什麼是基於地理位置的增強現實應用？

文章相關引用及參考：映維網

本文來自Placenote

（映維網 2018年01月22日）自蘋果於去年推出ARKit以來，移動增強現實迎來了一輪興起之潮。ARKit能夠在iOS設備上實現準確的6自由度運動追蹤，支持Unity或蘋果自家的SceneKit等3D渲染引擎，是在iPhone和iPad上創建增強現實應用程序的關鍵技術。谷歌隨後推出了自家的AR追蹤庫版本ARCore，並且為少數的安卓設備提供支持。自那時起，App Store上出現了一系列利用位置追蹤和3D渲染的遊戲和應用，而這些應用程序已經開始展示出AR作為未來數字交互媒介的潛力。

在本文中，映維網將與大家一起探討如何通過價值主張的四個維度對AR應用進行分類：（1）3D可視化；（2）情景信息；（3）沉浸式體驗；（4）自然用戶界面。我們知道，由於手機形態的限制，在一個既不身臨其境，也不自然的用戶界面上創建沉浸式體驗或自然界面是非常困難的事情。這意味著大量的移動AR將需要通過情景3D可視化和信息來證明其價值，而這裡的關鍵要素是「情景」。

根據這個定義，我們實際上通過它們「增強」的內容來區分增強現實應用：（1）什麼也不增強；（2）增強一個對象；（3）增強一個位置。對於「增強」，這是指內容是否在情景下與周圍事物相聯繫？例如，AR中的國際象棋遊戲就屬於「什麼也不增強」的範疇，因為它與物質世界的唯一關係就是它所依賴的平面。另一方面，名片上的AR疊加層允許你單擊電子郵件標籤並撰寫電子郵件，從而實現了增強一個對象的效果。

這篇文章主要是探討第三類AR應用程序，亦即「增強一個位置」。我們將看看如何考慮如何設計包含位置，技術要求和最新技術的AR應用程序，最後我們將討論基於位置的AR的未來路線圖。

我們首先看看為什麼一些AR應用需要物理空間感。假設你正在開發一款AR應用，希望幫助人們先在自家客廳中可視化傢具，然後再決定要不要下單購買。你的AR應用可支持人們瀏覽椅子，桌子，沙發等目錄，並且允許用戶設計整個虛擬房間，體驗最終的效果。藉助ARKit，用戶可以在AR視圖中添加3D內容並對其進行可視化，但你無法永遠在房間中保存相關對象的位置。因此，如果你的用戶有意或無意關閉了應用程序，但又希望稍後恢復應用程序會話，這時你就必須從頭開始，將所有的虛擬傢具再次放置在客廳的正確區域。

能夠保存傢具設計會話只是將用戶環境的「記憶」納入UX中的原因之一。比方說，你正在為一個商場或街頭藝術節開發這麼一款應用程序：用戶可以走到任何商店並通過尋寶遊戲來收集特殊的優惠券。這時，你將不可避免地需要通過一種方法來設計一個位置「觸發器」，以便根據位置在正確的時刻將正確的內容推送給用戶。

當然，基於位置的應用程序並不是什麼新概念。Yelp，Foursquare和谷歌地圖都是基於位置的應用程序。根據這一分類方法，它們基本上都屬於增強現實應用程序，至少從廣義上講，它們能夠在物理世界中增加數字層面的情景信息。在這種情況下，GPS足以追蹤應用程序所需的位置。即便是在室內，諸如Wifi和藍牙信標這樣的追蹤技術也可以幫助創建基於位置的體驗，而其性能足以創建室內導航，甚至是室內版《Pokemon Go》等等。

在AR作為沉浸式3D媒介的狹義定義中，有各種不同精度的位置追蹤技術可以幫助構建基於位置的體驗。但在深入研究之前，我們不妨先把可以集成位置的增強現實應用進行分類，並且假定我們已經解決了在智能手機上實現完美的厘米級別精確位置檢測問題。

1. 兩種基於位置的AR應用

對於基於位置的體驗而言，兩個關鍵要素是（1）區域的地圖，以及（2）在該地圖內檢測用戶位置的方法。我們可以粗略地將AR的位置情景分為兩種：

1. 1 把地圖帶到應用

在這種依賴位置的體驗中，位置對於每個用戶環境來說都十分個性化。這些應用通常依賴於與每個用戶相關的多個小地圖，而地圖主要是用於保存和共享情景內容。例如，家中的傢具可視化需要一張「只是與你相關」的房屋地圖。每個用戶都需要一個專註於自己的環境地圖來保存會話。在許多情況下，用戶可能需要自己創建這些地圖。對此，位置為應用程序提供了兩個主要的好處：（1）保存內容相對於物理空間的特定位置；（2）在多個同時觀看者之間調整內容位置，以創建共享虛擬體驗的幻覺。

