增强现实(Augmented Reality,简称AR)是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术,最早于1990年提出。

1.增强现实的工作原理

其运用多种技术手段,将计算机生成的虚拟物体或关于真实物体的非几何信息叠加到真实世界的场景之上,从而实现对真实世界的增强。

2.增强现实的关键技术    

AR系统具有三个突出的特点:①真实世界和虚拟世界的信息集成;②具有实时交互性;③是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。AR技术可广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。

增强现实的关键技术

3.增强现实系统组成    

一个完整的增强现实系统是由一组紧密联结、实时工作的硬件部件与相关的软件系统协同实现的,常用的有如下三种组成形式。

1、Monitor-Based

在基于计算机显示器的AR实现方案中,摄像机摄取的真实世界图像输入到计算机中,与计算机图形系统产生的虚拟景象合成,并输出到屏幕显示器。用户从屏幕上看到最终的增强场景图片。它虽然简单,但不能带给用户多少沉浸感。Monitor-Based增强现实系统实现方案如下图所示。

2、光学透视式

头盔式显示器(Head-mounted displays,简称HMD)被广泛应用于虚拟现实系统中,用以增强用户的视觉沉浸感。增强现实技术的研究者们也采用了类似的显示技术,这就是在AR中广泛应用的穿透式HMD。根据具体实现原理又划分为两大类,分别是基于光学原理的穿透式HMD(Optical See-through HMD)和基于视频合成技术的穿透式HMD(Video See-through HMD)。光学透视式增强现实系统具有简单、分辨率高、没有视觉偏差等优点,但它同时也存在着定位精度要求高、延迟匹配难、视野相对较窄和价格高等不足。

3、视频透视式

视频透视式增强现实系统采用的基于视频合成技术的穿透式HMD(Video See-through HMD)

增强现实系统组成 

4.增强现实应用领域

AR技术不仅在与VR技术相类似的应用领域,诸如尖端武器、飞行器的研制与开发、数据模型的可视化、虚拟训练、娱乐与艺术等领域具有广泛的应用,而且由于其具有能够对真实环境进行增强显示输出的特性,在医疗研究与解剖训练、精密仪器制造和维修、军用飞机导航、工程设计和远程机器人控制等领域,具有比VR技术更加明显的优势。

增强现实应用领域