育、工业仿真、文化遗产保护等 AR系统由简单的桌面式扩展到户外可携带型、空间体验型 显示设备也从头盔显示器延伸到大型可触摸式、桌面投射式和便携式,四、AR技术的发展与研究现状,增强现实显示器仍相当笨重，但开发人员相信 他们可以开发出类似眼镜的显示器,9,我国在AR领域的研究起步较晚，研究机构主要集中在高校的科研单位 北京理工大学 北京航空航天大学 国防大学 浙江大学 上海大学 从国内发表的论文来看，主要集中在系统应用和配准技术上，研究的问题比较单一、涉及面比较窄 另外，从专利申请的情况看，全球共有108个，这之中我国仅有北京理工大学的一个（2008年数据）,四、AR技术的发展与研究现状,10,目前国内AR的研究成果主要有： 北京理工大学自主研制了视频、光学穿透式两类头盔显示器 北京理工大学利用AR技术重建圆明园的实验也取得了重要进展 上海大学快速制造工程中心与浙江大学合作开发了AR场景光源的实时检测和真实感绘制框架 此外，在城市规划、地下管网、地理信息系统等领域也有相关的研究,四、AR技术的发展与研究现状,11,四、AR技术的发展与研究现状,12,五、AR关键技术,13,虚实物体配准 对真实场景图像和计算机生成的虚拟物体进行无缝合成是实现AR的首先目标 其实质是将两者“对齐”的过程，即：先根据真实物体确定虚拟物体与观察者之间的关系，然后通过正确的投影将虚拟物体投影至观察者的视域范围 要求正确（无延时）、快速（精确、无抖动）、鲁棒（不受光照、遮挡、物体运动的影响）,五、AR关键技术,14,五、AR关键技术,15,显示技术 在观察者的眼睛和真实物体之间的光路上成像的技术 根据光路上成像位置的不同可以分为三类,五、AR关键技术,16,真实感绘制技术 其目标是将真实场景和计算机生成的虚拟物体无缝合成，并最终使观察者感觉不到真实物体和虚拟物体的区别,五、AR关键技术,17,六、应用实例医疗,北卡罗莱纳大学的AR辅助B超检查和胸部活组织切片,伦敦Guys医院MAGI项目协 助医生从耳道中取出神经瘤,卡内基梅隆大学的“魔眼”工程,布朗大学的外科手术培训系统,18,六、应用实例教育,欧洲计算机工业研究中心的机械模型注解,19,六、应用实例工业,SONY公司TransVision增 强现实样机系统,参与者看到的图像,20,六、应用实例商业,微软推增强现实技术 新应用-记事帖,日本新宿高岛屋百货公司内的数字化妆镜,21,六、应用实例市政,22,六、应用实例文化,希腊、土耳其的历史 古迹数字重建,23,六、应用实例文化,“数字敦煌”工程 由中国科学院计算机研究所、武汉大学和浙江大学联手攻关 预计完成需要10年至20年的时间 包括虚拟现实、增强现实和交互现实3个部分,
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