增強現(xiàn)實的發(fā)展與應(yīng)用

孟　美（山東中醫(yī)藥大學，濟南　250355）

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增強現(xiàn)實的發(fā)展與應(yīng)用

孟美
（山東中醫(yī)藥大學，濟南250355）

摘要：隨著最近幾年增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的日趨火爆，其快速發(fā)展在醫(yī)學、教育、建筑等領(lǐng)域催生了大量應(yīng)用，取得了很好的效果。本文首先介紹了增強現(xiàn)實的概念，國內(nèi)外發(fā)展歷程，然后列舉了其在醫(yī)學、教育領(lǐng)域的應(yīng)用，最后做了簡單的總結(jié)與展望。

關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實；教育；醫(yī)學；沉浸

1　引言

增強現(xiàn)實（Augmented Reality）是指把虛擬的物體、場景等投放到真實世界中，帶給使用者全新的感受。典型的增強現(xiàn)實場景是，使用者使用手機增強現(xiàn)實軟件利用手機攝像頭捕捉真實環(huán)境，可以在手機屏幕中顯示真實環(huán)境之外的虛擬信息，例如指示到某某地的路線圖指向等。總之，增強現(xiàn)實技術(shù)有著非常廣闊的應(yīng)用場景。

2　發(fā)展歷程

AR技術(shù)最早的產(chǎn)品形態(tài)要算是HMD了，應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，對飛行知識比較熟悉的朋友都了解這個縮寫，Head-Mounted Display，也就是頭戴顯示器。伊萬·薩瑟蘭是美國計算機圖形領(lǐng)域的專家，他的一系列研究對頭戴式顯示器的發(fā)展起到了重要作用。1968年，他在美國哈弗大學展示了第一臺頭盔顯示器的目鏡。在這項研究的基礎(chǔ)下，此后頭戴顯示器在飛機，地面車輛以及艦只訓練方面都取得了不俗的成績。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，諸如LCD，LED，OLED等技術(shù)的出現(xiàn)，以及智能手機等設(shè)備的發(fā)展，互動的理念開始更為人們所重視，這樣AR技術(shù)終于可以“兩條腿走路”，輔助與互動起頭并進，消費級的頭戴顯示器終于出現(xiàn)了。最近幾年，這樣的產(chǎn)品很多，Googleglass、Microsoft的Hololens等硬件設(shè)備，以及PTCVuforia、Easy AR等SDK軟件開發(fā)包。

3　增強現(xiàn)實在醫(yī)學中的應(yīng)用

增強現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學中有著非常廣闊的應(yīng)用。我們都知道，實踐對于醫(yī)學是非常重要的，由于我校是中醫(yī)院校，針灸學和中醫(yī)學、護理學等，都需要大量實踐，如果利用增強現(xiàn)實技術(shù)與其融合，將會大大降低現(xiàn)有實踐費用，提高效率，將會取得很可觀的效益。另外，我們可利用增強現(xiàn)實技術(shù)輔助醫(yī)院手術(shù)，手術(shù)中如醫(yī)生佩帶增強現(xiàn)實設(shè)備，可以非常方便的在手術(shù)中獲取有益的指導信息，引導醫(yī)生進行手術(shù)，這大大降低了傳統(tǒng)手術(shù)中可能發(fā)生的失誤，為患者帶來了切實的保障，大大提高了患者的生存率。

4　增強現(xiàn)實在教育中的應(yīng)用

2011年的地平線報告中［1-2］，討論了增強現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域中應(yīng)用的幾個典型的優(yōu)勢：（1） 增強現(xiàn)實技術(shù)可應(yīng)用在可視化和深度互動的學習形式中可以實時、敏捷地將數(shù)據(jù)疊加到現(xiàn)實環(huán)境中；（2）增強現(xiàn)實技術(shù)可有效地響應(yīng)用戶輸入，這種互動對于學習和評價而言具有重要意義，學習者可以在現(xiàn)實生活經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過與虛擬物體的互動，進行認知建構(gòu)；（3）增強現(xiàn)實技術(shù)可以為學習者提供感性的學習材料，例如，再現(xiàn)現(xiàn)實生活中學習者無法觀察到的事物及事物的變化過程；（4）增強現(xiàn)實技術(shù)可有效地支持情境學習，應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)，學習與生活的聯(lián)系將更為緊密；（5）增強現(xiàn)實技術(shù)有助于學習者學習遷移能力的培養(yǎng)；（6） 增強現(xiàn)實技術(shù)與移動設(shè)備結(jié)合，逐漸成為普及的學習工具，使得正式與非正式學習的界限愈發(fā)模糊，促進學習生態(tài)的進化。如觀看人體解剖學課本時，戴上沉浸式虛擬現(xiàn)實眼鏡可以在眼前出現(xiàn)一個虛擬的人體，使用者可以控制操控，觀看三維立體圖像，這留給學生深刻的印象，是一個非常生動、有意義的教學方案［3］。

5　總結(jié)與展望

雖然通過增強現(xiàn)實技術(shù)可為使用者帶來前所未有的體驗，但是目前增強現(xiàn)實技術(shù)并不是非常成熟，很多東西都停留在理論階段。例如利用PTCVuforia SDK做出的增強現(xiàn)實軟件體驗并不是非常令人滿意，有時候會出現(xiàn)識別出錯、識別不出來等問題，并且還會出現(xiàn)模型抖動、在有些手機上軟件閃退等情況，還有就是電池續(xù)航問題，如Googleglass會出現(xiàn)電池續(xù)航時間短等問題，導致遲遲無法大范圍推廣，另外微軟Hololens等新硬件，出現(xiàn)了可視范圍非常小的問題，其他問題就是佩帶眼鏡的增強現(xiàn)實技術(shù)，出現(xiàn)的交互問題，其需要佩帶眼鏡使用，使用者無法接觸屏幕，急需新的交互方式。當然筆者相信隨著增強技術(shù)的不斷發(fā)展、不斷改進、不斷成熟，這些難題將會迎刃而解，開發(fā)難度也會變得更加簡單易行。筆者相信，增強技術(shù)未來有著廣闊的發(fā)展前景，其與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的融合將會成為日后的新趨勢，與虛擬現(xiàn)實結(jié)合可為使用者打通現(xiàn)實與虛擬的界限，提供更為成熟的體驗。

參考文獻：

［1］L Johnson， R Smith， H Willis， A Levine， & K Haywood. The 2011Horizon Report［M］.Austin，Texas:The New Media Consortium，2011.

［2］陳向東.增強現(xiàn)實教育游戲的應(yīng)用［J］.遠程教育雜志，2012（05）.

［3］孟美，馬充.沉浸式虛擬現(xiàn)實在醫(yī)學中的發(fā)展與應(yīng)用［J］.通訊世界，2016（01）.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.252

基金項目：本項目在山東中醫(yī)藥大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練平臺完成，獲得學校2015年度大學生研究訓練計劃（SRT）項目立項資助，項目編號2015243