增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）及擴展應(yīng)用

作者：時間：2012-12-19 來源：網(wǎng)絡(luò)

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AR就是根據(jù)當前位置(GPS)，和視野朝向(指南針)及手機朝向(方向傳感器/陀螺儀)，在實景中(攝像頭)投射出相關(guān)信息并在顯示設(shè)備(屏幕)里展示。其實現(xiàn)的重點在于投影矩陣的獲取。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/153670.htm

這是一篇寫給我自己看的科普文章。

在開始說增強 現(xiàn)實(AR)之前，需要先說說虛擬現(xiàn)實(VR)

虛擬現(xiàn)實是從英文Virtual Reality 一詞翻譯過來的，簡稱VR。VR 技術(shù)是采用以計算機技術(shù)為核心的技術(shù)，生成逼真的視、聽、觸覺等一體化的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬世界中的物體進行交互，相互影響，從而產(chǎn)生親臨真實環(huán)境的感受和體驗。

典型的VR 系統(tǒng)主要由計算機、應(yīng)用軟件系統(tǒng)、輸入輸出設(shè)備、用戶和數(shù)據(jù)庫等組成。計算機負責虛擬世界的生成和人機交互的實現(xiàn);輸入輸出設(shè)備負責識別用戶各種形式的輸入并實時生成相應(yīng)的反饋信息;應(yīng)用軟件系統(tǒng)負責虛擬世界中物體的幾何模型、物理模型、行為模型的建立，三維虛擬立體聲的生成，模型管理及實時顯示等;數(shù)據(jù)庫主要用于存放整個虛擬世界中所有物體的各個方面的信息。

VR技術(shù)與三維動畫技術(shù)的本質(zhì)區(qū)別在于其交互性上。三維動畫技術(shù)是依靠計算機預先處理好的路徑上所能看見的靜止照片連續(xù)播放而形成的，不具有任何交互性，即不是用戶想看什么地方就能看到什么地方，用戶只能按照設(shè)計師預先固定好的一條線路去看某些場景，用戶是被動的;而VR 技術(shù)則通過計算機實時計算場景，根據(jù)用戶的需要把整個空間中所有的信息真實地提供給用戶，用戶可依自己的路線行走，計算機會產(chǎn)生相應(yīng)的場景，真正做到“想得到，就看得到”。

根據(jù)VR 技術(shù)對沉浸程度的高低和交互程度的不同，將VR 系統(tǒng)劃分了4 種類型：沉浸式VR 系統(tǒng)、桌面式VR 系統(tǒng)、增強式VR 系統(tǒng)、分布式VR 系統(tǒng)。

而增強式VR 系統(tǒng)簡稱增強現(xiàn)實(Augmented Reality)，就是我們經(jīng)常說的在手機上應(yīng)用比較多的AR了。它既允許用戶看到真實世界，同時也能看到疊加在真實世界上的虛擬對象，它是把真實環(huán)境和虛擬環(huán)境結(jié)合起來的一種系統(tǒng)。AR中真實物體和虛擬物體與用戶環(huán)境必須無縫結(jié)合在一起，而且真實物體和虛擬物體之間還要能夠進行交互，這樣才能實現(xiàn)真正的虛實融合。因此增強現(xiàn)實系統(tǒng)具有虛實結(jié)合、實時交互、三維定向的新特點。

好，下面來重點說說增強現(xiàn)實(AR)

一個AR系統(tǒng)需要有顯示技術(shù)、跟蹤和定位技術(shù)、界面和可視化技術(shù)、標定技術(shù)構(gòu)成。

跟蹤和定位技術(shù)與標定技術(shù)共同完成對位置與方位的檢測，并將數(shù)據(jù)報告給AR 系統(tǒng)，實現(xiàn)被跟蹤對象在真實世界里的坐標與虛擬世界中的坐標統(tǒng)一，達到讓虛擬物體與用戶環(huán)境無縫結(jié)合的目標。為了生成準確定位，AR系統(tǒng)需要進行大量的標定，測量值包括攝像機參數(shù)、視域范圍、傳感器的偏移、對象定位以及變形等。

相對與智能手機而言，AR就是根據(jù)當前位置(GPS)，和視野朝向(指南針)及手機朝向(方向傳感器/陀螺儀)，在實景中(攝像頭)投射出相關(guān)信息并在顯示設(shè)備(屏幕)里展示。其實現(xiàn)的重點在于投影矩陣的獲取。

當然，在實際開發(fā)的時候其實android系統(tǒng)已經(jīng)將投影矩陣封裝的比較好了，可以通過接口直接獲取投影矩陣，然后將相關(guān)的坐標轉(zhuǎn)換算成相應(yīng)的坐標就可以了。

移動增強現(xiàn)實系統(tǒng)應(yīng)實時跟蹤手機在真實場景中的位置及姿態(tài)，并根據(jù)這些信息計算出虛擬物體在攝像機中的坐標，實現(xiàn)虛擬物體畫面與真實場景畫面精準匹配，所以，registration(即手機的空間位置和姿態(tài))的性能是增強現(xiàn)實的關(guān)鍵。移動AR的運作原理可以以下面這個圖示簡單來說明。