增強現(xiàn)實技術研究進展及其應用(24張)課件

1、11增強現(xiàn)實技術研究進展及其應用2概念增強現(xiàn)實 VS 虛擬現(xiàn)實增強現(xiàn)實系統(tǒng)AR技術的發(fā)展與研究現(xiàn)狀AR關鍵技術應用實例主要內(nèi)容3增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）是虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Reality，VR）的一個重要分支，也是近年來的研究熱點將計算機生成的虛擬物體或其它信息疊加到真實場景中，從而實現(xiàn)對現(xiàn)實的“增強”綜合了計算機圖形、光電成像、融合顯示、多傳感器、圖像處理、計算機視覺等多門學科一、概念4一、概念5VR強調的是虛擬世界給人的沉浸感，強調人能以自然方式與虛擬世界中的對象進行交互操作AR則強調在真實場景中融入計算機生成的虛擬信息的能力，它并不隔斷觀察者與真實

2、世界之間的聯(lián)系。AR具有較低的硬件要求、更高的注冊精度、更具真實感二、增強現(xiàn)實 VS 虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實場景 增強現(xiàn)實場景6虛實結合實時交互三維注冊三、增強現(xiàn)實系統(tǒng)790年代以前，AR的概念還比較模糊；90年代是AR技術迅速發(fā)展的10年。比較有名的研究機構有：美國麻省理工大學的圖像導航外科手術室哥倫比亞大學的圖形和用戶交互實驗室日本的混合現(xiàn)實實驗室德國的Arvika組織新加坡的混合現(xiàn)實實驗室此外，用于快速開發(fā)的開源軟件工具ARToolkit也由華盛頓大學的圖形實驗室成功開發(fā)并維護至今四、AR技術的發(fā)展與研究現(xiàn)狀8原有的研究領域拓展到多個新的領域，如城市規(guī)劃、娛樂教育、工業(yè)仿真、文化遺產(chǎn)保護等AR

3、系統(tǒng)由簡單的桌面式擴展到戶外可攜帶型、空間體驗型顯示設備也從頭盔顯示器延伸到大型可觸摸式、桌面投射式和便攜式四、AR技術的發(fā)展與研究現(xiàn)狀增強現(xiàn)實顯示器仍相當笨重，但開發(fā)人員相信他們可以開發(fā)出類似眼鏡的顯示器9我國在AR領域的研究起步較晚，研究機構主要集中在高校的科研單位北京理工大學北京航空航天大學國防大學浙江大學上海大學從國內(nèi)發(fā)表的論文來看，主要集中在系統(tǒng)應用和配準技術上，研究的問題比較單一、涉及面比較窄另外，從專利申請的情況看，全球共有108個，這之中我國僅有北京理工大學的一個（2008年數(shù)據(jù)）四、AR技術的發(fā)展與研究現(xiàn)狀10目前國內(nèi)AR的研究成果主要有：北京理工大學自主研制了視頻、光學穿透

4、式兩類頭盔顯示器北京理工大學利用AR技術重建圓明園的實驗也取得了重要進展上海大學快速制造工程中心與浙江大學合作開發(fā)了AR場景光源的實時檢測和真實感繪制框架此外，在城市規(guī)劃、地下管網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)等領域也有相關的研究四、AR技術的發(fā)展與研究現(xiàn)狀11四、AR技術的發(fā)展與研究現(xiàn)狀 真實場景 增強現(xiàn)實場景視頻透視式頭盔顯示器光學透視式頭盔顯示器12五、AR關鍵技術13虛實物體配準對真實場景圖像和計算機生成的虛擬物體進行無縫合成是實現(xiàn)AR的首先目標其實質是將兩者“對齊”的過程，即：先根據(jù)真實物體確定虛擬物體與觀察者之間的關系，然后通過正確的投影將虛擬物體投影至觀察者的視域范圍要求正確（無延時）、快速（精

5、確、無抖動）、魯棒（不受光照、遮擋、物體運動的影響）五、AR關鍵技術14五、AR關鍵技術幾何配準方法原理優(yōu)點缺點基于硬件跟蹤器的配準技術據(jù)信號發(fā)射源和感知器獲取的數(shù)據(jù)求出物體的相對空間位置和方向系統(tǒng)延遲小設備昂貴、對外部傳感器的校準比較難，且受設備和移動空間的限制，系統(tǒng)安裝不方便基于視覺計算的配準技術根據(jù)一幅或幾幅真實場景圖像反求出觀察者的運動軌跡，從而確定虛擬信息“對齊”的位置和方向無需特殊硬件設備，配準精度高計算復雜性高，造成系統(tǒng)延遲大；大多數(shù)都用非線性迭代，造成誤差難控制、魯棒性不強的缺點兩者混合的配準技術根據(jù)硬件設備定位用戶的頭部運動位姿，同時借助視覺方法對配準結果進行誤差補償算法魯棒

