ar技術是指什么？原理是怎樣的？ar技術有哪些應用？

2022-06-08 11:56:20 作者：2200 4039

近年來，隨著現代化信息技術的精進、互聯網的不斷普及，數字化技術對人們生活的滲透日益加深。其中，AR技術作為當前最受關注的人機交互技術之一，在諸多領域有著不錯的應用。那么，什么是ar技術?它是基于什么原理實現得?在生活中又有哪些應用呢?本文將具體梳理。

1.ar技術

AR(Augmented Reality)技術也稱增強現實技術，是通過電腦的圖像技術，用實時計算的方式將虛擬的信息疊加應用到真實世界中，把真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在，達到對現實效果增強。

2.ar技術關鍵技術

AR技術的關鍵主要有顯示技術、跟蹤和定位技術、人機交互技術和虛實結合技術。

(1)顯示技術

顯示技術是維護AR系統正常運轉的基石，目前應用在增強現實領域的顯示器按照穿戴方式的不同主要分為頭盜式顯示器(Head-mounted displays，HMD)和非頭盔式顯示器。其中頭盔式顯示器根據具體的實現原理包括視頻透視式與光學透視式兩種類型，非頭盔式顯示器主要分為手持式和投影式。

(2)人機交互技術

增強現實技術系統最終任務是實現用戶與場景中的虛擬信息之間的自然交互，增強現實系統需要通過跟蹤定位設備獲取數據以確定用戶對虛擬對象發出的行為指令，對其進行解釋，并給出相應的準確的反饋。

(3)跟蹤和定位技術

要實現虛擬信息和真實環境的無縫融合，須將虛擬信息顯示在現實世界中的正確位置，這個定位過程稱為注冊(Registration)。注冊過程需要從當前場景中獲取空間數據，再根據真實物體確定虛擬物體與觀察者之間的關系，然后通過正確的幾何投影將虛擬物體投影至觀察者的視域范圍。因此增強現實系統必須實時地檢測攝像頭的位置、角度及運動方向，幫助系統決定顯示虛擬信息，并按照攝像頭的視場建立坐標系，這個過程稱為跟蹤(Tracking)。

(4)虛實結合技術

在跟蹤、定位、注冊的基礎上，還需要能夠自動獲取環境的光照和反射信息，根據真實場景圖像反饋求出真實場景的光源數目、光照方向和強度，用它們繪制虛擬物體生成新光照條件或新視點下同一場景的圖像。

3.ar技術特征

1997年，美國北卡大學的Ronald Azuma教授將增強現實技術的特征定義為虛實融合、即時交互和三維注冊。

(1)虛實融合

通過電腦技術，將提前制作好的虛擬模型或對象應用到真實的環境當中以增強用戶對真實環境的理解和認識。用戶可通過AR設備在現實與虛擬場景中隨時切換。

(2)即時交互

用戶能夠自主操作AR顯示設備與己經信息增強后的物理現實環境進行實時交互的過程，交互過程中用戶操作頭顯或移動設備，可以從各個角度觀察實時呈現在物理世界中的虛擬對象，并且通過手指拖拽和手勢識別等操作與虛擬對象相互作用。

(3)三維注冊

三維注冊，也可理解為三維配準，是決定AR最終效果能否理想的第一要義，其中數字虛擬內容與物理現實環境并不是簡單隨意的疊加，而是無縫融合。借助三維配準在數字共存的基礎上實現虛擬信息和真實環境的精確重合以及一一對應，才能產生令人真假難辨的感受。

4.ar技術原理

攝像頭和傳感器采集真實場景的視頻或者圖像，傳入處理單元對其進行識別和生成數據模型，同時結合頭部跟蹤設備的數據來分析虛擬場景和真實場景的相對位置，實現坐標系的對齊并進行虛擬場景的建模繪制融合計算。設備采集外部控制信號實現交互操作，最終達到“虛實結合”效果。