增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在手持設(shè)備上的應(yīng)用與研究

周鋒

摘 要：本文首先對手持設(shè)備增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)做簡要的介紹，然后對手持設(shè)備增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的虛實(shí)結(jié)合、交互、三維跟蹤注冊等關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域做了詳細(xì)的分析和介紹，最后提出了當(dāng)前階段手持設(shè)備上增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展情況和不足以及對未來增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的展望。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；手持設(shè)備；移動應(yīng)用

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，移動終端設(shè)備的功能越來越豐富，計算能里和處理能力也越來越強(qiáng)大。因?yàn)槭殖衷O(shè)備具有體積小、方便攜帶等特點(diǎn)，而且大多手持設(shè)備已經(jīng)能夠滿足增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的硬件要求，所以基于手持設(shè)備的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究有很大的應(yīng)用前景和市場價值。

2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)

目前研究增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要從三個方面進(jìn)行研究：虛實(shí)結(jié)合技術(shù)、交互技術(shù)、三維跟蹤注冊技術(shù)。

2.1 虛實(shí)結(jié)合技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過利用多種計算機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)來構(gòu)造出現(xiàn)實(shí)環(huán)境中不存在的虛擬對象，并將其準(zhǔn)確實(shí)時的疊加到真實(shí)環(huán)境上。虛實(shí)結(jié)合技術(shù)作為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的一個關(guān)鍵技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)顯示設(shè)備到真實(shí)環(huán)境的擴(kuò)展，使用者通過顯示設(shè)備看到的不是完全虛擬的世界，而是一個在真實(shí)場景中無縫融入虛擬對象的虛實(shí)結(jié)合空間。

2.2 交互技術(shù)

在AR系統(tǒng)中的交互主要強(qiáng)調(diào)其三維性和實(shí)時交互性。三維性主要體現(xiàn)在交互方式與交互環(huán)境的三維度上。用戶感受到的是虛擬對象和真實(shí)情境疊加的三維世界，這種身臨其境的三維世界讓用戶具有全新的交互體驗(yàn)。實(shí)時交互性主要體現(xiàn)在用戶與設(shè)備交互后，為了保證逼真的用戶體驗(yàn)，其輸入與輸出應(yīng)該是及時的。

2.3 三維跟蹤注冊技術(shù)

因?yàn)槭殖衷O(shè)備時刻處于移動狀態(tài)，所以基于手持設(shè)備上的AR系統(tǒng)對跟蹤注冊的要求更高。目前AR系統(tǒng)的跟蹤注冊技術(shù)分為三大類：

⑴基于硬件跟蹤器的跟蹤注冊技術(shù)：根據(jù)信號發(fā)射源和傳感器獲取的數(shù)據(jù)得到攝像機(jī)相對空間位置和方向。

⑵基于視頻監(jiān)測的跟蹤注冊技術(shù)：該技術(shù)根據(jù)是否采用人工標(biāo)記分為基于標(biāo)記和基于自然特征兩種跟蹤注冊技術(shù)。

⑶混合型跟蹤注冊技術(shù)：目前已有的大型AR應(yīng)用系統(tǒng)均綜合采用以上兩種跟蹤注冊方法。

3 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在手持設(shè)備上的應(yīng)用

當(dāng)前，AR技術(shù)在手持設(shè)備上的研究和應(yīng)用正日益廣泛。其應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到教育、商業(yè)、生活、游戲等諸多方面。

3.1 教育方面

AR技術(shù)充分發(fā)揮了它在專業(yè)教育方面的優(yōu)勢，例如，歷史課上，可以通過AR技術(shù)，將古代重大歷史事件、以及圓明園曾經(jīng)的瑰麗模樣再現(xiàn)在學(xué)生的眼前。不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能生動的還原歷史原貌，加深學(xué)生對歷史知識的印象。

3.2 商業(yè)方面

商業(yè)宣傳一般是都是要吸引用戶眼球，小到公司名片，大到汽車產(chǎn)品發(fā)布，AR技術(shù)都可以通過炫酷的3D場景給客戶留下深刻印象從而達(dá)到很好地宣傳效果，表現(xiàn)出了巨大的潛在商業(yè)價值。

3.3 生活方面

在生活方面，AR技術(shù)在生活中幫助我們發(fā)現(xiàn)周圍的信息世界，讓我們的生活變得更加多樣化。典型的例子就是Layar應(yīng)用程序，它使用AR技術(shù)，通過手機(jī)攝像頭和GPS，與周圍的世界進(jìn)行視覺交互，用戶能看到出售的房屋、流行的酒吧以及該地區(qū)的旅游信息等。

3.4 游戲方面

移動增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠讓游戲玩家無論何時都能身處真實(shí)的戰(zhàn)場。它主要是通過移動設(shè)備自帶的攝像頭捕捉周圍的實(shí)時畫面，利用GPS和陀螺儀確定玩家的位置，并且不斷判斷玩家的動作和位置變化來實(shí)現(xiàn)的，從而帶給玩家真實(shí)而又強(qiáng)烈的參與感。

4 總結(jié)

雖然現(xiàn)階段移動AR技術(shù)面臨著各種各樣的限制，但其便攜性受到了很多人的親睞，相比傳統(tǒng)的AR技術(shù)有著更寬廣的發(fā)展前景。在未來的幾年里，伴隨這移動互聯(lián)網(wǎng)、移動手持設(shè)備、GPS定位服務(wù)的飛速發(fā)展，基于手持設(shè)備的AR技術(shù)將會突破諸多限制，在各個方面給人們的生活帶來更多的實(shí)際應(yīng)用。

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