聊一聊AR：從Hololens說開去

今日話題

你方唱罷我登場，各領風騷一兩月。話說這邊廂虛擬現實領域各大廠家相繼密集發布各種VR設備賺足眼球，那邊廂微軟則不甘寂寞地在增強現實領域攜神秘黑科技閃亮登場攪起一池春水，果然不負眾望技壓群雄艷絕群芳地揭開了AR歷史新的一頁：Hololens——一款站在科技前沿的神秘設備又一次刷新了人們對AR的認知。

「Hololens到底是什麼鬼？」

HoloLens是微軟設計的一款基於全息技術的頭戴式 「增強現實」（Augmented Reality：AR）顯示設備。然而微軟更願意稱它為MR眼鏡，箇中原因暫且按下不表。

HoloLens能夠渲染出高質量解析度的全息影像，通過內置鏡片投射在用戶眼前。HoloLens渲染出的各種全息影像能和用戶互動，可以完美地融入真實的生活場景，會隨著人視角的移動、手勢的操控而發生相應的改變，看起來就好像真實存在的實體一樣。

虛擬現實只是在視覺層面上做文章，像此前大熱的Oculus Rift，HTC發布的HTC Vive等，它們本質上只是一個戴在頭上的顯示器，外加重力方向感測器可以自由轉動改變視角而已。

而「增強現實」則大不相同，顧名思義，它是在現實的基礎上進行的增強，HoloLens能自主地識別佩戴者所處的現實場景，認出哪裡是牆，哪裡是地板，哪裡是桌子椅子。在其基礎上進行完整的3D建模，將全息的影像投射在這些不同的平面上，並會隨著佩戴者視角的移動而自主改變。

「恩，將全息的影像投射在這些不同的平面上……在現實的基礎上進行的增強……我好像知道什麼是AR了。」

沒那麼簡單。

打開百度百科，「『增強現實』（Augmented Reality：AR）是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度並加上相應圖像的技術，這種技術的目標是在『屏幕』上把虛擬世界套在現實世界並進行互動。

它是一種將真實世界信息和虛擬世界信息『無縫』集成的新技術，是把原本在現實世界的一定時間空間範圍內很難體驗到的實體信息(視覺信息、聲音、味道、觸覺等)，通過電腦等科學技術，模擬模擬後再疊加，將虛擬的信息應用到真實世界，被人類感官所感知，從而達到超越現實的感官體驗。」

「AR技術具有三個基本特徵：

——真實世界和虛擬世界的信息集成

——具有實時交互性

——是在三維尺度空間中增添定位虛擬物體」

總的來說，AR技術的目的就是通過將虛擬信息投射到真實空間中增強人類對現實世界的感知。對了，就像鋼鐵俠中看到的一樣。

「想像一下，有了AR技術，我們可以通過AR設備，嗯，比如Hololens、Google glass等隨時隨地便捷快速在眼前呈現各種真實世界的相關信息。可以秒變無所不知無所不懂的「超人」啊有木有！好激動啊有木有！」

然而要實現AR的目標和效果，並不是件容易的事，他需要比虛擬現實更多更深的技術。根據AR的三個技術特徵，我們要做的是：

1、要完成虛擬世界和真實世界的信息集成。目前主要集成形式有三個主要形態，第一種就是基於攝影頭和顯示器的增強現實系統（Monitor-based增強現實系統）；第二種是視頻透視式增強現實系統；最後一種稱之為光學透視式增強現實系統。

Monitor-based增強現實系統

視頻透視式增強現實系統

光學透視式增強現實系統

目前第一種具有代表性的就是平板、手機等平台實現的AR，它是第一種的集成化移動化的典型形式。第二種形態可以參考我們公司的第三代虛擬焊接模擬實訓系統的頭盔，它是我們自主研發的哦！第三種嘛，可以看看Hololens。

2、需要將虛擬世界的信息疊加在真實世界的特定位置。這就需要採用一種叫做目標實時跟蹤和註冊技術，對真實世界中的目標進行跟蹤，並實時的將虛擬信息疊加到相應的真實世界中的空間方位。目前主要的目標跟蹤和註冊技術有以下幾種：

——基於電磁追蹤技術

——基於光學定位原理的技術

——基於圖像識別和定位的技術

——基於超聲波定位

——基於GPS定位

以上技術類型各有各的優缺點，有興趣的童鞋可以繼續深扒。

3、最後，還要能夠和增強過的世界進行互動如果虛擬信息和真實信息的疊加發生在電腦上並在顯示器上呈現。這種情況下交互問題還很簡單，我們坐在電腦旁手裡有鍵盤和滑鼠嘛。然而當我們頭帶上類似Hololens AR設備並要求能在真實世界中自由移動的時候，事情就複雜了很多。

當你看到大街上一群人帶著眼鏡一手拿鍵盤一手拿滑鼠夢遊似的亂竄的時候，會不會感覺走錯了世界？不用滑鼠和鍵盤的話，需要尋求更自然的交互。目前比較成熟的方案就是手勢和語音交互，那就需要用到手勢識別和語音識別技術。

然而，這仍然不是一個終極的解決方案，當你看到一個帶著眼鏡的人雙手在空中莫名的指指點點畫畫的時候，是不是有一種精神錯亂的感覺~~！最終的解決方案可能就是腦電波控制，直接用腦電波進行交互……

聽起來是不是超級科幻，分分鐘要進入美國科幻大片世界的感覺？嗯，要冷靜、要剋制，目前這種技術還不太成熟，暫時還實現不了，讓我們擦亮裸眼繼續期待吧！

文/總工程師辦公室、VR&AR技術研發部張二陽

專業的系統虛擬模擬培訓解決方案服務商

關注捷安高科獲取更多資訊

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！