AR技術:將虛擬物體合成到用戶感知的真實世界中的一種技術

增強現實技術是近年來的一個研究熱點,有著廣泛的應用前景增強。現實是把計算機產生的虛擬物體或其他信息合成到用戶感知的真實世界中的一種技術。它是對真實世界的補充,而不是完全替代真實世界。顯示技術和跟蹤註冊技術是增強現實系統關鍵技術,也是研究的重點本文簡要介紹了頭盔顯示器、顯示投影式顯示、手持式顯示器顯示和普通顯示器顯示等顯示技術以及跟蹤註冊技術。最後提到了目前增強現實技術應用和將來的發展方向。

AR技術:將虛擬物體合成到用戶感知的真實世界中的一種技術

增強現實(Augmented Reality 簡稱AR)技術是近年來的一個研究熱點,有著廣泛的應用前景。它是對現實世界的補充,使得虛擬物體從感官上成為周圍真實環境的組成部分。與傳統的虛擬現實(Virtual Reality 簡稱VR)不同,增強現實只是實現對現實環境的增強,加深了對現實環境的感受。

增強現實的顯示技術

AR技術:將虛擬物體合成到用戶感知的真實世界中的一種技術

頭盔顯示器(Head-mounted display, 簡稱HMD)顯示

現有的虛擬現實技術的人機界面中大多采用頭盔顯示真實世界器。主要原因是頭盔顯示器較其他幾種顯示技術而言沉浸感最強。因為用於增強顯示系統的頭盔顯示器能夠看到周圍的真實環境,所以叫做透視式(see-through)頭盔顯示器。

透視式頭盔顯示器一般分為視頻透視式(Vedio seethrough)和光學透視式(Optical see-through )。前者是利用攝像機對真實世界進行同步拍攝,將信號送入虛擬現實工作站在虛擬工作站中將虛擬場景生成器生成的虛擬物體同真實世界中採集的信息融合,然後輸出到頭盔顯示器。而後者則是利用光學組合儀器直接將虛擬物體同真實世界在人眼中融合,實現增強。

投影式顯示projection display

投影式顯示是將虛擬的信息直接投影到要增強的物體上,從而實現增強。另外一種投影式顯示方式是採用放在頭上的投影機(Head-Mounted Projective Display 簡稱HMPD)來進行投影。

由計算機生成的虛擬物體顯示在HMPD 的微型顯示器上,虛擬物體通過投影鏡頭折射後再由與視線成45 的分光器反射到自反射的屏幕上面。自反射的屏幕將入射光線沿入射角反射回去進入人眼中從而實現了虛擬物體與真實環境的重疊。

AR技術:將虛擬物體合成到用戶感知的真實世界中的一種技術

手持式顯示器(Hand Held Display 簡稱HHD)顯示

通過採用攝像機等其他輔助部件,一些增強現實系統採用了手持式顯示器。華盛頓大學人機界面技術實驗室設計出了一個便攜式的MagicBook 增強現實系統。該系統採用一種基於視覺的跟蹤方法把虛擬的模型重疊在真實的書籍上,產生一個增強現實的場景同時該界面也支持多用戶的協同工作。


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