5.3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)5.3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(AugmentedReality，AR)是一種將虛擬景物或信息與現(xiàn)實(shí)的物理環(huán)境疊加融合交互呈現(xiàn)在用戶面前，從而營(yíng)造出虛擬與現(xiàn)實(shí)共享同一空間的技術(shù)。從本質(zhì)上說，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是一種集定位、交互、呈現(xiàn)等軟硬件技術(shù)于一體的新型界面技術(shù)，其目的是讓用戶在感官上感覺到虛實(shí)空間的時(shí)空關(guān)聯(lián)和融合，來增強(qiáng)用戶對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的感知和認(rèn)知?；疽靥搶?shí)空間的三維注冊(cè)虛實(shí)空間的融合呈現(xiàn)實(shí)時(shí)在線的交互0203015.3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)5.3.1增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷程增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展離不開虛實(shí)融合呈現(xiàn)裝置的研發(fā)，其歷史可以追溯到20世紀(jì)60年代。1968年，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父（IvanSutherland）提出了終極顯示器（TheUltimateDisplay）的設(shè)想，他和他的學(xué)生一起設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)頭戴式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器達(dá)摩克利斯之劍，該設(shè)施實(shí)現(xiàn)的透射顯示只能在視野前方疊加簡(jiǎn)單的線框模型。5.3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)MyribKrueger發(fā)明了Videoplace系統(tǒng)，可以通過用戶自己的剪影實(shí)現(xiàn)與投影畫面的交互。011974年波音公司的工程師TomCaudell和DavidMizell研發(fā)了一種穿透式抬頭透視裝置021990年03美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室的LouisRosenberg開發(fā)首個(gè)沉浸式遠(yuǎn)程增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)VirtualFixture。1993年HirokazuKato研發(fā)了ARToolkit，稱為國(guó)際上首個(gè)發(fā)布的計(jì)算機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)程序庫(kù)。062000年JulieMartin在舞臺(tái)劇DancinginCyberspace中實(shí)現(xiàn)了舞者與虛擬景物的同臺(tái)表演。041994年Sportsvision公司在美國(guó)NFL聯(lián)賽實(shí)況轉(zhuǎn)播中運(yùn)用視頻增強(qiáng)技術(shù)。052017年蘋果和谷歌先后將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)嵌入到各自的移動(dòng)終端上，分別推出了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)軟件開發(fā)平臺(tái)ARKit和ARCore。071998年5.3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)5.3.2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的原理框架1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的技術(shù)特點(diǎn)01三維注冊(cè)是解決如何將現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景與虛擬場(chǎng)景聯(lián)系起來的關(guān)鍵技術(shù)。三維注冊(cè)02增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以將顯示器屏幕擴(kuò)展到真實(shí)環(huán)境，使計(jì)算機(jī)窗口與圖標(biāo)疊映于現(xiàn)實(shí)對(duì)象虛實(shí)結(jié)合03增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)使交互從精確的位置擴(kuò)展到整個(gè)環(huán)境，從簡(jiǎn)單的人面對(duì)屏幕交流發(fā)展到將自己融合于周圍的空間與對(duì)象中。實(shí)時(shí)交互5.3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)5.3.2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的原理框架2、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的系統(tǒng)組成（1）Monitor-based系統(tǒng)Monitor-based系統(tǒng)組成如圖所示。在基于計(jì)算機(jī)顯示器的AR實(shí)現(xiàn)方案中，攝像機(jī)攝取的真實(shí)場(chǎng)景視頻圖像輸入到計(jì)算機(jī)中，與計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)產(chǎn)生的虛擬景象合成，并輸出到計(jì)算機(jī)顯示器，用戶從屏幕上看到最終的增強(qiáng)場(chǎng)景圖片。5.3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)5.3.2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的原理框架2、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的系統(tǒng)組成（2）Videosee-through系統(tǒng)Videosee-through系統(tǒng)頭盔式顯示器（Head-mounteddisplays-HMD）被廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，用于增強(qiáng)用戶的視覺沉浸感。5.3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)5.3.2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的原理框架2、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的系統(tǒng)組成（3）Opticalsee-through系統(tǒng)Opticalsee-through系統(tǒng)在上述的兩套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案中，輸入計(jì)算機(jī)中的有兩個(gè)通道的信息，一個(gè)是計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的虛擬信息通道，一個(gè)是來自于攝像機(jī)的真實(shí)場(chǎng)景通道。5.3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)5.3.2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的原理框架3、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備分類增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)需要在三維空間中完成視覺的虛實(shí)融合，因此需要特殊的顯示裝置滿足視覺融合感知的需求。目前，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示裝置按使用方法可以分為三大類：可穿戴式設(shè)備、移動(dòng)手持顯示設(shè)備和空間增強(qiáng)設(shè)備。（1）可穿戴設(shè)備一般包括佩戴在頭部的頭盔顯示器、投影儀、AR眼鏡、隱形眼鏡等，應(yīng)用最廣泛的是頭盔顯示器。（2）移動(dòng)手持類顯示設(shè)備，即智能手機(jī)、平板電腦等帶有攝像頭和一定計(jì)算和繪制能力的移動(dòng)終端，利用內(nèi)置攝像頭捕捉現(xiàn)實(shí)世界，然后與自身繪制的虛擬世界融