ar增强现实技术原理需要什么专业的知识

           
2017年虚拟现实和增强现实的区别是什么,有关高校就业专业解读
  09:29:25 
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  增强现实(AR)是虚拟与现实的连接入口,与oculus等设备主张的虚拟世界沉浸不同,AR注重虚拟与现实的连接,是为了达到更震撼的现实增强体验。
  AR的定义很广泛,技术种类众多,目前主流的AR是指通过设备识别判断(二维、三维、GPS、体感、面部等识别物)将虚拟信息叠加在以识别物为基准的某个位置,并显示在设备屏幕上,可实时交互虚拟信息。总结起来即识别、虚实结合、实时交互。
  虚拟现实(Virtual Reality,简称VR),是由美国VPL公司创建人拉尼尔(Jaron
Lanier)在20世纪80年代初提出的。具体内涵是:综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备,在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。其中,计算机生成的、可交互的三维环境成为虚拟环境(即Virtual
Environment,简称VE)。
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AR技术在现代教育中的运用及问题时间: 来源:学术堂 所属分类:
本文字数:11260字
  [摘 要] 文章主要对 AR(增强现实技术)的相关研究文献进行了系统的梳理和分析,详细讨论了 AR 的沉浸感 、泛在性和多用户性三大技术特点及其在教育领域的五点应用优势。 在此基础上,我们提出 AR 不仅仅是一种技术革新,更是一种教育方式,并总结出了 AR 技术促进教学改革的三类教学方法:分别以&角色&、&任务&和&位置&为中心的案例实践。 AR 以其独有的技术优势将情景化、参与式及生动形象的教育理念技术性地实施到一个新的水平,以大量的教改实践促进了传统教育理念、教学技术和学习范式三者的有机融合与重整。 同时,AR 也在技术实施、课堂应用和学习体验三个反面存在诸多挑战,对此我们也基于目前的研究基础探讨了初步的解决方法。
  [关键词] AR(增强现实); 学习环境; 3D; 游戏化; 浸入式学习。
  一、引 言。
  近年来, 随着可穿戴式信息设备和智能手机的迅猛发展,增强现实技术(AR)越来越受到教育研究者的重视,它创造了一种提高和增强现实的方式,带来了令人鼓舞的教学可能性。 在 AR 出现之前,对复杂的空间构型和抽象概念的直观感受是非常受限制的, 但 AR 可以很好地融合虚拟物体与真实环境,培养学生的理论素养和实践能力,这是其他教育技术难以企及的。AR 作为一种关键的新兴技术,给教育领域带来的技术红利和教学改革已经开始初步显现,并将在未来的五到十年出现井喷之势。
  为深入探究和预测 AR 给教育带来的新兴机遇,我们通过实证研究和理论分析两方面的文献梳理确定了 AR 的一般技术特征和定义。 虽然很多技术优势并不是 AR 所独有的,其他的新兴技术手段也会带来类似的教学效果(如移动学习环境)。 但通过对比总结后,我们认为 AR 最突出的特征是深入推进了设备的技术设计、教师的教学方法和学生的学习方式三者在应用中的有机整合,具体体现在 AR 促进教学改革的三种主要的教学方法。 但正如每一项新技术在带来机遇的同时,也会带来质疑和冲击一样,AR 在教育领域的应用在技术、教学和学习三个方面存在着很多有待解决的问题。
  二、AR 的技术特点及其优势。
  (一) AR 的定义。
  早期的 AR 主要通过头盔式装备将虚拟信息叠加到现实世界, 几乎等同于头盔式的虚拟现实显示器。 这其实体现了设备类型在 AR 发展中举足轻重的地位。 因此,一些 AR 的使用者和设计者习惯于从设备上对其定义或分类:如台式电脑、手持设备、头戴式显示器等不同终端单独或组合构建的 AR. 但信息技术的迅猛发展大大拓展了 AR 概念,越来越多的硬件和软件设备都可以用来创建或增强现实。 特别是笔记本电脑和智能手机的发展为增强现实创造了新的机遇,手持设备带来的移动灵活性会增加学习环境的真实性和与他人互动的机会, 并创建 AR 的一种子类:移动 AR. 这让 AR 在真实环境中更加自然,技术推广更加容易。
