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AR增强现实技术的概念和发展

AR增强现实技术的概念和发展,在信息时代 ,人们处于计算机日益普及的世界中,从当初 几人共享一台计算机 的模式转变为一人拥有多台计算机 。人们的生活、工作已离不开计算机生成的信 息数据。但是,目前计算机仍处于智能化的初级阶段,只是帮助人类进行逻辑思维 的有力工具,要使计算机成为人类进行形象思维的帮手,仍有较长的路要走  。这一 切首先要求计算机能够适应人们所习惯的信息获取方式和思维过程,与真实的环 境进行自然融合,这也是计算机技术发展的趋势 。下图展示了增强现实的概念, 将虚拟的 三维模型与周围的真实环境完美地融为 一体。增强现实系统可以将计算 机生成的信息(包括文字、图像 、三维物体等)以视觉融合的方式叠加至真实场景 中,在用户眼前呈现出"增强"了的世界 。在理想情况下,用户无法辨别哪个是虚 拟物体,哪个是真实物体,看到的将是完整的融合显示场景  。因此,增强现实从字 面上来说就是对现实的增强,而不是对真实环境的取代  。
 

圆明园的真实场景与圆明园虚实融合场景

(左) 真实场景 (右) 虚实融合场景

 圆明园的真实场景与圆明园虚实融合场景

 

增强现实 (augmented reality ,AR )是一种利用计算机产生的附 加信息对使用者 所看到的真实世界景象进行增强或扩张的技术是跨学科的综合体。增强现实和虚拟现实联系非常紧密 ,是虚拟现实发展的扩展或者分支 ,也是近年来的一个研究热点 。增强现实系统综合使用了不同研究领域的多种技术, 如虚拟现实技术、计算机视觉技术 、人工智能技术、可佩戴移动计算机技术 、人机交 互技术、生物工程学技术等 。因此,谈到增强现实时首先需要讨论虚拟现实 。
 

其实,所谓增强现实,是虚拟现实(Virtual Environments/Virtual Reality,以下简称VE)技术的升级技术。使用VE技术的用户,将完全沉浸于一个虚拟的合成世界中,这个时候,用户是无法看到他所处的现实世界的。而AR却可以让用户看到虚拟事物和信息与现实世界重叠的二维世界。也就是说,AR是使用信息技术对现实世界的一种补充和增强,而不是用虚拟化技术制造出一个完全虚拟的世界来取代现实世界。 因此,在用户看来,虚拟和现实在同一个空间得到了结合,就像电影‘谁陷害了兔子罗杰’中的情形一样。图1是用来说明上述观点的一个很好的例子。图中有一个真实的桌子和一个真实的电话,同时还有两个虚拟的椅子和一个虚拟台灯。这些物品在三维空间中结合在一起,所以虚拟的台灯遮住了部分真实的桌子,而真实的桌子也部分遮住了两个虚拟的椅子。所以说,AR技术可以被认为是VE技术(完全虚拟)和远程呈现技术(completely real,完全现实)的中间态技术。
 

AR系统基本具备以下三个特点:

1、真实世界和虚拟世界的信息集成;

2、具有实时交互性;

3、是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。

类似于小熊的基于AR技术的应用都符合一个基本的套路,就是通过先进的AR技术让平面图片或卡牌“立体动起来”。用户只需要下载相应的专用软件,利用使用移动设备扫描AR卡,即可出现角色的立体图像。AR技术可广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。  

AR系统基本具备的特点

最早,它被应用于在教育领域,跟传统纸质图书不同的是,用户通过手机或者平板电脑下载软件,就可以体验更具真实感的立体三维动画和互动科学游戏,这样不仅增强使用的趣味性和交互性,还能给儿童带来全新阅读体验。  

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