概 述

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱AR），增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)也被稱為擴(kuò)增現(xiàn)實(shí)，AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是促使真實(shí)世界信息和虛擬世界信息內(nèi)容之間綜合在一起的較新的技術(shù)內(nèi)容，其將原本在現(xiàn)實(shí)世界的空間范圍中比較難以進(jìn)行體驗(yàn)的實(shí)體信息在電腦等科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)施模擬仿真處理，疊加將虛擬信息內(nèi)容在真實(shí)世界中加以有效應(yīng)用，并且在這一過(guò)程中能夠被人類感官所感知，從而實(shí)現(xiàn)超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。真實(shí)環(huán)境和虛擬物體之間重疊之后，能夠在同一個(gè)畫(huà)面以及空間中同時(shí)存在。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅能夠有效體現(xiàn)出真實(shí)世界的內(nèi)容，也能夠促使虛擬的信息內(nèi)容顯示出來(lái)，這些細(xì)膩內(nèi)容相互補(bǔ)充和疊加。在視覺(jué)化的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中，用戶需要在頭盔顯示器的基礎(chǔ)上，促使真實(shí)世界能夠和電腦圖形之間重合在一起，在重合之后可以充分看到真實(shí)的世界圍繞著它。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)中主要有多媒體和三維建模以及場(chǎng)景融合等新的技術(shù)和手段，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)所提供的信息內(nèi)容和人類能夠感知的信息內(nèi)容之間存在著明顯不同。

關(guān) 鍵 組 成

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在功能上主要包括四個(gè)關(guān)鍵部分，其中，圖像采集處理模塊是采集真實(shí)環(huán)境的視頻，然后對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理;而注冊(cè)跟蹤定位系統(tǒng)是對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，根據(jù)目標(biāo)的位置變化來(lái)實(shí)時(shí)求取相機(jī)的位姿變化，從而為將虛擬物體按照正確的空間透視關(guān)系疊加到真實(shí)場(chǎng)景中提供保障;虛擬信息渲染系統(tǒng)是在清楚虛擬物體在真實(shí)環(huán)境中的正確放置位置后，對(duì)虛擬信息進(jìn)行渲染；虛實(shí)融合顯示系統(tǒng)是將渲染后的虛擬信息疊加到真實(shí)環(huán)境中再進(jìn)行顯示。

技 術(shù) 原 理

AR的三大技術(shù)要點(diǎn)：三維注冊(cè)（跟蹤注冊(cè)技術(shù)）、虛擬現(xiàn)實(shí)融合顯示、人機(jī)交互。其流程是首先通過(guò)攝像頭和傳感器將真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并傳入處理器對(duì)其進(jìn)行分析和重構(gòu)，再通過(guò)AR頭顯或智能移動(dòng)設(shè)備上的攝像頭、陀螺儀、傳感器等配件實(shí)時(shí)更新用戶在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的空間位置變化數(shù)據(jù)，從而得出虛擬場(chǎng)景和真實(shí)場(chǎng)景的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系的對(duì)齊并進(jìn)行虛擬場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的融合計(jì)算，最后將其合成影像呈現(xiàn)給用戶。用戶可通過(guò)AR頭顯或智能移動(dòng)設(shè)備上的交互配件，如話筒、眼動(dòng)追蹤器、紅外感應(yīng)器、攝像頭、傳感器等設(shè)備采集控制信號(hào)，并進(jìn)行相應(yīng)的人機(jī)交互及信息更新，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的交互操作。其中，三維注冊(cè)是AR技術(shù)之核心，即以現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中二維或三維物體為標(biāo)識(shí)物，將虛擬信息與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景信息進(jìn)行對(duì)位匹配，即虛擬物體的位置、大小、運(yùn)動(dòng)路徑等與現(xiàn)實(shí)環(huán)境必須完美匹配，達(dá)到虛實(shí)相生的地步。

和AR的區(qū)別

區(qū)別一：定義

AR是Augmented Reality的字母縮寫(xiě)，中文名字是“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”，是一種全新人機(jī)交互技術(shù)。通過(guò)AR技術(shù)，讓參與者與虛擬對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，從而獲得一種奇妙的視覺(jué)體驗(yàn)，而且能夠突破空間、時(shí)間以及其它客觀限制，感受到在真實(shí)世界中無(wú)法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。

VR是一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一種模擬環(huán)境，同時(shí)使用戶沉浸到創(chuàng)建出的三維動(dòng)態(tài)實(shí)景，可以理解為一種對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的仿真系統(tǒng)。而最早VR技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，最常見(jiàn)的產(chǎn)品則是頭戴顯示器。

區(qū)別二：技術(shù)

AR技術(shù)：由于需要將現(xiàn)實(shí)與虛擬場(chǎng)景結(jié)合，攝像頭是必需品。只要是帶攝像頭的電子產(chǎn)品手機(jī)、IPAD等，都能通過(guò)安裝AR軟件，實(shí)現(xiàn)AR技術(shù)。

VR技術(shù)：因?yàn)閂R是純虛擬場(chǎng)景，所以VR裝備更多的是用于用戶與虛擬場(chǎng)景的互動(dòng)交互，更多的使用是位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套（5DT之類的）、動(dòng)捕系統(tǒng)、數(shù)據(jù)頭盔等等。VR設(shè)備往往是浸入式的，典型的設(shè)備就是oculus rift。

分別應(yīng)用在：

（1）AR利用攝像頭產(chǎn)品，讓用戶在現(xiàn)實(shí)世界中跟游戲中的角色進(jìn)行交互式活動(dòng)。比如很火的AR手機(jī)游戲精靈寶可夢(mèng)、陰陽(yáng)師“現(xiàn)世召喚”活動(dòng)就是通過(guò)手機(jī)攝像頭實(shí)現(xiàn)的。

（2）VR應(yīng)用在大型活動(dòng)、舞臺(tái)劇場(chǎng)、演唱會(huì)表演等各種大型現(xiàn)場(chǎng)。將虛擬對(duì)象與真實(shí)舞臺(tái)完美疊加，透過(guò)大屏幕或投影儀為觀眾呈現(xiàn)出一個(gè)夢(mèng)幻與現(xiàn)實(shí)混合的三維奇觀。比如當(dāng)下名聲大噪的初音未來(lái)、洛天依等虛擬歌姬的演唱會(huì)，就是通過(guò)AR技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。

所以相比VR來(lái)說(shuō)，AR才是更加可怕的技術(shù)。VR有點(diǎn)想在戴著眼鏡做白日夢(mèng)或者是美夢(mèng)，但AR卻是真實(shí)的。如果這樣的技術(shù)被無(wú)約束、限制的開(kāi)發(fā)那后果可是很嚴(yán)重的。而隨著VR和AR的發(fā)展，它們肯定會(huì)融匯的，比如現(xiàn)在的混合現(xiàn)實(shí)——MR。

各自的劣勢(shì)：

AR技術(shù)：現(xiàn)階段而言，AR技術(shù)僅僅處于起步階段，要在日常生活中應(yīng)用還有很多局限性，而且還有很多未知的領(lǐng)域等待探索。同時(shí)目前AR的應(yīng)用仍停留在優(yōu)化消費(fèi)體驗(yàn)方面，期待AR技術(shù)能早日成為我們?nèi)粘Ｉ钪械囊徊糠帧?/p>

VR技術(shù)：VR頭顯設(shè)備不夠輕便，佩戴時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則會(huì)產(chǎn)生明顯的暈眩感，不利于用戶體驗(yàn)。而且頭顯設(shè)備價(jià)格較為昂貴，并不能大范圍普及