  正是由于 AR 可以由多种创新技术 (如移动电脑、可穿戴式设备和浸入式技术)组合连接而创建,人们对它的理解多种多样,计算机科学和教育技术研究者就给予了 AR 多种定义。如 Milgram 和 Takemura 最早以两种方式定义了 AR:广义上是指&使用模拟信号增加使用者的自然反馈&;狭义定义指&用虚拟现实技术制作的头盔式显示器, 用以呈现真实世界的清晰图景&[1].也有人根据它的技术特征定义了 AR,例如 Azuma 提出,AR 是一种满足以下三个特征的技术:现实和虚拟世界的融合;实时互动;3D 图像的精确配准[2]. Klopfer 则主张从长期的技术发展来看待AR,不能将其严格定义,更不应特指某一项具体的技术,只要&将真实和虚拟的信息以一种有意义的方式融合起来&,就可归属为 AR[3]. 这种提法强调了 AR 技术将真实世界和虚拟世界无缝融合后带来的沉浸感、即时互动性和深度的参与感。这些定义表明,AR 不限于任何一种技术和设备,它选择性地利用合适的信息化手段提供额外的情景化信息,以增强学习者的现实体验。 AR 基于技术,但却&超越&技术。
  (二)AR 的分类。
  目前,混合现实的创生方式主要有两种:增强现实(AR)和增强虚拟(AV)。 从上述对定义的讨论可以看出,AR 仅仅提供了情景化信息作为现实的补充而不是替代, 它是对现实的替代或称虚拟的现实化,即添加现实元素到虚拟环境中,整体上是虚拟的。 虚拟对象可以被描绘出来,添加到一个真实的环境中制成AR;同样,一个真实的对象也可以投影到一个虚拟环境中制成 AV.二者都可以创造身临其境的环境,但仍需注意 AV 和 AR 之间的差异。 Milgram 根据对现实的补充或增强的程度不同提出了现实-虚拟连续理论(如图 1 所示),将混合现实技术从完全真实到完全虚拟进行排列,真实成分较多的就是 AR.
  Klopfer 还创设了一套标准来衡量 AR 中技术增强的分量,将其大致分为轻度增强现实和重度增强现实,前者是指用户所处的环境中大量的信息和物理材料都是来自现实世界中的,只访问相对较少的虚拟信息,后者则频繁访问虚拟信息。 增强程度的差异可作为 AR 的分类依据,如头戴式显示器可以很方便地提供巨量的虚拟信息,带来沉浸感,多用于重度增强现实的创设;而带有位置感知功能的移动设备创建的混合现实环境中,操作者只是偶尔访问虚拟信息,主要还是与现实世界的物理材料和对象进行交互,属于轻度增强现实的典型例子。
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这家伙没有什么简介。
这家伙什么标签都没有呢。
AR增强现实技术的工作原理解析
AR增强现实技术处理后的画面将真实场景与虚拟场景进行无缝融合让观众有深深的身临其境的感觉,由于AR应用系统在实现的时候要涉及到多种因素,因此AR研究对象的范围十分广阔包括信号处理、计算机图形和图像处理、人机界面和心理学、移动计算、计算机网络、分布式计算、信息获取和信息可视化,以及新型显示器和传感器的设计等。AR系统虽不需要显示完整的场景,但是由于需要通过分析大量的定位数据和场景信息来保证由计算机生成的虚拟物体可以精确地定位在真实场景中,因此AR系统的工作原理包含以下4个基本步骤:1、获取真实场景信息;2、对真实场景和相机位置信息进行分析;3、生成虚拟景物;4、合并视频或直接显示,即图形系统首先根据相机的位置信息和真实场景中的定位标记来计算虚拟物体坐标到相机视平面的仿射变换,然后按照仿射变换矩阵在视平面上绘制虚拟物体,最后直接通过S-HMD现实或与真实场景的视频合并后,一起显示在普通显示器上。AR增强现实系统中,成像设备、跟踪与定位技术和交互技术是实现一个基本系统的支撑系统。