增强现实的概念及应用(连载1)

Byronlee · 2014-09-02
由于智能手机的普及,诞生于上个世纪70、80年代的增强现实(Augmented Reality,以下简称AR)技术突然在近年开始火爆。就目前来看,智能手机上的AR其实并没有太多的优秀应用,除了Layer 之外,很难再说出其他出色的智能手机AR应用。 今天, 36氪 就带着大家一起来看看在各个领域过去的一些成熟的AR应用,希望能对创业的朋友有帮助。本文参考了此前我在个人博客 Techfans.net 的系列文章《 增强现实》。点击这里查看本文 连载1、 连载2、 连载3。##概念 所谓增强现实,是虚拟现实(Virtual Environments/Virtual Reality,以下简称VE)技术的升级技术。使用VE技术的用户,将完全沉浸于一个虚拟的合成世界中,这个时候,用户是无法看到他所处的现实世界的。而AR却可以让用户看到虚拟事物和信息与现实世界重叠的二维世界。也就是说,AR是使用信息技术对现实世界的一种补充和增强,而不是用虚拟化技术制造出一个完全虚拟的世界来取代现实世界。

由于智能手机的普及,诞生于上个世纪70、80年代的增强现实(Augmented Reality,以下简称AR)技术突然在近年开始火爆。就目前来看,智能手机上的AR其实并没有太多的优秀应用,除了Layer 之外,很难再说出其他出色的智能手机AR应用。

今天,
36氪 就带着大家一起来看看在各个领域过去的一些成熟的AR应用,希望能对创业的朋友有帮助。

概念

所谓增强现实,是虚拟现实(Virtual Environments/Virtual Reality,以下简称VE)技术的升级技术。使用VE技术的用户,将完全沉浸于一个虚拟的合成世界中,这个时候,用户是无法看到他所处的现实世界的。而AR却可以让用户看到虚拟事物和信息与现实世界重叠的二维世界。也就是说,AR是使用信息技术对现实世界的一种补充和增强,而不是用虚拟化技术制造出一个完全虚拟的世界来取代现实世界。

因此,在用户看来,虚拟和现实在同一个空间得到了结合,就像电影‘谁陷害了兔子罗杰’中的情形一样。图1是用来说明上述观点的一个很好的例子。图中有一个真实的桌子和一个真实的电话,同时还有两个虚拟的椅子和一个虚拟台灯。这些物品在三维空间中结合在一起,所以虚拟的台灯遮住了部分真实的桌子,而真实的桌子也部分遮住了两个虚拟的椅子。所以说,AR技术可以被认为是VE技术(完全虚拟)和远程呈现技术(completely real,完全现实)的中间态技术。

增强现实的概念及应用(连载1)图1: 带有一个虚拟台灯和两个虚拟椅子的真实桌子。

一些研究人员从头戴显示技术(Head-Mounted Displays HMDs)的角度去定义AR,而我们认为这是不恰当的。为了防止AR技术被一些特定的技术所限制,这篇文章将从以下三个角度去定义AR:

结合现实与虚拟

实时交互

3-D

这样的定义可以让AR必要的组件得到保留,同时也允许了一些除了HMDs之外的其他的技术。举例子来看这个定义,它可以把电影和2-D overlays排除在外。像‘侏罗纪公园’这样的电影虽然把虚拟物品和真实环境在3D中混合在了一起,但是它并没有互动功能。实时视频中的二维虚拟覆盖(2-D virtual overlays)虽然可以实现互动,但是它却不是在3D中和现实世界相结合的。当然,这样的定义也允许基于显示器的接口,单眼系统,透视头戴式显示系统和其他的许多综合技术。

所谓增强实境(Augmented reality,下面简称AR),是一种结合虚拟化技术再来观察世界的方式。

直接来看,AR能为我们提供现实中无法直接获知的信息。但是,更深层次来讲,这种信息实际上又让每个人眼中的世界更加多样性。同样的大楼在我们的AR视线里,会披上完全不同的‘信息外套’,这或许又是一种‘长尾现象’。另外,海淀的百货大楼和朝阳的百货大楼,在地理上没有任何关联,可是却在AR中可以以信息的形式连接到一起。这些都是目前AR已经显现出来的一些特点。当然随着技术的发展,未来的AR可能会更加先进。

工业应用

AR的一类应用,是用于复杂机械的装配、维护和维修上。悬浮在真实器械表面的3D虚拟指令,可以告诉操作者每一步该做什么,怎么做,这当然要比带有文字和图片的操作手册更加直接明了。

目前已经有很多的项目已经成功的将AR在这一领域很好的应用了。在图2和图3中展示的就是哥伦比亚大学的Steve Feiner的团队就使用AR制造了一套激光打印机维修系统[Feiner93a]。图2是旁观者视图;而图3则是带上这套系统的用户所能看到的视图,图中电脑生成的线框是在告诉操作者把纸托盘取下。

增强现实的概念及应用(连载1)图2:哥伦比亚大学的打印机维修系统的旁观者视图

图3:哥伦比亚大学激光打印机维护系统。图中所示为指引操作着取下纸托盘

增强现实的概念及应用(连载1)

而波音公司的一个研究团队则在使用AR技术帮助技术人员安装组成飞机电路系统的线束。把这些操作流程以数字的形式存储起来既节省空间有节省开支。目前在波音,技术人员们都是使用巨大的实体布局板来制作线束,这些巨大的布局板要用好几个大仓库来储存。如果新开发的这套系统能得到很好的应用,这些仓库就可以空出来用于别处了。波音正在运营一套技术再投资计划(Technology Reinvestment Program TRP),投资推动将这项技术投入到工厂中。图4展示的是Adam Janin使用一套AR原型系统来制作线束。AR技术在未来一定会被用到诸如汽车引擎等更加复杂的机器上。

图4: Adam Janin延时波音的线束制作系统

增强现实的概念及应用(连载1)

图5:增强实境的工业应用ARMAR

增强现实的概念及应用(连载1)

美国Marine公司就是将AR技术在装甲炮塔上进行测试。他们使用的系统叫ARMAR(Augmented Reality for Maintenance and Repair),大概意思是‘AR辅助维修’,该系统由哥伦比亚大学图形和用户界面实验室设计制造。通过为维修人员装备头戴式显示器,维修人员可以在维修时轻松获取对他们有用的很多帮助信息(如图5)。目前该系统也被用在了军事上。请访问哥伦比亚大学
图形和用户界面实验室网站,查看ARMAR更多详情。

继续阅读:

增强现实的概念及应用(连载2)

增强现实的概念及应用(连载3)

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由于智能手机的普及,诞生于上个世纪70、80年代的增强现实(Augmented Reality,以下简称AR)技术突然在近年开始火爆。就目前来看,智能手机上的AR其实并没有太多的优秀应用,除了Layer 之外,很难再说出其他出色的智能手机AR应用。 今天, 36氪 就带着大家一起来看看在各个领域过去的一些成熟的AR应用,希望能对创业的朋友有帮助。点击这里查看本文 连载1、 连载2。 本文是该系列文章的最后一篇。##家庭应用

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