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增强现实技术

增强现实技术是什么? 就是将计算机技术所生成的信息和现实世界中的场景结合起来;也是一种全新人机交互技术,人们不仅能够同构虚拟系统感受到真实世界所经历的,而且能突破空间、时间等限制,感受到在真实世界里无法体验的感觉。随着相关技术的进步,增强现实技术逐渐成为下一代人机接口的发展方向之一。

增强现实

增强现实技术原理

增强现实技术包含了三维建模、多媒体、实时视频显示及控制、多传感器溶合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。它是一种将真实世界和虚拟世界结合的新技术,是把在现实世界的所限制的很难体会到的实体信息(视觉信息、声音、味道、触觉等),通过计算机等科学技术,模拟仿真后再叠加,将虚拟的信息应用到真实世界,不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来,让人们感受到无法亲身经历的体验。

增强现实技术原理

增强现实的显示技术

增强现实系统是实现虚拟信息和真实世界的融合,显示技术是增强现实系统的基本技术之一。显示技术分为以下几类:头盔显示器、显示投影式显示、手持式显示器显示和普通显示器显示。下面给大家介绍一下。

1、 头盔显示器(Head-mounted display, 简称HMD)

头盔显示器是虚拟现实技术最常用的技术。主要原因是头盔显示器和其他几种显示技术相比沉浸感是最强的,因为用于增强显示系统的头盔显示器可以看到周围的真实环境,所以叫做透视式(see-through)头盔显示器。透视式头盔显示器一般分为视频透视式(Vedio seethrough)和光学透视式(Optical see-through )。

视频透视式(Vedio seethrough):利用摄像机等设备对现实世界进行同步拍摄,将信号送入虚拟现实工作站里,所生成的虚拟物体同真实世界中采集的信息相融合。

光学透视式(Optical see-through ):利用光学组合仪器直接将虚拟物体和现实世界在人的眼睛里融合,实现增强效果。

头盔显示器

2、投影式显示(projection display)

投影式显示是将虚拟的信息投影到要增强的现实世界物体上,从而实现增强。另一种投影式显示方式是采用放在头上的投影机(Head-Mounted Projective Display 简称HMPD)来进行投影,把计算机所生成得虚拟信息现实在HMPD 的微型显示器上,通过投影镜头折射后,反射回去进入人眼中,从而实现了虚拟物体与真实环境的结合。

投影式显示

3 手持式显示器(Hand Held Display 简称HHD)

手持式显示是通过采用摄像机等设辅助部件。在美国华盛顿大学的实验室设计出了一个便携式的Magic Book 增强现实系统 ,该系统采用一种基于视觉的跟踪方法把虚拟的模型重叠在真实的书籍上,产生一个增强现实的场景同时该界面也支持多用户的协同工作。

手持式显示器

4 普通显示器显示(Monitor-based Display)

普通显示器是通过摄像机获得的现实世界的信息与计算机生成的虚拟物体相结合后在显示器输出,也可以输出为立体的图像,这时需要观众戴上立体眼镜,才能看出立体的效果。

普通显示器

增强现实的注册技术

注册技术是增强现实系统最为重要的技术之一,注册技术是将计算机生成的虚拟物体信息和真实环境中景象“对齐”的过程,一般分为动态注册和静态注册。到目前为止,大多数都是采用放入动态注册,动态注册是在在摄像机与真实物体相对运动的情况下,确定二者的相对位置静态注册是摄像机与真实物体相对静止的情况下确定二者的相对位置。动态注册技术一般可以分为两种,基于跟踪器的注册技术和基于视觉的注册技术。

基于跟踪器的注册技术

主要是记录现实世界里的观察者的方向和位置,以便保持虚拟空间和真实空间的信息连续性,实现精确的注册一般主要有以下几种:跟踪技术飞行时间定位跟踪、机构联接、跟踪相差跟踪、场跟踪、复合跟踪系统。

增强现实技术特点

1.虚实结合

它可以将显示器屏幕里的虚拟信息扩展到真实环境,使计算机窗口与图标叠映于现实对象,由眼睛凝视或手势指点进行操作;让三维物体在用户的全景视野中根据当前任务或需要交互地改变其形状和外观。

2.实时交互

它使交互从精确的位置扩展到整个环境,从简单的人面对屏幕交流发展到将自己融合于周围的空间与对象中,运用信息系统不再是自觉而有意的独立行动,而是和人们的当前活动自然而然地成为一体。交互性系统不再是具备明确的位置,而是扩展到整个环境。

增强现实技术

随着技术的不断发展,增强现实的应用必定会日益增长。增强现实技术在人工智能、CAD、图形仿真、虚拟通讯、遥感、娱乐、模拟训练等许多领域带来了革命性的变化。 总体来说,增强现实技术在国内处于刚起步阶段,许多虚拟现实领域的企业都已经开始专注于“增强现实”的研发和应用。

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