這些應用程序中的每張地圖在共享多人AR遊戲環境等情形下可能是短暫的，而在傢具設計或工廠機械AR培訓手冊等會話中則可能持續更長時間。

1.2 把應用帶到地圖

在這種依賴位置的體驗中，內容是專為一張地圖創建，如在商場內導航，在博物館提供導遊指引，在特定會議中心尋寶等等。應用程序中的所有內容都圍繞著這張地圖的物理空間和上下文情景。《Pokemon GO》，Yelp和Foursquare等應用也屬於這一類別，因為它們基本上只通過一張地圖來對應所有內容，只不過他們這一張「地圖」基本上就是地球。

2. 當前的位置檢測技術

從廣義上講，定位檢測可以分為2部分系統。第一部分是外部參考地圖或空間的「指紋」；第二部分是能夠記錄相對於地圖的位置的內部感測器。以GPS為例，這裡的外部參考是指對地靜止衛星，而內部感測器則是一個GPS接收機，其能夠根據4個或更多衛星的數據對其位置進行三角測量。

對於增強現實，你將會發現當前存在4個主要的位置檢測系統。

1. GPS：GPS並不僅僅只是為手機上的位置啟用應用提供支持（如Yelp，Foursquare和Uber等等），同時也是大多數基於位置的AR應用程序的基礎（如《Pokemon GO》）。實際上，你可以輕鬆找到示例代碼來將ARKit的本地追蹤與iOS核心位置服務相結合，從而創建一個基於位置的ARKit應用程序。《Pokemon Go》最近的更新也使用了這種集成。不過，這樣做的問題在於GPS數據只能精確到大約5到20米之內。雖然這足以導航到街道地址，但不足以將3D內容渲染至一個特定的位置，無法精細至建築物的大門或者是在一座小橋之下。請注意，《Pokemon Go》不會在特定位置渲染寵物小精靈。相反，它們利用GPS來定位一個普通的位置，並在靠近該Lat/Lon位置的用戶面前放置一個寵物小精靈。

2. 信標：Wifi或藍牙信標是室內的GPS替代品。在這個系統中，外部參考信號是一個安裝在機場等物理空間周圍的信標網路，內部感測器則是可以通過距離和航向測量對多個信標進行三角測量的智能手機。雖然這是一個相當優秀的GPS替代方案，但它卻面臨著一些問題，如準確度低，對基礎設施高度依賴。另外，安裝和維護的費用一般都相當昂貴。

上述兩種方法都適用於室內導航等應用，亦即對於是在距離實際位置約2-5米的範圍內定位你的位置。

然而，我們可以想像一下這種情況：你打開一款允許你導航公寓的應用程序。你可以通過智能手機掃描公寓，在接近於路由器，恆溫器或額外毛巾等確切位置發現AR圖標，甚至可以輸入「叉子」來搜索包含餐具的抽屜。這樣做意味著你的智能手機需要知道它在房間內的確切位置和方向，而且需要精確至厘米。當前唯一可行的方法是採用名為「即時定位與地圖構建（SLAM）」的技術，以一種高度精確的方式解析視覺場景和追蹤位置。

實現這種視覺定位的一個方式是：通過自定義標記圖像和二維碼來提供高度顯眼的視覺特徵，以幫助智能手機測量其相對於該標記的位置。具體的工作原理是，如果你知道空間內的標記或一組標記的位置，則這些標記將用作該區域的參考地圖，從而將相對於標記點「星座」的內容進行定位。

在諸如谷歌Tango或微軟Hololens之類的設備中，其搭載的3D深度感測器和攝像頭可實現無標記映射和定位系統，從而使得這些設備能夠存儲空間的3D地圖，並且通過比較攝像頭中視覺特徵與地圖預錄製中視覺特徵關鍵幀來重新定位空間。3D點雲地圖基本上是該系統的外部參考。

廠商目前正在努力在iOS和安卓手機實現這樣的視覺映射與定位功能，比如說Vertical開發的Placenote。這是一款基於雲的映射系統，能夠把HoloLens和谷歌Tango設備上的視覺映射與定位功能帶到iOS和安卓設備。這意味著移動AR開發者能夠訪問目前僅供頭顯開發者使用的同一套工具，而且能夠覆蓋更多的用戶群體。

令人感到驚奇的是網頁端和移動端的用戶界面設計在過去10年間已經變得如此直觀，令人感覺像是第二自然。然而，在沃爾瑪中尋找貨物或者弄清楚如何使用辦公室印表機這樣的真實日常體驗卻仍然停留在石器時代？增強現實將會令真實世界中的導航變成網頁導航版輕鬆，而基於位置的體驗將成為實現這一願景的關鍵技術里程碑。

原文鏈接：https://yivian.com/news/40659.html

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！