AR增强现实简介30

,2014/4/15,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,2014/4/15,#,2014/4/15,#,2014/4/15,#,2014/4/15,#,2014/4/15,#,2014/4/15,#,2014/4/15,#,2014/4/15,#,2014/4/15,#,2014/4/15,#,2014/4/15,#,增强现实,研究与应用,增强现,实,实（AugmentedReality，简,称,称AR,）,），是,在,在虚拟,现,现实的,基,基础上,发,发展起,来,来的新,技,技术，,也,也被称,之,之为混,合,合现实,。,。是通,过,过计算,机,机系统,提,提供的,信,信息增,加,加用户,对,对现实,世,世界感,知,知的技,术,术，将,虚,虚拟的,信,信息应,用,用到真,实,实世界,，,，并将,计,计算机,生,生成的,虚,虚拟物,体,体、场,景,景或系,统,统提示,信,信息叠,加,加到真,实,实场景,中,中，从,而,而实现,对,对现实,的,的增强,。,。,AR通常首,先,先借助,于,于某种,设,设备（,最,最典型,的,的是摄,像,像头）,获,获取“,现,现实”,的,的影像,，,，然而,在,在这种,影,影像却,不,不是如,传,传统视,频,频应用,那,那样的,原,原封不,动,动展示,到,到屏幕,上,上，而,是,是经过,了,了一道,信,信息技,术,术的处,理,理，将,在,在原生,的,的影像,上,上叠加,上,上文字,、,、声音,、,、虚拟,图,图像形,象,象等信,息,息之后,再,再展示,给,给用户,。,。,什么是,增,增强现,实,实？,我们利用一,款,款苹果,系,系统的,游,游戏来解释,就,就是真,实,实场景,，,，模拟,对,对战。,游戏的,背,背景直,接,接是游,戏,戏玩家,周,周围所,见,见的景,色,色。虽,然,然周围,人,人来人,往,往一派,繁,繁荣，,游,游戏玩,家,家却像,鬼,鬼故事,中,中的巫,师,师或者,茅,茅山道,士,士，通,过,过手中,的,的iPad看到熟,悉,悉的大,街,街上一,个,个一个,青,青面獠,牙,牙的僵,尸,尸迎面,扑,扑来。,有,有趣的,是,是还可,以,以结合,了,了GPS和陀螺,仪,仪，确,定,定了游,戏,戏玩家,所,所在的,地,地点，,游,游戏玩,家,家可以,去,去到游,戏,戏预制,的,的现实,医,医院/药店恢,复,复体力,，,，可以,去,去到指,定,定的现,实,实商店,购,购置设,备,备。,动漫里,很,很多用,高,高科技,眼,眼镜分,析,析现场,也,也是利,用,用了AR技术,虚实结合,三维注册,实时交互,特点,01工作原,理,理,1.1基本流,程,程,1.2相关支撑技,术,术,02实际应,用,用,03国内现,状,状,3.1研究现,状,状,3.2存在的,问,问题,04未来前,景,景,4.1,4.2,索引,01工作原,理,理,AR系统中,，,，成像,设,设备、,跟,跟踪与,定,定位技,术,术和交,互,互技术,是,是实现,一,一个基,本,本系统,的,的支撑,系,系统。,01,组成形,式,式,简单AR系统的,基,基本流,程,程,01,组成形,式,式,一个完善,的,的AR系统包,括,括多个,学,学科研,究,究的技,术,术，其,中,中系统,显,显示定,位,位技术,，,，虚实,融,融合技,术,术和用,户,户交互,技,技术是,实,实现一,个,个AR系统的,基,基本支,撑,撑技术。,头盔显示器,投影式,(,显示技术,手持式显示器,普通液晶显示器,一、AR系统的,显,显示技,术,术,01,组成形,式,式,二、跟,踪,踪定位,技,技术,由于要实现,虚,虚拟和,现,现实物,体,体的完,美,美结合,，,，必须,将,将虚拟,物,物体合,并,并到现,实,实世界,中,中的准,确,确位置,，,，这个,过,过程称,为,为注册(registration)。