增强现实技术发展与关键应用

“增强现实研究进展 CG_Symposium05_WangYongTian_AugmentReality” 增强现实（Augmented Reality，简称AR）是一种结合现实世界与虚拟信息的技术，通过在真实场景上叠加计算机生成的图像和数据，从而提供一种增强的感官体验。这种技术不仅降低了用户与真实世界的隔离感，还在军事、工业、医疗、教育和文化等多个领域展现出广泛的应用潜力。 在虚拟现实（Virtual Reality，VR）与增强现实之间，还有混合现实（MixedReality，MR）和增强虚拟性（Augmented Virtuality，AV）。MR是指将虚拟元素融入真实世界，而AV则是将真实元素引入虚拟环境。AR的独特之处在于其较低的硬件要求、更高的注册精度以及更真实的体验，与VR相比，AR更强调实时交互和虚实融合。 增强现实系统的关键组成部分包括：图像采集、实时跟踪、注册定位、虚拟物体绘制渲染以及虚实场景融合显示。其中，透视式头盔显示是常见的AR显示设备类型，分为视频透视式、光学透视式等，每种都有其优缺点。例如，视频透视式易于利用现有的VR头盔，但可能需要复杂的图像融合处理；光学透视式则能提供更准确的真实世界感知，但对硬件和注册定位系统的精度要求更高。 显示技术方面，除了头盔显示器，还包括透视液晶屏和监视器等其他显示设备。例如，美国普渡大学的Interactive Mediated Reality项目就使用了特殊的显示器来实现AR应用。 注册定位是AR系统的核心技术之一，它涉及到实时检测用户头部位置、视线方向，并确定虚拟信息在投影平面上的精确位置。理想的注册定位技术应具备实时性、稳定性和鲁棒性，能够适应各种环境变化，如光照、遮挡和物体运动等。注册定位技术通常分为基于视觉的方法（如单视图、双视图和三视图）、基于硬件的方法以及混合方法。 增强现实技术是当前科技领域的热点研究方向，其在多个领域内的应用前景广阔，同时也面临着技术挑战，如提高硬件性能、优化注册定位算法等。随着技术的发展，AR有望在未来的日常生活中发挥更大的作用。