增強現實技術（AR）及擴展應用

作者：時間：2012-12-19 來源：網絡

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AR就是根據當前位置(GPS)，和視野朝向(指南針)及手機朝向(方向傳感器/陀螺儀)，在實景中(攝像頭)投射出相關信息并在顯示設備(屏幕)里展示。其實現的重點在于投影矩陣的獲取。

本文引用地址：http://www.j9360.com/article/153670.htm

這是一篇寫給我自己看的科普文章。

在開始說增強現實(AR)之前，需要先說說虛擬現實(VR)

虛擬現實是從英文Virtual Reality 一詞翻譯過來的，簡稱VR。VR 技術是采用以計算機技術為核心的技術，生成逼真的視、聽、觸覺等一體化的虛擬環境，用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬世界中的物體進行交互，相互影響，從而產生親臨真實環境的感受和體驗。

典型的VR 系統主要由計算機、應用軟件系統、輸入輸出設備、用戶和數據庫等組成。計算機負責虛擬世界的生成和人機交互的實現;輸入輸出設備負責識別用戶各種形式的輸入并實時生成相應的反饋信息;應用軟件系統負責虛擬世界中物體的幾何模型、物理模型、行為模型的建立，三維虛擬立體聲的生成，模型管理及實時顯示等;數據庫主要用于存放整個虛擬世界中所有物體的各個方面的信息。

VR技術與三維動畫技術的本質區別在于其交互性上。三維動畫技術是依靠計算機預先處理好的路徑上所能看見的靜止照片連續播放而形成的，不具有任何交互性，即不是用戶想看什么地方就能看到什么地方，用戶只能按照設計師預先固定好的一條線路去看某些場景，用戶是被動的;而VR 技術則通過計算機實時計算場景，根據用戶的需要把整個空間中所有的信息真實地提供給用戶，用戶可依自己的路線行走，計算機會產生相應的場景，真正做到“想得到，就看得到”。

根據VR 技術對沉浸程度的高低和交互程度的不同，將VR 系統劃分了4 種類型：沉浸式VR 系統、桌面式VR 系統、增強式VR 系統、分布式VR 系統。

而增強式VR 系統簡稱增強現實(Augmented Reality)，就是我們經常說的在手機上應用比較多的AR了。它既允許用戶看到真實世界，同時也能看到疊加在真實世界上的虛擬對象，它是把真實環境和虛擬環境結合起來的一種系統。AR中真實物體和虛擬物體與用戶環境必須無縫結合在一起，而且真實物體和虛擬物體之間還要能夠進行交互，這樣才能實現真正的虛實融合。因此增強現實系統具有虛實結合、實時交互、三維定向的新特點。

好，下面來重點說說增強現實(AR)

一個AR系統需要有顯示技術、跟蹤和定位技術、界面和可視化技術、標定技術構成。

跟蹤和定位技術與標定技術共同完成對位置與方位的檢測，并將數據報告給AR 系統，實現被跟蹤對象在真實世界里的坐標與虛擬世界中的坐標統一，達到讓虛擬物體與用戶環境無縫結合的目標。為了生成準確定位，AR系統需要進行大量的標定，測量值包括攝像機參數、視域范圍、傳感器的偏移、對象定位以及變形等。

相對與智能手機而言，AR就是根據當前位置(GPS)，和視野朝向(指南針)及手機朝向(方向傳感器/陀螺儀)，在實景中(攝像頭)投射出相關信息并在顯示設備(屏幕)里展示。其實現的重點在于投影矩陣的獲取。

當然，在實際開發的時候其實android系統已經將投影矩陣封裝的比較好了，可以通過接口直接獲取投影矩陣，然后將相關的坐標轉換算成相應的坐標就可以了。

移動增強現實系統應實時跟蹤手機在真實場景中的位置及姿態，并根據這些信息計算出虛擬物體在攝像機中的坐標，實現虛擬物體畫面與真實場景畫面精準匹配，所以，registration(即手機的空間位置和姿態)的性能是增強現實的關鍵。移動AR的運作原理可以以下面這個圖示簡單來說明。