AR增强现实是对真实世界的补充,而不是完全替代真实世界。随着计算机技术的发展,增强现实技术逐渐成为下一代人机接口技术发展的主要方向之一。AR增强现实是以交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性,而且能够突破空间、时间以及其它客观限制,感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。&火米互动是一家致力于为展览公司提供多媒体数字整体解决方案的科技公司,包括前期的策划方案、中期的软硬件制作集成、后期的售后服务,我们旨在为客户提供超乎预想的效果。目前公司产品有数字沙盘、边缘融合、展厅中控、抠像拍照、幻影成像、虚拟漫游、互动投影、画画水族馆等。 火米互动 网&站:
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发表于 17:42|
来源kent.zhu'sBlog|
作者kent.zhu'sBlog
摘要:AR就是根据当前位置(GPS),和视野朝向(指南针)及手机朝向(方向传感器/陀螺仪),在实景中(摄像头)投射出相关信息并在显示设备(屏幕)里展示。其实现的重点在于投影矩阵的获取。
AR就是根据当前位置(GPS),和视野朝向(指南针)及手机朝向(方向传感器/陀螺仪),在实景中(摄像头)投射出相关信息并在显示设备(屏幕)里展示。其实现的重点在于投影矩阵的获取。
这是一篇写给我自己看的科普文章。
在开始说增强现实(AR)之前,需要先说说虚拟现实(VR)
虚拟现实是从英文Virtual Reality一词翻译过来的,简称VR。VR技术是采用以计算机技术为核心的技术,生成逼真的视、听、触觉等一体化的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟世界中的物体进行交互,相互影响,从而产生亲临真实环境的感受和体验。
典型的VR系统主要由计算机、应用软件系统、输入输出设备、用户和数据库等组成。计算机负责虚拟世界的生成和人机交互的实现;输入输出设备负责识别用户各种形式的输入并实时生成相应的反馈信息;应用软件系统负责虚拟世界中物体的几何模型、物理模型、行为模型的建立,三维虚拟立体声的生成,模型管理及实时显示等;数据库主要用于存放整个虚拟世界中所有物体的各个方面的信息。
VR技术与三维动画技术的本质区别在于其交互性上。三维动画技术是依靠计算机预先处理好的路径上所能看见的静止照片连续播放而形成的,不具有任何交互性,即不是用户想看什么地方就能看到什么地方,用户只能按照设计师预先固定好的一条线路去看某些场景,用户是被动的;而VR技术则通过计算机实时计算场景,根据用户的需要把整个空间中所有的信息真实地提供给用户,用户可依自己的路线行走,计算机会产生相应的场景,真正做到&想得到,就看得到&。
根据VR技术对沉浸程度的高低和交互程度的不同,将VR系统划分了4种类型:沉浸式VR系统、桌面式VR系统、增强式VR系统、分布式VR系统。
而增强式VR系统简称增强现实(Augmented Reality),就是我们经常说的在手机上应用比较多的AR了。它既允许用户看到真实世界,同时也能看到叠加在真实世界上的虚拟对象,它是把真实环境和虚拟环境结合起来的一种系统。AR中真实物体和虚拟物体与用户环境必须无缝结合在一起,而且真实物体和虚拟物体之间还要能够进行交互,这样才能实现真正的虚实融合。因此增强现实系统具有虚实结合、实时交互、三维定向的新特点。
好,下面来重点说说增强现实(AR)
一个AR系统需要有显示技术、跟踪和定位技术、界面和可视化技术、标定技术构成。
跟踪和定位技术与标定技术共同完成对位置与方位的检测,并将数据报告给AR系统,实现被跟踪对象在真实世界里的坐标与虚拟世界中的坐标统一,达到让虚拟物体与用户环境无缝结合的目标。为了生成准确定位,AR系统需要进行大量的标定,测量值包括摄像机参数、视域范围、传感器的偏移、对象定位以及变形等。
