淺議增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事中的應(yīng)用

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1、淺議增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事中的應(yīng)用　　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近年來在虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個(gè)新型研究領(lǐng)域，在很多商業(yè)領(lǐng)域具有十分廣泛的應(yīng)用，但在軍事應(yīng)用領(lǐng)域還未引起足夠的重視。因此，通過研究現(xiàn)有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備的進(jìn)展情況，分析得出了其在軍事上的需求，初步探討了其在軍事信息領(lǐng)域的發(fā)展方向，展望了其在信息化戰(zhàn)場(chǎng)上的應(yīng)用前景，最后從需求及應(yīng)用角度出發(fā)闡明了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事上的重要性?！　∫?、什么是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)　　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近年來在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個(gè)新興的研究方向。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（augmentedreality，簡(jiǎn)稱AR）是把計(jì)算機(jī)

2、生成的虛擬物體或其他信息合成到用戶感知的真實(shí)世界中的一種技術(shù)，具有虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互、三維注冊(cè)的新特點(diǎn)。Azuma是這樣定義增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的：“虛實(shí)結(jié)合，實(shí)時(shí)交互，三維注冊(cè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，是利用附加的圖形或文字信息，對(duì)周圍真實(shí)世界的場(chǎng)景動(dòng)態(tài)進(jìn)行增強(qiáng)”。　　二、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)系　　與虛擬現(xiàn)實(shí)相比，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是把計(jì)算機(jī)帶入到用戶的“世界”中，而不是把用戶沉浸到計(jì)算機(jī)的世界中。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體疊加到現(xiàn)實(shí)景物上，并且使用者可以通過各種方式來與虛擬物體進(jìn)行交互。6　　在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中，使用者可以在看到周圍真實(shí)環(huán)境的同時(shí)，看到計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的

3、增強(qiáng)信息。這種增強(qiáng)的信息可以是在真實(shí)環(huán)境中與真實(shí)環(huán)境共存的虛擬物體，也可以是關(guān)于存在的真實(shí)物體的非幾何信息。由于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在虛擬現(xiàn)實(shí)與真實(shí)世界之間的溝壑上架起了一座橋梁，因此，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用潛力是相當(dāng)巨大的，它可以廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)、制造與維修、娛樂等領(lǐng)域?！　≡鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，其基本軟硬件構(gòu)成與虛擬現(xiàn)實(shí)十分相似，因此，兩者間存在著不可分割的密切關(guān)系，但也有著顯著的差別：　　1.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)的浸沒感要求不同。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)用戶完全沉浸在一個(gè)由計(jì)算機(jī)所控制的信息空間之中，而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)致力于將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的虛擬

4、環(huán)境與真實(shí)環(huán)境融為一體，增強(qiáng)用戶對(duì)真實(shí)環(huán)境的理解；　　2.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)的注冊(cè)涵義和精度要求不同。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，注冊(cè)是指呈現(xiàn)給用戶的虛擬環(huán)境與用戶的各種感官匹配，而在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，注冊(cè)主要是指將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的虛擬物體與用戶周圍的真實(shí)環(huán)境全方位對(duì)準(zhǔn)；　　3.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可緩解虛擬現(xiàn)實(shí)建立逼真虛擬環(huán)境時(shí)對(duì)系統(tǒng)計(jì)算能力的苛刻要求，在一定程度上可以解決人與環(huán)境的自然交互的矛盾；　　4.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域側(cè)重不同。虛擬現(xiàn)實(shí)主要應(yīng)用在軍事仿真、工程設(shè)計(jì)等方面。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)用側(cè)重于輔助教學(xué)與培訓(xùn)、軍事偵察及作戰(zhàn)指揮、遠(yuǎn)程機(jī)器人控制等領(lǐng)

5、域。由此可以看到，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠增強(qiáng)用戶對(duì)融合環(huán)境的感知，因而在某些應(yīng)用領(lǐng)域增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相比虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有明顯的感知優(yōu)勢(shì)?！　∪⒃鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)及其工作原理6　?。ㄒ唬┰鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)　　1.虛實(shí)結(jié)合。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是把虛擬環(huán)境與用戶所處的實(shí)際環(huán)境融合在一起，通過對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的增強(qiáng)來強(qiáng)化用戶的感受與體驗(yàn)?！　?.實(shí)時(shí)交互。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大的特點(diǎn)就是虛擬世界和真實(shí)世界的實(shí)時(shí)同步。它提供給用戶一個(gè)能實(shí)時(shí)交互的虛實(shí)結(jié)合的增強(qiáng)環(huán)境，使用戶可以在現(xiàn)實(shí)世界中真實(shí)地感受來自虛擬空間的事物，從而增強(qiáng)使用的趣味性和應(yīng)用性?！　?.三維注冊(cè)。在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，

6、要實(shí)現(xiàn)虛擬對(duì)象和真實(shí)環(huán)境的融合，首先要將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的虛擬物體顯示在現(xiàn)實(shí)世界中的正確位置，這個(gè)定位過程稱為注冊(cè)。注冊(cè)是為了使用戶在真實(shí)環(huán)境的運(yùn)動(dòng)過程中保持虛擬場(chǎng)景在真實(shí)環(huán)境中的存在性和一體性，三維注冊(cè)效果的好壞直接決定增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的成功與否?！　。ǘ┰鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的工作流程　　1.獲取真實(shí)場(chǎng)景信息；　　2.對(duì)真實(shí)場(chǎng)景和場(chǎng)景位置進(jìn)行分析；　　3.生成虛擬景物；　　4.合并視頻或直接顯示。這種方式首先利用視頻流中的標(biāo)志物獲得場(chǎng)景位置信息。然后圖形系統(tǒng)根據(jù)相機(jī)位置和從真實(shí)場(chǎng)景中獲得的定位信息計(jì)算虛擬物體坐標(biāo)到相機(jī)視平面的仿射變換，通過變換矩陣在視平面

7、上繪制虛擬物體。最后依靠輸出設(shè)備合成場(chǎng)景。6　　顯示技術(shù)、跟蹤與定位技術(shù)、交互技術(shù)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本支撐技術(shù)。顯示技術(shù)：它是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其主要任務(wù)是將計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境和用戶周圍的環(huán)境融為一體，使用戶從感官效果上確信虛擬環(huán)境是其周圍環(huán)境的組成部分，目前用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的顯示器主要包括頭盔式顯示器（HMD）、手持顯示器和投影顯示器等。跟蹤與定位技術(shù)：為了實(shí)現(xiàn)交互，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)需要進(jìn)行定位，準(zhǔn)確跟蹤用戶的位置和視域方向，以確定用戶的觀察點(diǎn)和計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體在三維場(chǎng)景中的準(zhǔn)確位置，視頻檢測(cè)、光學(xué)系統(tǒng)、GPS、超聲波

8、、陀螺儀等是目前經(jīng)常使用的跟蹤技術(shù)。交互技術(shù)：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的目標(biāo)之一就是實(shí)現(xiàn)用戶與真實(shí)場(chǎng)景中的虛擬信息之間更自然的交互，它通過跟蹤定位設(shè)備獲取數(shù)據(jù)以確定用戶發(fā)出的對(duì)