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中視典公司--增強現實的概念及應用

時間:2012-04-23 10:34:30 來源:中視典數字科技

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圖1

由于智能手機的普及,誕生于上個世紀70、80年代的增強現實(Augmented Reality,以下簡稱AR)技術突然在近年開始火爆。就目前來看,智能手機上的AR其實并沒有太多的優秀應用,除了Layer 之外,很難再說出其他出色的智能手機AR應用。今天就帶著大家一起來看看在各個領域過去的一些成熟的AR應用,希望能對創業的朋友有幫助。

所謂增強現實,是虛擬現實(Virtual Environments/Virtual Reality,以下簡稱VE)技術的升級技術。使用VE技術的用戶,將完全沉浸于一個虛擬的合成世界中,這個時候,用戶是無法看到他所處的現實世界的。 而AR卻可以讓用戶看到虛擬事物和信息與現實世界重疊的二維世界。也就是說,AR是使用信息技術對現實世界的一種補充和增強,而不是用虛擬化技術制造出一 個完全虛擬的世界來取代現實世界。

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圖2

因此,在用戶看來,虛擬和現實在同一個空間得到了結合,就像電影‘誰陷害了兔子羅杰’中的情形一樣。圖1是用來說明上述觀點的一個很好的例子。圖中有一個 真實的桌子和一個真實的電話,同時還有兩個虛擬的椅子和一個虛擬臺燈。這些物品在三維空間中結合在一起,所以虛擬的臺燈遮住了部分真實的桌子,而真實的桌 子也部分遮住了兩個虛擬的椅子。所以說,AR技術可以被認為是VE技術(完全虛擬)和遠程呈現技術(completely real,完全現實)的中間態技術。

一些研究人員從頭戴顯示技術(Head-Mounted Displays HMDs)的角度去定義AR,而我們認為這是不恰當的。為了防止AR技術被一些特定的技術所限制,這篇文章將從以下三個角度去定義AR:

這樣的定義可以讓AR必要的組件得到保留,同時也允許了一些除了HMDs之外的其他的技術。舉例子來看這個定義,它可以把電影和2-D overlays排除在外。像‘侏羅紀公園’這樣的電影雖然把虛擬物品和真實環境在3D中混合在了一起,但是它并沒有互動功能。實時視頻中的二維虛擬覆蓋 (2-D virtual overlays)雖然可以實現互動,但是它卻不是在3D中和現實世界相結合的。當然,這樣的定義也允許基于顯示器的接口,單眼系統,透視頭戴式顯示系統 和其他的許多綜合技術。

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圖3

所謂增強實境(Augmented reality,下面簡稱AR),是一種結合虛擬化技術再來觀察世界的方式。

直接來看,AR能為我們提供現實中無法直接獲知的信息。但是,更深層次來講,這種信息實際上又讓每個人眼中的世界更加多樣性。同樣的大樓在我們的AR視線 里,會披上完全不同的‘信息外套’,這或許又是一種‘長尾現象’。另外,海淀的百貨大樓和朝陽的百貨大樓,在地理上沒有任何關聯,可是卻在AR中可以以信 息的形式連接到一起。這些都是目前AR已經顯現出來的一些特點。當然隨著技術的發展,未來的AR可能會更加先進。

AR的一類應用,是用于復雜機械的裝配、維護和維修上。懸浮在真實器械表面的3D虛擬指令,可以告訴操作者每一步該做什么,怎么做,這當然要比帶有文字和圖片的操作手冊更加直接明了。

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圖4

目前已經有很多的項目已經成功的將AR在這一領域很好的應用了。在圖2和圖3中展示的就是哥倫比亞大學的Steve Feiner的團隊就使用AR制造了一套激光打印機維修系統[Feiner93a]。圖2是旁觀者視圖;而圖3則是帶上這套系統的用戶所能看到的視圖,圖 中電腦生成的線框是在告訴操作者把紙托盤取下。

而波音公司的一個研究團隊則在使用AR技術幫助技術人員安裝組成飛機電路系統的線束。把這些操作流程以數字的形式存儲起來既節省空間有節省開支。目前在波 音,技術人員們都是使用巨大的實體布局板來制作線束,這些巨大的布局板要用好幾個大倉庫來儲存。如果新開發的這套系統能得到很好的應用,這些倉庫就可以空 出來用于別處了。波音正在運營一套技術再投資計劃(Technology Reinvestment Program TRP),投資推動將這項技術投入到工廠中。圖4展示的是Adam Janin使用一套AR原型系統來制作線束。AR技術在未來一定會被用到諸如汽車引擎等更加復雜的機器上。

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圖5

美國Marine公司就是將AR技術在裝甲炮塔上進行測試。他們使用的系統叫ARMAR(Augmented Reality for Maintenance and Repair),大概意思是‘AR輔助維修’,該系統由哥倫比亞大學圖形和用戶界面實驗室設計制造。通過為維修人員裝備頭戴式顯示器,維修人員可以在維修 時輕松獲取對他們有用的很多幫助信息(如圖5)。目前該系統也被用在了軍事上。請訪問哥倫比亞大學圖形和用戶界面實驗室網站,查看ARMAR更多詳情。

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