,因此AR跟踪定,位,位系统,必,必须能,够,够实时,地,地检测,观,观察者,在,在场景,中,中的位,置,置、视,域,域的方,向,向，甚,至,至是运,动,动的情,况,况，以,便,便用来,帮,帮助系,统,统决定,显,显示何,种,种虚拟,物,物体，,并,并按照,观,观察者,的,的视场,重,重建坐,标,标系。,01,组成形,式,式,三、虚,实,实融合,技,技术,虚实配准技,术,术是任,何,何实用,的,的增强,现,现实系,统,统所首,先,先需要,解,解决的,重,重要问,题,题，这,也,也是国,内,内外众,多,多研究,人,人员对,此,此问题,展,展开详,细,细研究,的,的原因,所,所在。,介绍一种基于,自,自定标,技,技术的,虚,虚实配,准,准策略。,该方法采,用,用小孔,成,成像模,型,型，在,欧,欧氏坐,标,标系下,表,表达虚,拟,拟场景,，,，能够,克,克服仿,射,射变换,方,方法的,一,一系列,缺,缺陷，,同,同时由,于,于在运,行,行过程,中,中能够,自,自动计,算,算摄像,机,机内部,参,参数，,使,使得系,统,统的运,行,行不在,依,依赖于,对,对摄像,机,机内部,参,参数的,事,事先确,定,定，有,效,效提高,了,了系统,的,的可用,性,性和精,确,确性。,01,组成形,式,式,四、用,户,户交互,技,技术,下一代AR技术的,主,主要特,征,征是实,现,现用户,与,与真实,场,场景中,的,的虚拟,物,物体之,间,间更自,然,然的交,互,互，AR系统需,要,要通过,跟,跟踪定,位,位设备,获,获取交,互,互控制,数,数据执,行,行用户,对,对虚拟,物,物体实,施,施的行,为,为指令,。,。,AR应用系,统,统常使,用,用以下3种方式,实,实现用,户,户与系,统,统之间,的,的交互:,标识特征点,姿态命令,特制工具,02实际应,用,用,一旦研究人,员,员克服,了,了所面,临,临的各,种,种挑战,，,，增强,现,现实将,很,很可能,遍,遍及我,们,们生活,的,的各个,角,角落。,它,它可能,应,应用到,几,几乎所,有,有行业中。,1-1,工业维,修,修领域.,旅游、,展,展览领,域,域,军事领,域,域,医疗领,域,域,网络视频通,讯,讯领域,娱乐游,戏,戏领域,古迹复原和文化,遗,遗产保,护,护,13/12,02,实际应,用,用,工业维,修,修领域,02,实际应,用,用,这很可能,是,是应用,增,增强现,实,实的第,一,一个行,业,业。可,以,以将标,记,记器连,接,接到人,们,们正在,施,施工的,特,特定物,体,体上，,实,实际应用然,后,后增强现,实,实系统,可,可以在,它,它上面,描,描绘出,图,图像。,这,这是一,个,个比较,简,简单的,增,增强现,实,实形式,，,，因为,系,系统只,需,需要知,道,道用户,相,相对于,他,他看到,的,的物体,所,所在的,位,位置，,而,而不必,跟,跟踪那,个,个人的,确,确切物,理,理位置,。,。,旅游、,展,展览领,域,域,02,实际应,用,用,人们在浏览,、,、参观,的,的同时,，,，通过,增,增强现,实,实技术,将,将接收,到,到途经,建,建筑的,相,相关资,料,料，观,看,看展品,的,的相关,数,数据资,料,料。,军事领,域,域,02,实际应,用,用,增强现实系,统,统可以,为,为军队,提,提供关,于,于周边,环,环境的,重,重要信,息,息，例,如,如显示,建,建筑物,另,另一侧,的,的入口,，,，这有,点,点像X射线视,觉,觉。增,强,强现实,显,显示器,还,还能突,出,出显示,军,军队的,移,移动，,让,让士兵,可,可以转,移,移到敌,人,人看不,到,到的地,方,方。,医疗领,域,域,02,实际应,用,用,增强现实运,用,用到医,疗,疗中，,可,可以使,外,外科医,生,生在给,病,病人动,手,手术的,过,过程中,，,，看到,注,注册到,病,病人身,体,体上的CT或者MRI图像。,不,不仅如,此,此，增,强,强现实,系,系统还,可,可以用,于,于医疗,教,教育培,训,训中。