相对与智能手机而言,AR就是根据当前位置(GPS),和视野朝向(指南针)及手机朝向(方向传感器/陀螺仪),在实景中(摄像头)投射出相关信息并在显示设备(屏幕)里展示。其实现的重点在于投影矩阵的获取。
当然,在实际开发的时候其实android系统已经将投影矩阵封装的比较好了,可以通过接口直接获取投影矩阵,然后将相关的坐标转换算成相应的坐标就可以了。
移动增强现实系统应实时跟踪手机在真实场景中的位置及姿态,并根据这些信息计算出虚拟物体在摄像机中的坐标,实现虚拟物体画面与真实场景画面精准匹配,所以,registration(即手机的空间位置和姿态)的性能是增强现实的关键。移动AR的运作原理可以以下面这个图示简单来说明。
OK,科普的事情做完了,下面再来说说AR到底有些啥搞头
1.找到想去的地方
1.1找到我想去的那家店
利用iPhone的摄像头和数字罗盘把Yelp评分和实时的街景结合起来,这样您就可以找出五星级酒吧而不是误入那些自以为酷的小酒馆了。
1.2找到我的车
当你把车停在路边,并掏出手机启动Car Finder时,软件会记录下你的GPS信息。之后,当你想在茫茫车海中寻找它时,会利用摄像头,GPS,指南针,陀螺仪等多个传感器把你引导至正确的位置。
1.3指引路径
增强现实导航应用,用户看到的不是地图,而是前方街道的实时视图,以及叠加在视频上方的导航数据。现在已经在欧洲、澳大利亚、北美市场得到了应用。
2.&碰&到虚拟的东西
虚拟颠球,就是你把屏幕对着一块干净的地板,然后屏幕上会出现一个足球,现在你可以用脚去踹它。
3.令现实按我的想法变化
3.1实景翻译
是一个实景翻译的应用,不过目前只提供英语和西班牙语的相互翻译。
3.2虚拟试衣
使用的虚拟试衣间非常简单。你需要一台带摄像头的电脑和一点空间,后退到离摄像头4-5英尺的地方挥一挥手,你选中的衣物会自动&穿&到你身上。如果你觉得没有&穿好&,你还可以通过微调衣物的位置使其看起来与你更贴合。
在使用&&时,用户可以轻松通过移动设备的触摸屏对图片内出现的物体进行旋转、调整大小、修正等精细操作。而且,&Farrago AR&友好的用户界面使得用户可以轻松创造出2D或者3D的图片外物体。
4.把虚拟叠加到现实上
伦敦博物馆出了一个增强现实的Apps,称其为&&,把手机对准当前所在的位置,那么系统会帮你匹配当前位置几十年前的样子。
把摄像头对准周遭的景物,Layar会把各种数据找出来&&巴士站、滑板公园以及房地产价格等等。
被称为&世界浏览器&,它可以帮你探索周围的环境,查找地标的资料。只要你举起手机并打开摄像头,屏幕上就会出现一些标记&&包括维基百科词条,带GEO标签的 Tweet,ATM的位置。
,增强现实的&天文互动指南&,利用GPS,指南针和陀螺仪教你辨别星座。还有很多类似的游戏,比如星球大战AR版、AR Invaders(打飞碟)、AR Missile(导弹毁人)、ARBasketball(实景篮球)&..最后,说一下几个基于AR做平台的
高通放出了android平台和ios平台上上的。基于这个SDK开发人员更容易的运用智能设施中的摄像头,开端出实在内容与虚构内容联结的软件利用。
Layar旨在打造的一个开放的增强现实的平台,任何第三方都可以通过Layar的开发接口来打造基于Layar的自己的增强现实应用。目前其官方网站上列出的应用有2029个,其应用类型包括教育,游戏,建筑,艺术,交通,游戏等等;你也可以把Layar看做专门为AR应用搭建的App Store,因为里面的应用有免费的,也有收费的。
最后,说点扯淡的事情
移动硬件设备的发展使得人们在移动设备上的交互有了突破性的进展,以NFC、AR、裸眼3D等为代表的一大批应用形态的涌现给这个领域带来了最够的新奇与动力,创造了全新的用户体验。而在移动产品的设计上,如何利用手机的硬件性能来创造突破性的产品将是未来决定移动产品设计师能力以及移动产品成败的关键了。
原文出处:
(责任编辑:徐玲玲)
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