前沿科技之AR增强现实技术

扫街

得益于增强现实(AR，augmented reality)技术的发展，在不久的将来，科幻作品中所描绘的情景将有可能变为现实(见图CC)。AR技术诞生于上世纪90年代前半期，现已广泛应用于电影及电视节目等。例如，通过合成的背景影像使得身在演播室的主持人看上去就像真的置身于大自然一般。除了电视领域以外，AR技术在夜视仪及战斗机飞行员使用的标靶显示等军事应用中也取得较大发展，并在2年前被实际应用于医疗行业。
AR技术是一种通过在人们日常看到、听到或触摸到的现实世界信息上实时地叠加一些经过计算机加工处理过的信息，以扩展或增强人们的感觉，给人们的活动提供辅助支持的技术。
' L1 P" _0 l1 M( ~8 W- g% E- \2 F　　虚拟现实(VR，virtual reality)技术在1990年前后曾备受关注。AR技术与VR技术之间最根本的差别在于真实信息与虚拟信息的混合比例不同(见图dd)。VR是将人类的视觉等实际信息全部替换为计算机图形(CG，Computer Graphics)等虚拟信息，而AR则是以真实信息为前提，在其基础上附加虚拟信息。在AR技术中，虚拟信息所占的比例较小。
; H) R; z2 C/ l# O* w2 r3 t  p+ j      要在实际应用中使用AR技术，还需要由计算机、各种传感器(作为计算机的视觉、触觉及其它感官)和用来输出加工信息的显示屏等组成的AR接口设备。通过采用不同的传感器和输出设备，并利用不同方式进行加工信息与真实信息的叠加，AR技术可被广泛应用于多种领域。  
　　触觉方面的AR技术已应用于相应产品中，即数码相机的防抖功能。该功能可用于检测用户拍摄时手的振动，并及时对光学镜头及图像进行相应的校正处理。此外，通过手指点击触摸屏所产生的振动反馈触觉的功能也是AR技术的一种应用。通常情况下，使用者点击触摸屏时的位置是否正确是通过眼睛来判断的，但这对于盲人来说很难实现，如果可以根据振动来分辨触摸位置是否正确，那么就可以用手来代替眼睛，实现同样的功能。
      开发工作较为领先的是与视觉相关的AR接口(见图ee)。根据影像输出设备的不同，此类AR接口可分为四大类：PC显示器、手机、眼镜型头戴显示器(HMD，head mounted display)、投影仪。这四类AR接口中都集成了用作传感器的摄像头，并具有一定的图像处理功能。其中，PC显示器将来有可能具备目前的梳妆镜功能。东京大学信息学科的历本纯一教授表示：“显示器可以用作具有AR功能的镜子。通过在镜子中的影像上叠加一些加工信息，即可以模拟出化妆或试穿某件衣服后的效果，甚至还可以将自己的高尔夫挥杆动作与Tiger Woods的动作进行比较。”
　　而手机则是现在最接近普及的AR接口。大多数多功能手机中都已经集成了摄像头、GPS、地磁传感器及加速度传感器等，因此，现在很多厂商都正在开发面向这些功能的软件，用来在位置信息的基础上叠加来自互联网的各种相关信息，并显示到终端屏幕上。目前可使用的服务包括日本Mapion公司的DGRadar与澳大利亚Mobilizy公司的Wikitude(见图ff)。
     在2009年电子娱乐展览会“Electronic Entertainment Expo(E3)”上，索尼计算机娱乐公司(SCE)及微软公司均展示了与AR相关的技术，而麻省理工学院(MIT)媒体实验室等也正在进行AR技术的开发，从这些实际进展中可以看出，家电硬件的逐渐消失并不是荒诞无稽的预测(见图gg)。
5 ]/ G4 Y, H7 `: S     在家电接口的虚拟化方面，还有更先进的开发实例， 这就是在2 0 0 9 年8 月举办的C G学会“SIGGRAPH 2009”上，由MIT媒体实验室、东京大学、庆应义塾大学等共同发布的CRISTAL(control of remotely interfaced systems using touch-based actions in living spaces)系统。这套系统实现了整个房间内所有家电的虚拟化，并且可以实现对家电的操作。
　　CRISTAL通过安装在天花板的摄像头与投影仪在白色的桌面上投影出整个房间的俯视影像。摄像头可以检测到用户触摸各家电图像的动作，并根据动作控制相应的家电。也就是说，投影在桌面上的家电产品的图像相当于PC屏幕上的图标，通过点击便可以执行操作。
　　在基于投影仪的A R接口方面，使用实例有MIT媒体实验室于2009年2月发布的Sixth Sense。该系统由挂在用户脖子上的小型投影仪、摄像头和放在用户口袋中的手机、耳机及有颜色的指套组成。指套的排列形状是AR的标识，决定了动作的种类及要叠加的信息。系统总成本仅为350美元。
　　例如，当用户用手指框住一处美丽的风景时，此时指套的排列形状会使系统处于拍摄模式，手指围成的方框就是相机的取景框，系统会自动按下快门，完成拍照。另外，当用户将手掌伸到投影仪下面时，手上便会显示手机键盘，摄像头能够检测出哪些键被按下，并进行手机拨号。相机、手机及其它功能都通过AR接口实现，用户的手就可以用作统一的接口。

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貌似在哪里看过这样的视频，是一个印度人好像