增强现实 AR

增强现实（augmentedreality，简称ar），也被称之为混合现实。它是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息，声音，味道，触觉等)，通过科学技术模拟仿真后再叠加到现实世界被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。与传统虚拟现实所要达到的完全沉浸的效果不同，增强现实技术致力于将计算机生成的信息同真实世界中的场景结合起来，它可以为医疗和工程用户提供准确、高效的辅助操作界面，也能够为教育或娱乐程序构造引人入胜的交互环境。增强现实技术在工业设计、机械制造、建筑、教育和娱乐等领域都有着广泛的应用前景，而且它提供了一种更容易时间的虚拟现实的方法，更代表了下一代更易使用的人机界面的发展趋势。

二、增强现实系统的工作原理

由于ar应用系统在实现的时候要涉及到多种因素，因此ar研究对象的范围十分广阔包括信号处理、计算机图形和图像处理、人机界面和心理学、移动计算、计算机网络、分布式计算、信息获取和信息可视化，以及新型显示器和传感器的设计等。ar系统虽不需要显示完整的场景，但是由于需要通过分析大量的定位数据和场景信息来保证由计算机生成的虚拟物体可以地定位在真实场景中，因此ar系统中一般都包含以下4个基本步骤：(1)获取真实场景信息;(2)对真实场景和相机位置信息进行分析;(3)生成虚拟景物;(4)合并视频或直接显示，即图形系统首先根据相机的位置信息和真实场景中的定位标记来计算虚拟物体坐标到相机视平面的仿射变换，然后按照仿射变换矩阵在视平面上绘制虚拟物体，zui后直接通过s-hmd现实或与真实场景的视频合并后，一起显示在普通显示器上。ar系统中，成像设备、跟踪与定位技术和交互技术是实现一个基本系统的支撑系统。

三、增强现实系统应用领域

1．在军事领域的应用研究

军用飞机和直升机利用头盔显示器将矢量图形叠加到飞行员视野中，提供导航信息。美国的 simnet 系统在 1995年融入了增强现实技术，通过一些特殊的头盔式显示器和测距仪，使配备该设备的战斗人员能够看见其他作战单位的增强信息。

2．在医学领域的应用研究

医学领域是增强现实技术应用研究的一个热点，利用增强现实技术可以将病人的mri（核磁共振）或 ct（计算机控制 x射线断层分析）叠加在病人身体或实物人体模型上，帮助医生进行手术方案的制定、手术时的辅助指引、模拟的手术训练。mit的 ai实验室进行了增强现实技术在脑外科手术中的应用研究，利用增强现实技术合成图像的手术技术操作。

3．在工程设计和装配维修领域的应用研究

1995 年ecrc（欧洲计算机研究中心）将增强现实技术应用于远程协作进行产品设计，通过增强现实显示设备使得异地的设计人员或客户与本地的设计人员共享一个实物或cad模型信息，并可以实时地交流设计改进思想。增强现实技术应用于机械仪器的组装维修方面，可将装配流程指南按照工作进度准确地显示给用户，指导用户顺利完成任务。相对安装手册而言，这些附加的文字、图像更加生动易于理解。科罗拉多大学feiners 研究组应用增强现实进行激光打印机的维修。波音公司将增强现实技术应用于飞机制造中的电力线连接和接线器的装配。

4．在文化娱乐领域的应用研究

德国dml（数字媒体实验室）利用增强现实技术扩展了原来基于蓝影技术制作天气预报节目的方法，用虚拟的三维场景替换了原来的平面背景，使得节目效果更好。

5．在建筑领域的应用研究

英国 fraunhofer学院开发了适用于城市规划的增强现实系统，使得建筑设计人员能够在现场预视方案的效果，与应用于该领域的虚拟现实系统而言，增强现实系统可以让设计人员更真实地体验设计方案与周围环境是否和谐。

 

面板的工具(pip)的特制工具与计算机生成的虚拟物体交互。