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增强?#36136;?#25216;术

日期:2016/9/24

增强?#36136;?#25216;术,简言之就是用计算机实时产生三维信息来增强人对真实世界的感知。目前(2012年)对于增强?#36136;?#26377;两种通用的定义:

增强?#36136;?#25216;术增强?#36136;?#25216;术

1、一种定义是1994年保罗·米尔格拉姆(Paul Milgram)和岸野文郎(Fumio Kishino)提出的?#36136;?虚拟连续统(Milgram's Reality-Virtuality Continuum)。他们将真实环境和虚拟环境分别作为连续统的两端,位于它们中间的被称为“混合实境(Mixed Reality)”。其中靠近真实环境的是增强?#36136;擔ˋugmented Reality),靠近虚拟环境的则是扩增虚境(Augmented Virtuality)。2、一?#36136;?#21271;卡大学Ronald Azuma于1997年提出的,他认为增强?#36136;?#21253;括三个方面的内容:

Combines real and virtual(将虚拟物与?#36136;?#32467;合);

Interactive in real time(即时互动);

Registered in 3-D(三维)。

特点介绍

折叠虚实结合

它可以将显示器屏幕扩展到真实环境,使计算机窗口与图标叠映于?#36136;?#23545;象,由眼睛凝视或?#36136;?#25351;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;对于?#36136;的?#26631;通过叠?#26377;?#25311;景象产生类似于X光透视的增强效果;将地图信息直接插入?#36136;?#26223;观以引?#25216;?#39542;员的行动;通过虚拟窗口调看室外景象、使墙壁仿佛变得透明。

折叠实时交互

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。三是三维注册,即根据用户在三维空间的运动调整计算机产生的增强信息。

技术出现

增强?#36136;?#25216;术的出现与下述科技进步密切相关:

折叠计算机图形图像技术

增强?#36136;?#30340;用户可以戴上透明的护目镜,透过它看到整个世界,连同计算机生成而投射到这一世界表面的图像,从而使物理世界的景象超出用户的日常经验之外。这种增强的信息可以是在真实环境中与之共存的虚拟物体,也可以是实际存在的物体的非几何信息。

折叠空间定位技术

增强?#36136;?#25216;术增强?#36136;?#25216;术

为了改善效果,增强?#36136;?#25152;投射的图像必须在空间定位上与用户相关。当用户转动或移动头部?#20445;?#35270;野变动,计算机产生的增强信息随之做相应的变化。这是依靠三维环境注册系统实现的。这种系统实时检测用户头部位置和视线方向,为计算机提供添?#26377;?#25311;信息在投影平面中?#25104;?#20301;置的依据,并将这些信息实时显示在荧光屏的正确位置。

折叠人文智能

人文智能以将处理设备和人的身心能力结合起来为特点。它并非仿真人的智能,而是试图发挥传感器、可穿戴计算机等技术的优势,使人们能够捕获自己的日常经历、记忆所见所闻,并与他人进行更有效的交流。在这一意义上,它是人的身心的扩展。作为智能,它基于用户在计算过程中的反馈,并不要求有意识的思?#21152;?#21162;力。

类别划分

折叠户内型增强?#36136;?/B>

从广义上说,户内型增强?#36136;?#21253;括各种将数据层覆盖于建筑物内部物理空间的实践,为建筑师、壁画师、展览设计师和新媒体艺术家所关心。例如,德国建筑师利贝斯坎得(Daniel Liberskind)在设计柏林犹太博物馆?#20445;?#23558;显示二次大战前该馆现址附近犹太?#21496;?#20303;点的地图投射到建筑表面上,使数据空间物质化,变成重新塑造物理空间的力量。又如,加拿大艺术家加迪夫(Janet Cardiff)引导观众在物理空间中遵循她由便携式CD播放器或摄像机所传达的指令(如“下楼梯”、“看窗口”等)而行动,变成她所设计的故事的参与者(1995)。在这一过程中,观众所处的物理空间为信息空间所增强,具备?#20284;?#24120;所没有、为故事所赋予的含义。这一作品以“音响散步?#20445;╝udio walk)著称。狭义的户内型增强?#36136;?#26159;在计算机技术支持下发展起来的。它允许用户在?#36136;?#29615;境中与虚拟物体交互,例如,韩国开发的增强?#36136;?#28216;戏ARPushPush运用追踪器检测用户的运动,并通过头盔显示器为用户提供包含了虚拟景观的视野。北京理工大学开发的增强?#36136;?#28023;底漫游系统让用户得以使用交互体验设备和虚拟场景中的海洋生物互动、嬉戏。

折叠户外型增强?#36136;?/B>

户外型增强?#36136;?#36816;用GPS与定位传感器,以背包携带计算机系统,将增强?#36136;?#24102;到户外。哥伦比亚大学开发的移动增强?#36136;?#31995;统(Mobile Augmented Reality Systems,MARS,1996)是早期例证。它运用了三维显示系统、移动计算、无线网络等技术。其后出现的系统有南澳大学可穿戴计算机实验室开发的Id Software公司《地震》游戏的增强?#36136;?#29256;ARQuake(2000)等。ARQuake提供了第一人称射手,允许用户在?#36136;?#19990;界中四处运动,同时在计算机生成的世界中玩游戏。它使用了GPS、定向传感器、肩背电脑等设备。奥地利格拉兹技术大学、维也纳技术大学等单位也在开发户外型增强?#36136;?#31995;统。

?#36136;?#24212;用

增强?#36136;?#25216;术增强?#36136;?#25216;术

医?#23631;?#22495;:医生可以利用增强?#36136;?#25216;术,轻易地进行?#36136;?#37096;位的精?#33539;?#20301;。

军事领域:部队可以利用增强?#36136;?#25216;术,进行方位的识别,获得目前所在地点的地理数据等重要军事数据。

古迹复原和数字化文化遗产保护:文化古迹的信息以增强?#36136;?#30340;方式提供给参观者,用户不仅可以通过HMD看到古迹的文字解说,还能看到遗址上残缺部分的虚拟重构。

工业维修领域:通过头盔式显示器将多种辅助信息显示给用户,包括虚拟仪表的面板、被维修设备的内部结构、被维修设备零件图等。

网络视频通讯领域:该系统使用增强?#36136;?#21644;人脸跟踪技术,在通话的同时在通话者的面部实时叠加一些如帽子、眼镜等虚拟物体,在很大程度上提高了视频对话的趣味性。

电视转播领域:通过增强?#36136;?#25216;术可以在转播体育比赛的时候实时的将辅助信息叠加到画面中,使得观众可以得到更多的信息。

娱乐、游戏领域:增强?#36136;?#28216;戏可以让位于全球不同地点的玩家,共同进入一个真实的自然场景,以虚拟替身的形式,进行网络对战。

旅游、展览领域:人们在浏?#39304;?#21442;观的同?#20445;?#36890;过增强?#36136;?#25216;术将?#37038;?#21040;途经建筑的相关资料,观看展品的相关数据资料。

市政建设规划:采用增强?#36136;?#25216;术将规划效果叠加真实场景中以直接获得规划的效果。

 
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