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1、增强现实概念及应用(一) 作者： 日期：增强现实的概念及应用（一）搜维尔创意长期投入于多媒体科技的互动应用的研发，以虚拟情境与实体环境交错融合创造出崭新的互动体验，运用创新的技术、创意的呈现、多元的互动打造出有别样的媒体互动体验，只要是创新的、跳耀的、想得到的、八卦来的、没看过的、无法想象的、都是我们能力的制作范围，如果你跟我们一样有创新反骨的本质，欢迎您与我们推向未知的个感官领域。概念所谓增强现实，是虚拟现实（Virtual EnvironmentsVirtual 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
2、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
3、，完全现实)的中间态技术。图1: 带有一个虚拟台灯和两个虚拟椅子的真实桌子。 一些研究人员从头戴显示技术（Head-Mounted Displays HMDs）的角度去定义AR，而我们认为这是不恰当的。为了防止AR技术被一些特定的技术所限制，这篇文章将从以下三个角度去定义AR：1. 结合现实与虚拟 2. 实时交互 3. 3-D 这样的定义可以让AR必要的组件得到保留，同时也允许了一些除了HMDs之外的其他的技术。举例子来看这个定义，它可以把电影和2-D overlays排除在外。像侏罗纪公园这样的电影虽然把虚拟物品和真实环境在3D中混合在了一起，但是它并没有互动功能。实时视频中的二维虚拟覆盖（
4、2-D virtual overlays）虽然可以实现互动，但是它却不是在3D中和现实世界相结合的。当然，这样的定义也允许基于显示器的接口，单眼系统，透视头戴式显示系统和其他的许多综合技术。所谓增强实境（Augmented reality，下面简称AR），是一种结合虚拟化技术再来观察世界的方式。直接来看，AR能为我们提供现实中无法直接获知的信息。但是，更深层次来讲，这种信息实际上又让每个人眼中的世界更加多样性。同样的大楼在我们的AR视线里，会披上完全不同的信息外套，这或许又是一种长尾现象。另外，海淀的百货大楼和朝阳的百货大楼，在地理上没有任何关联，可是却在AR中可以以信息的形式连接到一起。这些
5、都是目前AR已经显现出来的一些特点。当然随着技术的发展，未来的AR可能会更加先进。工业应用AR的一类应用，是用于复杂机械的装配、维护和维修上。悬浮在真实器械表面的3D虚拟指令，可以告诉操作者每一步该做什么，怎么做，这当然要比带有文字和图片的操作手册更加直接明了。目前已经有很多的项目已经成功的将AR在这一领域很好的应用了。在图2和图3中展示的就是哥伦比亚大学的Steve Feiner的团队就使用AR制造了一套激光打印机维修系统Feiner93a。图2是旁观者视图；而图3则是带上这套系统的用户所能看到的视图，图中电脑生成的线框是在告诉操作者把纸托盘取下。图2：哥伦比亚大学的打印机维修系统的旁观者视
6、图 图3：哥伦比亚大学激光打印机维护系统。图中所示为指引操作着取下纸托盘而波音公司的一个研究团队则在使用AR技术帮助技术人员安装组成飞机电路系统的线束。把这些操作流程以数字的形式存储起来既节省空间有节省开支。目前在波音，技术人员们都是使用巨大的实体布局板来制作线束，这些巨大的布局板要用好几个大仓库来储存。如果新开发的这套系统能得到很好的应用，这些仓库就可以空出来用于别处了。波音正在运营一套技术再投资计划（Technology Reinvestment Program TRP），投资推动将这项技术投入到工厂中。图4展示的是Adam Janin使用一套AR原型系统来制作线束。AR技术在未来一定会被用到诸如汽车引擎等更加复杂的机器上。图4: Adam Janin延时波音的线束制作系统图5：增强实境的工业应用ARMAR美国Marine公司就是将AR技术在装甲炮塔上进行测试。他们使用的系统叫ARMAR(Augmented Reality for Maintenance and Repair)，大概意思是AR辅助维修，该系统由哥伦比亚大学图形和用户界面实验室设计制造。通过为维修人员装备头戴式显示器，维修人员可以在维修时轻松获取对他们有用的很多帮助信息(如图5)。目前该系统也被用在了军事上。