,另,另外，,增,增强现,实,实还可,用,用于虚,拟,拟人体,解,解剖图,、,、虚拟,人,人体功,能,能、虚,拟,拟手术,模,模拟、,远,远程手,术,术等并,且,且可以,用,用于康,复,复医疗,。,。,网络视,频,频通讯领域,02,实际应,用,用,该系统使,用,用增强,现,现实和,人,人脸跟,踪,踪技术,，,，在通,话,话的同,时,时在通,话,话者的,面,面部实,时,时叠加,一,一些如,帽,帽子、,眼,眼镜等,虚,虚拟物,体,体，在,很,很大程,度,度上提,高,高了视频,对,对话的趣味性,。,。,娱乐、,游,游戏领,域,域,02,实际应,用,用,增强现实游,戏,戏可以,让,让位于,全,全球不,同,同地点,的,的玩家,，,，共同,进,进入一,个,个真实,的,的自然,场,场景，,以,以虚拟,替,替身的,形,形式，,进,进行网,络,络对战,。,。,古迹复,原,原和文,化,化遗产,保,保护,02,实际应,用,用,文化古迹的,信,信息以,增,增强现,实,实的方,式,式提供,给,给参观,者,者，用,户,户不仅,可,可以通,过,过HMD看到古,迹,迹的文,字,字解说,，,，还能,看,看到遗,址,址上残,缺,缺部分,的,的虚拟,重,重构。,03国内现,状,状,增强现实技,术,术作为,一,一个新,兴,兴的研,究,究领域,虽然在国内,的,的于升,究,究起步,较,较晚，,但,但因为,增,增强现实技术具,有,有很大,的,的应用,和,和发展,潜,潜力，因此正越来,越,越引起,国,国内学,者,者的关,注,注。,03,国内现,状,状,22/12,目前国,内,内AR的研究,成,成果主,要,要有：,北京理,工,工大学,自,自主研,制,制了视,频,频、光,学,学穿透,式,式两类,头,头盔显,示,示器,北京理,工,工大学,利,利用AR技术重,建,建圆明,园,园的实,验,验也取,得,得了重,要,要进展,上海大,学,学快速,制,制造工,程,程中心,与,与浙江,大,大学合,作,作开发,了,了AR场景光,源,源的实,时,时检测,和,和真实,感,感绘制,框,框架,此外，,在,在城市,规,规划、,地,地下管,网,网、地,理,理信息,系,系统等,领,领域也,有,有相关,的,的研究,视频透视式头盔显示器,光学透视式头盔显示器,真实场景,增强现实,场景,03,国内现,状,状,我国在AR领域的,研,研究起,步,步较晚,，,，研究,机,机构主,要,要集中,在,在高校,的,的科研单位,从国内,发,发表的,论,论文来,看,看，主,要,要集中,在,在系统,应,应用和,配,配准技,术,术上，,研,研究的,问,问题比,较,较单一,、,、涉及,面,面比较,窄,窄,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,03,国内现,状,状,虽然增强现,实,实技术,在,在近20年来取,得,得了很,大,大的发,展,展，但,是,是还是,存,存在很,多,多技术,方,方面的,难,难题。,例如透视式,系,系统没,有,有足够,的,的亮度,、,、分辨,率,率和对,比,比度。,目,目前的,大,大多数,系,系统都,是,是运用,于,于预知,的,的环境,中,中，而,在,在非预,知,知的环,境,境中的,增,增强现,实,实系统,比,比较少。,国内相关的,研,研究还,多,多停留,在,在实验,室,室阶段,，,，能够,商,商业化,的,的增强,现,现实产,品,品更是,凤,凤毛麟,角,角。,存在的,问,问题,04未来前,景,景,值得期,待,待的4个增强,实,实现应,用,用方向：,空间计,算,算,互动游,戏,戏,感知人,脑,脑,交互提,升,升,一些高科技,公,公司正,在,在通过,构,构增强,现,现实平,台,台，来,实,实现更,为,为广泛,的,的应用,形,形态，,比,比如Wikitude和Layar，它们,拥,拥有一,个,个开放,式,式的SDK，让iOS、Android、黑莓10以及Web开发者,（,（支持HTML5、JavaScript和CSS）可以,创,创建基,于,于地理,位,位置、