前景光明的增强现实技术
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前段时间，一只以类似 3D 全息投影形式呈现的小北极熊火遍了全网，在这只萌熊背后，酷炫的增强现实(AR)技术也受到人们热议，该技术在国外已经被广泛运用。
AR是增强现实(Augmented Reality)的简称，是在虚拟现实的基础上发展起来的新技术，也被称为混合现实，是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，将虚拟的信息应用到真实世界，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的增强。
它是一种全新的人机交互技术，利用摄像头、传感器、实时计算和匹配技术，将真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或空间而同时存在。用户可以通过增强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，还能突破空间、时间以及其他客观限制，感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。
虚拟现实营造一个和用户周围环境完全不同的由计算机生成的虚拟场景，而增强现实则是把计算机生成的虚拟物体或文字信息叠加到真实的环境中。增强现实在虚拟环境和真实环境之间搭起了一个桥梁。用户借助手机、平板电脑等智能终端显示设备自带的摄像头观察周围的真实环境，在其手持的智能终端显示屏上除了可以看到其周围的真实环境之外，还可以看到由计算机生成的虚拟辅助信息。
近年来增强现实技术得到了很大的发展，在体育转播时，借助增强现实技术可以把运动员的名字或者所在国家的国旗叠加在跑道上，由于事先已经获取了摄像机以及赛场环境的准确参数，可以保证在实时转播时由计算机所添加的虚拟物体或者文字信息天衣无缝地融合到当前环境中。除了体育转播以外，现在很多的演出中也应用了增强现实技术。
增强现实系统由硬件和软件两部分构成。硬件部分主要包括可以把用户当前所处的真实环境和计算机所生成的虚拟物体以及文字同时进行显示的显示载体，这既可以是头盔式显示器，也可以是用户手持的智能手机或者是平板电脑。除了融合显示装置外，增强现实系统还需要了解用户意图的人机交互设备，因为系统需要知道用户现在的需求是什么，采用传统的键盘、鼠标无法实现这样的人机交互，需要采用语音识别、眼动跟踪、身体动作跟踪等一系列的自然交互手段。此外，还需要硬件计算平台来完成融合显示、虚拟物体的绘制以及人机交互等一系列的复杂运算。
除了上述硬件平台之外，增强现实系统还需要一系列软件的支撑，包括识别当前用户所看到的场景中的物体种类以及物体具体位置的识别和跟踪软件，把虚拟的三维物体进行实时绘制和融合显示的三维图形渲染绘制软件。
增强现实实景至少应该满足三个要素。首先，它所呈现的内容必须包含虚拟和现实两个部分，这也是增强现实实景最基本的条件；其次，虚拟和现实的融合必须是实时进行的；最后，增强现实实景应该创造出三维环境，这种三维环境不是指视觉上的3D立体画面，而是指屏幕中创造出空间范围，屏幕会随着你的移动而呈现不同内容。
增强现实技术不仅与虚拟现实技术有相似的应用领域，比如在尖端武器、飞行器的研制与开发、数据模型的可视化、虚拟训练、娱乐与艺术等领域具有广泛的应用。而且由于具有能够对真实环境进行增强显示输出的特性，增强现实技术在医疗研究与解剖训练、精密仪器制造和维修、军用飞机导航、工程设计和远程机器人控制等领域，具有比虚拟现实技术更加明显的优势。
增强现实技术可广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。医生可以利用增强现实技术，轻易地进行手术部位的精确定位；军队可以利用增强现实技术，进行方位的识别，获得实时所在地点的地理数据等重要军事数据；文化古迹的信息以增强现实的方式提供给参观者，用户不仅可以通过头盔式显示器看到古迹的文字解说，还能看到遗址上残缺部分的虚拟重构；在工业维修领域，头盔式显示器将多种辅助信息显示给用户，包括虚拟仪表的面板、被维修设备的内部结构、被维修设备零件图等。增强现实技术还可以在转播体育比赛的时候实时将辅助信息叠加到画面中，使观众可以得到更多的信息。增强现实游戏可以让位于全球不同地点的玩家，共同进入一个真实的自然场景，以虚拟替身的形式进行网络对战。
此外，增强现实技术还被应用于教育领域，跟传统纸质图书不同的是，用户通过手机或者平板电脑下载软件，就可以体验更具真实感的三维动画和互动科学游戏，这样不仅增强使用的趣味性和交互性，还能给儿童带来全新阅读体验。
在未来，我们佩戴的眼镜或隐形眼镜会再一次变革我们的通讯设备、办公设备、娱乐设备等；在未来，我们不再需要电脑、手机等实体，只需在双眼中投射屏幕的影像，即可创造出悬空的屏幕以及三维立体的操作界面；在未来，人眼的边界将被再一次打开，双手的界限将被再一次突破，几千千米外的朋友可以立即出现在面前与你面对面对话，你也将会“触摸”到虚幻世界的任何物件；在未来，一挥手你就可以完全沉浸在另一个虚拟世界，甚至是现实世界无法到达的千千万万种可能的人生。
【责任编辑】赵新宇 (刘露)