6、性強、定標精度高系統(tǒng)成本高、系統(tǒng)安裝繁瑣、移植困難15顯示技術在觀察者的眼睛和真實物體之間的光路上成像的技術根據(jù)光路上成像位置的不同可以分為三類五、AR關鍵技術分類成像距離優(yōu)點缺點頭戴式顯示技術成像在離觀察者眼睛大約4-10厘米處，觀察者頭部需要戴上顯示設備分辨率低、視域受限手持式顯示技術成像于離觀察者一個手臂遠的距離處理器性能低、存儲容量小、視域范圍小、攝像頭精度低空間顯示技術將顯示設備和人體分離，并在離人體較遠處成像支持高分辨率、寬視域、高亮型和高對比度的影像不可移動性、合成影像精度低16真實感繪制技術其目標是將真實場景和計算機生成的虛擬物體無縫合成，并最終使觀察者感覺不到真實物體和虛擬物

7、體的區(qū)別五、AR關鍵技術17六、應用實例醫(yī)療北卡羅萊納大學的AR輔助B超檢查和胸部活組織切片倫敦Guys醫(yī)院MAGI項目協(xié)助醫(yī)生從耳道中取出神經(jīng)瘤卡內(nèi)基梅隆大學的“魔眼”工程布朗大學的外科手術培訓系統(tǒng)18六、應用實例教育歐洲計算機工業(yè)研究中心的機械模型注解19六、應用實例工業(yè)SONY公司TransVision增強現(xiàn)實樣機系統(tǒng)參與者看到的圖像20六、應用實例商業(yè)微軟推增強現(xiàn)實技術新應用-記事帖日本新宿高島屋百貨公司內(nèi)的數(shù)字化妝鏡21六、應用實例市政22六、應用實例文化希臘、土耳其的歷史古跡數(shù)字重建23六、應用實例文化“數(shù)字敦煌”工程由中國科學院計算機研究所、武漢大學和浙江大學聯(lián)手攻關預計完成需要

8、10年至20年的時間包括虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實和交互現(xiàn)實3個部分24謝謝！1、不是井里沒有水，而是你挖的不夠深。不是成功來得慢，而是你努力的不夠多。2、孤單一人的時間使自己變得優(yōu)秀，給來的人一個驚喜，也給自己一個好的交代。3、命運給你一個比別人低的起點是想告訴你，讓你用你的一生去奮斗出一個絕地反擊的故事，所以有什么理由不努力!4、心中沒有過分的貪求，自然苦就少?？诶锊徽f多余的話，自然禍就少。腹內(nèi)的食物能減少，自然病就少。思緒中沒有過分欲，自然憂就少。大悲是無淚的，同樣大悟無言。緣來盡量要惜，緣盡就放。人生本來就空，對人家笑笑，對自己笑笑，笑著看天下，看日出日落，花謝花開，豈不自在，哪里來的塵埃!5

9、、心情就像衣服，臟了就拿去洗洗，曬曬，陽光自然就會蔓延開來。陽光那么好，何必自尋煩惱，過好每一個當下，一萬個美麗的未來抵不過一個溫暖的現(xiàn)在。6、無論你正遭遇著什么，你都要從落魄中站起來重振旗鼓，要繼續(xù)保持熱忱，要繼續(xù)保持微笑，就像從未受傷過一樣。7、生命的美麗，永遠展現(xiàn)在她的進取之中;就像大樹的美麗，是展現(xiàn)在它負勢向上高聳入云的蓬勃生機中;像雄鷹的美麗，是展現(xiàn)在它搏風擊雨如蒼天之魂的翱翔中;像江河的美麗，是展現(xiàn)在它波濤洶涌一瀉千里的奔流中。8、有些事，不可避免地發(fā)生，陰晴圓缺皆有規(guī)律，我們只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改變它的軌跡。9、與其埋怨世界，不如改變自

10、己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都強。人生無完美，曲折亦風景。別把失去看得過重，放棄是另一種擁有;不要經(jīng)常艷羨他人，人做到了，心悟到了，相信屬于你的風景就在下一個拐彎處。10、有些事想開了，你就會明白，在世上，你就是你，你痛痛你自己，你累累你自己，就算有人同情你，那又怎樣，最后收拾殘局的還是要靠你自己。11、人生的某些障礙，你是逃不掉的。與其費盡周折繞過去，不如勇敢地攀登，或許這會鑄就你人生的高點。12、有些壓力總是得自己扛過去，說出來就成了充滿負能量的抱怨。尋求安慰也無濟于事，還徒增了別人的煩惱。13、認識到我們的所見所聞都是假象，認識到此生都是虛幻，我們才能真正認識到佛法的真相。錢多了會壓死你，你承受得了嗎?帶，帶不走，放，放不下。時時刻刻發(fā)悲心，饒益眾生為他人。14、夢想總是跑在我的前面。努力追尋它們，為了那一瞬間的同步，這就是動人的生命奇跡。15、懶惰不會讓你一下子跌倒，但會在不知不覺中減少你的收獲;勤奮也不會讓你一夜成功，但會在不知不覺中積累你的成果。人生需要挑戰(zhàn)，更需要堅持和勤奮!16、人生在世：可以缺錢，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盜名;可以低落，但不能墮落;可以放松，但不能放縱;可以