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《增強現(xiàn)實技術(shù)研究進展及其應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、1增強現(xiàn)實技術(shù)研究進展及其應用2概念增強現(xiàn)實VS虛擬現(xiàn)實增強現(xiàn)實系統(tǒng)AR技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀AR關鍵技術(shù)應用實例主要內(nèi)容3增強現(xiàn)實（AugmentedReality，AR）是虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VirtualReality，VR）的一個重要分支，也是近年來的研究熱點將計算機生成的虛擬物體或其它信息疊加到真實場景中，從而實現(xiàn)對現(xiàn)實的“增強”綜合了計算機圖形、光電成像、融合顯示、多傳感器、圖像處理、計算機視覺等多門學科一、概念4一、概念5VR強調(diào)的是虛擬世界給人的沉浸感，強調(diào)人能以自然方式與虛擬世界中的對象進行交互操作AR則強調(diào)在真實場景中融入計算
2、機生成的虛擬信息的能力，它并不隔斷觀察者與真實世界之間的聯(lián)系。AR具有較低的硬件要求、更高的注冊精度、更具真實感二、增強現(xiàn)實VS虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實場景增強現(xiàn)實場景6虛實結(jié)合實時交互三維注冊三、增強現(xiàn)實系統(tǒng)790年代以前，AR的概念還比較模糊；90年代是AR技術(shù)迅速發(fā)展的10年。比較有名的研究機構(gòu)有：美國麻省理工大學的圖像導航外科手術(shù)室哥倫比亞大學的圖形和用戶交互實驗室日本的混合現(xiàn)實實驗室德國的Arvika組織新加坡的混合現(xiàn)實實驗室此外，用于快速開發(fā)的開源軟件工具ARToolkit也由華盛頓大學的圖形實驗室成功開發(fā)并維護至今四、AR技術(shù)的發(fā)展
3、與研究現(xiàn)狀8原有的研究領域拓展到多個新的領域，如城市規(guī)劃、娛樂教育、工業(yè)仿真、文化遺產(chǎn)保護等AR系統(tǒng)由簡單的桌面式擴展到戶外可攜帶型、空間體驗型顯示設備也從頭盔顯示器延伸到大型可觸摸式、桌面投射式和便攜式四、AR技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀增強現(xiàn)實顯示器仍相當笨重，但開發(fā)人員相信他們可以開發(fā)出類似眼鏡的顯示器9我國在AR領域的研究起步較晚，研究機構(gòu)主要集中在高校的科研單位北京理工大學北京航空航天大學國防大學浙江大學上海大學從國內(nèi)發(fā)表的論文來看，主要集中在系統(tǒng)應用和配準技術(shù)上，研究的問題比較單一、涉及面比較窄另外，從專利申請的情況看，全球共有108
4、個，這之中我國僅有北京理工大學的一個（2008年數(shù)據(jù)）四、AR技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀10目前國內(nèi)AR的研究成果主要有：北京理工大學自主研制了視頻、光學穿透式兩類頭盔顯示器北京理工大學利用AR技術(shù)重建圓明園的實驗也取得了重要進展上海大學快速制造工程中心與浙江大學合作開發(fā)了AR場景光源的實時檢測和真實感繪制框架此外，在城市規(guī)劃、地下管網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)等領域也有相關的研究四、AR技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀11四、AR技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀真實場景增強現(xiàn)實場景視頻透視式頭盔顯示器光學透視式頭盔顯示器12五、AR關鍵技術(shù)虛實物體配準顯示技術(shù)真實感繪制技術(shù)13
5、虛實物體配準對真實場景圖像和計算機生成的虛擬物體進行無縫合成是實現(xiàn)AR的首先目標其實質(zhì)是將兩者“對齊”的過程，即：先根據(jù)真實物體確定虛擬物體與觀察者之間的關系，然后通過正確的投影將虛擬物體投影至觀察者的視域范圍要求正確（無延時）、快速（精確、無抖動）、魯棒（不受光照、遮擋、物體運動的影響）五、AR關鍵技術(shù)14五、AR關鍵技術(shù)幾何配準方法原理優(yōu)點缺點基于硬件跟蹤器的配準技術(shù)據(jù)信號發(fā)射源和感知器獲取的數(shù)據(jù)求出物體的相對空間位置和方向系統(tǒng)延遲小設備昂貴、對外部傳感器的校準比較難，且受設備和移動空間的限制，系統(tǒng)安裝不方便基于視覺計算的配準技術(shù)根據(jù)
6、一幅或幾幅真實場景圖像反求出觀察者的運動軌跡，從而確定虛擬信息“對齊”的位置和方向無需特殊硬件設備，配準精度高計算復雜性高，造成系統(tǒng)延遲大；大多數(shù)都用非線性迭代，造成誤差難控制、魯棒性不強的缺點兩者混合的配準技術(shù)根據(jù)硬件設備定位用戶的頭部運動位姿，同時借助視覺方法對配準結(jié)果進行誤差補償算法魯棒性強、定標精度高系統(tǒng)成本高、系統(tǒng)安裝繁瑣、移植困難15顯示技術(shù)在觀察者的眼睛和真實物體之間的光路上成像的技術(shù)根據(jù)光路上成像位置的不同可以分為三類五、AR關鍵技術(shù)分類成像距離優(yōu)點缺點頭戴式顯示技術(shù)成像在離觀察者眼睛大約4-10厘米處，觀察者頭部需要戴上
7、顯示設備——分辨率低、視域受限手持式顯示技術(shù)成像于離觀察者一個手臂遠的距離——處理器性能低、存儲容量小、視域范圍小、攝像頭精度低空間顯示技術(shù)將顯示設備和人體分離，并在離人體較遠處成像支持高分辨率、寬視域、高亮型和高對比度的影像不可移動性、合成影像精度低16真實感繪制技術(shù)其目標是將真實場景和計算機生成的虛擬物體無縫合成，并最終使觀察者感覺不到真實物體和虛擬物體的區(qū)別五、AR關鍵技術(shù)17六、應用實例—醫(yī)療北卡羅萊納大學的AR輔助B超檢查和胸部活組織切片倫敦Guy’s醫(yī)院MAGI項目協(xié)助醫(yī)生從耳道中取出神經(jīng)瘤卡內(nèi)基梅隆大學的“魔眼”工程布朗大學
8、的外科手術(shù)培訓系統(tǒng)18六、應用實例—教育歐洲計算機工業(yè)研究中心的機械模型注解19六、應用實例—工業(yè)SONY公司TransVision增強現(xiàn)實樣機系統(tǒng)參與者看到的圖像20六、應用實例—商業(yè)微軟推
